人臉識別技術在安防系統中的應用研究及其示范

孔勇　顧鳴鶴　奚松波

摘 要：人臉識別技術對于安防系統的功能設計具有重要意義，以人的面部特征為辨識要素，提高系統監控安防效果。文章就人臉識別技術特點，對其在安防系統中的應用要點進行了簡單分析。

關鍵詞：人臉識別；安防系統；應用要點

中圖分類號：TP391.4 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）03-0143-02

Abstract： Face recognition technology is of great significance for the functional design of the security system. It takes the human face features as the identification elements to improve the security effect of the system monitoring. In this paper， in view of the characteristics of face recognition technology， its application in the security system is briefly analyzed.

Keywords： face recognition； security system； application essentials

將人臉識別技術應用到安防系統中，對進一步提高安防效果具有重要意義，同時實現系統的智能化發展，拓展系統基礎功能。人臉識別技術越來越成熟，被越來越廣泛的應用到多個領域中，均取得了良好效果。想要在安防系統中充分發揮出人臉識別技術的優勢，就需要確定技術要點，確定其應用方向和要點，保證兩者相結合后達到1+1>2的效果。

1 人臉識別技術特點

人臉識別技術本質上就是對輸入的人臉圖像以及視頻進行判斷，確定該人臉是否存在，如果確認存在，則需要對每個人位置、大小和各個器官進行判斷，完成人臉特征的提取，作為判斷每個人身份的依據，與數據庫中的人臉特征信息進行對比，完成人臉身份的識別。目前所應用的人臉識別技術主要從三個方面來進行：第一，人臉檢測。適用于多種場景和環境的人臉檢測，且確定其所處位置與大小。第二，面部特征定位。完成人臉器官和形狀等信息檢測，并利用相應防范方式進行表達，其中比較常用的有幾何特征、代數特征、固定特征模板、云紋圖等[1]。第三，人臉比對。對人臉面部特征進行定位，將所檢測得到的人臉特征與數據庫內的信息進行比對，完成人臉特征信息的判斷。

2 安防系統設計應用現狀

2.1 監控場景無法確認

視頻監控是安防系統常見的一種表現形式，在不斷發展下，現在安防系統已經實現了數字化與智能化發展，所應用的設備在不斷更新，功能越發完善，受到了廣大監控行業的歡迎。但是就安防系統應用效果來看，并不能對監控場景中的實物進行確認，在整個監控場景中人物為主體對象，是判斷監控場景的核心，通過對人物的監控來觸發警報，并通過外鏈傳感器的方法，對場景內的實物進行判斷，但是并不能對視頻中人物的活動變化進行有效識別[2]。

2.2 監控對象無法確定

監控系統功能的實現需要以外界的條件作為輔助，監控效果受光照強度、距離遠近、位置高低、實物大小等因素影響較大，任何一項元素不達標，均會導致監控圖像質量偏低，進而影響對監控內對象的確定，這樣就失去了監控的意義。如果無法確認監控對象特征信息，則整個安防系統直接淪為擺設，所具備的技術功能無法發揮出來。

2.3 監控對象無法識別

安防系統已經被廣泛的應用到出入境、公安布控以及公共安全等多個領域，所期待的功能作用是對監控視頻中人員對象的真實身份進行識別確認。但是目前很多安防系統的功能并不能達到這一要求，無法完成監控內人員身份的識別，更加無法判斷確認其實施的各類動作。基于視頻監控系統角度分析，連續視頻序列根本要求就是對監控對象的真實身份提供辨識的有效信息，而想要實現這一要求，還需要在現有技術上進行更為深入的研究和技術開發[3]。

2.4 監控檢索效果差

對于視頻監控系統來講，其需要將監控視頻上傳到監控中心，然后再對大量的視頻圖像進行分析、識別、確認，但是目前大部分的安防系統視頻檢索效果比較差，視頻識別系數難度高，并不能基于人臉圖像特征信息完成身份的智能化檢索?，F有的視頻監控系統大部分均是采用的線性順序存儲策略，技術上決定視頻智能化檢索效率比較低，無法達到預期的檢索效果[4]。另外，還可以采用大范圍視頻回放的方法來對視頻進行檢索，以此來判斷確認視頻內是否存在監控對象。

3 人臉識別與視頻監控系統

3.1 應用分類

將人臉識別技術應用到安防系統中，主要可以分為身份驗證和身份識別兩種模式。第一，身份驗證。即將當事人身份與正在發生的行為聯系在一起，確定行為是否合法，完成不同人臉特征之間的識別判斷，確定某個人為合法人員。現在人臉識別技術已經被有效的應用到門禁系統、考勤系統、教育考試系統以及密碼系統等，起到可靠的身份驗證作用，完成目標人物行為權限的驗證，且對目標人物信息進行記錄[5]。第二，身份識別。對系統輸入的面部圖像和目標數據庫內存在的面部圖像進行比對，完成目標面部圖像身份信息的確認?？蓱糜诤ｊP、機場、公安等場合和部門，對待查人員身份進行有效識別，能夠有效識別確認通緝犯、在逃犯和恐怖分子等人員信息。

3.2 應用可行性

人臉識別技術可以說是生物識別領域中的高端技術，近年來其在多個領域中發揮了出色的功能性，一直以來都是研究的要點。將人臉識別技術與視頻安防監控系統結合在一起，來對以往安防監控系統存在的缺陷進行補充和完善。從技術層面分析，人臉識別技術和監控安防系統所運用的原理相同，前者主要是通過人臉特征線信息進行識別，后者則是針對視頻流信息進行判斷，兩者相互融合可以達到更好的功能效果。將人臉識別技術嵌入到安防監控系統中，來就視頻中人臉生物特征進行有效提取，通過與數據庫內人臉信息的對比，來進一步提高安防系統的安全性，達到更好的安防效果。

3.3 應用技術

3.3.1 Adaboost人臉檢測算法

Adaboost人臉檢測算法分類能力非常強，可以對人員生物特征信息進行檢測。其為一種學習算法，需要以大量的人力特征作為支持，才能夠將具有的功能完全發揮出來。并且基于級聯分類器檢測，能夠有效縮短檢測所需時間，同時完成相應計算處理內容，利用更少的時間來檢測更多特征信息。

3.3.2 Direcshow視頻圖像獲取技術

Direcshow視頻圖像獲取技術為一種流媒體處理開發包，是視頻控制中應用較多的方法之一。在獲取Direcshow視頻圖像時，視頻圖像獲取本身就是Windows系統的重要部分，可以實現模塊化結構下的視頻采集，獲得功能良好的視頻圖像技術，對完善視頻監控功能具有重要意義，可用于安防系統設計[6]。

4 人臉識別技術在安防系統中應用要點

4.1 安防系統構成

將人臉識別技術應用到安防系統中，可以將整個系統劃分為以下幾個模塊：第一，圖像采集模塊。能夠將目標區域轉換成動態視頻圖像或靜態圖片信息。第二，面部探測與捕捉模塊，可以對監控視頻中是否存在面部進行判斷，同時還可以確定面部在視頻圖像中出現的位置，對其進行準確捕捉且將其生成標準的面部圖片。第三，面部圖像處理模塊，利用面部特征處理單元來對生成的標準面部圖片進行加工處理，然后生成相應的面部特征信息。第四，比對軟件和面部特征信息服務器，用于對生成的面部特征信息和數據庫內面部特征信息的對比，判斷視頻圖像中面部對象的行為合法性。并且還可以查詢確定目標圖像是否為司法部門所要尋找的嫌疑犯，且對對象身份信息和社會背景信息等進行核實確認。

4.2 系統工作流程

融合了人臉識別技術的以后的安防系統，需要由面部捕捉模塊來對監控視頻圖像中的與人頭外形相似的圖片進行查找，一旦確認為人頭，由面部捕捉模塊來對其面部生物特征進行確認，確定面部存在后，生成相應的標準面部圖片。然后由圖像處理模塊對標準圖片進行篩選，得到其中質量最佳的圖片來進行加工處理，完成面部特征信息的生成，完成圖片的數字解釋。一般面部特征數據信息量分為幾十或幾千個字節不等，系統比對后根據匹配程度得到一個分值，分值越高則匹配度越高。安防系統的比對模塊以生成的面部特征數據為依據，與數據庫內的面部特征數據進行比對，根據不同的領域來確定兩者的比對結果。無論比對結果如何，系統均會給出工作人員相應的提示，然后采取對應措施處理即可。

4.3 系統應用方向

4.3.1 人物比對

通過分布式系統架構來對人物信息進行比對，先是通過攝像頭對視頻信息進行采集，并將結果傳輸給服務器，然后通過人臉識別技術對監控視頻中的黑名單庫人臉信息進行比對。假如比對結果一致，信息條件符合，則系統會向管理人員發出預警，通知執勤警員出警處理，將違法分子抓捕歸案。因此此類安防系統可以被應用到公安、機場、銀行、車站、地鐵等場合。

4.3.2 門禁系統

現在人們生活質量的提高，個人的安全意識也在不斷提高，各種門禁系統應運而生，以此來進一步提高人們居住環境的安全性。人臉識別門禁系統的設計和應用，關鍵就是利用門口設置的專業和設備，對進入到小區的人員進行臉部識別，將采集到的人員臉部特征信息與門禁控制器內存儲信息進行比對和分析，裝置進行快速的自動識別。并且利用局域網和網絡將臉部信息傳輸給控制中心，一旦對比失敗發現異?？梢钥焖兕A警響應，且啟動來訪關系信息系統。同時，門禁系統設置一個呼叫按鈕，便于對來訪人員工作方式進行靈活設定，提高系統的適應性和應用效果，提高系統應用綜合效果。

5 結束語

安防系統對于提高社會環境的安全性具有重要作用，但是以往系統設計中還存在較大的不足，在此基礎上來將人臉識別技術應用到其中，兩者進行有效結合，對原來的安防系統功能進行完善和補充。通過對監控視頻中人臉特征信息進行采集、識別和對比，確定監控對象的合法性，進一步提高系統應用安全效果。

參考文獻：

[1]楊仁山.人臉識別技術在視頻安防系統中的應用[J].城市建設理論研究（電子版），2018（03）：72-73.

[2]徐建娜.人臉識別技術在博物館安防系統中的應用解析[J].科技資訊，2017，15（23）：19+22.

[3]劉達.人臉識別技術在視頻安防系統中的應用[A].旭日華夏（北京）國際科學技術研究院.首屆國際信息化建設學術研討會論文集（一）

[C].旭日華夏（北京）國際科學技術研究院：旭日華夏（北京）國際科學技術研究院，2016：1.