機場控制區門禁防尾隨功能的探索與試點應用

趙 帥，王 玥，王 欣，劉 冠，詹紅梅

（1.北京大興國際機場，北京 102604；2.廈門瑞為信息技術有限公司，福建 廈門 361004）

安全是民航業永恒的主題，門禁作為機場空防安全的第一道防線，是機場技防體系的重要組成部分。門禁報警主要分為強迫進入、超時開門、尾隨進入等[1]。其中，強迫進入和超時開門報警，以成熟的物理硬件配合嵌入式程序結合后臺軟件，現已實現高可靠性應用。尾隨進入報警技術在閘機領域已成熟應用，但在機場門禁管控體系中未得到有效應用，機場管理單位對門禁防尾隨功能的需求日益迫切[2]。

1 北京大興國際機場登機口門禁通行現狀及分析

登機口是旅客從候機區登上航空器的必經通道，是連通機場航站樓與飛行區的通行路口之一。登機口門禁為跨區域門禁，是機場控制區空防門禁的重要組成部分。對登機口區域通行員工進行識別和記錄，防止未經授權人員進入，對保障機場管制區的空防安全起到至關重要的作用[3]。

北京大興國際機場登機口區域門禁，對員工采用刷取控制區通行證（CPU卡）后輸入個性化密碼的復合通行權限驗證，以規避“認卡不認人”的情況，但在實際使用過程中，此方式仍無法規避卡及密碼被盜用的風險。現有刷取CPU卡后輸入密碼的通行方式，屬于機械式的識別方式，可以從一定程度上規避“認卡不認人”的情況，但無法根據人體生物特征的不同而識別人的身份，也無法識別出實際通行人數，存在卡被盜用、尾隨進入無法及時發現的問題，存在著較大的空防安全隱患。如何解決該問題，成為登機口通行的研究重點。

2 技術分析及尾隨預警方案設計

2.1 人臉識別技術的應用

人臉識別技術是一項非常先進的生物識別技術，已經廣泛應用于各種場合，其中包括門禁系統。門禁系統是保障人員安全和財產安全的重要手段，而人臉識別技術的應用則可以使門禁系統更加高效和安全[4]。

人臉識別技術在門禁中的應用原理是通過攝像頭采集人臉圖像，并通過人臉識別算法將圖像與數據庫中的人臉信息進行比對，從而判斷該人是否有權限進入。人臉識別技術相比傳統的密碼和指紋識別技術更難被破解，在門禁中的應用也更加便利。例如，可以實時記錄人員進出情況，方便對人員出入情況進行統計和分析；可以根據人員身份設置不同的進出權限，提高門禁系統的靈活性和安全性，實現無人值守，使門禁系統更加高效[5]。

本項目采用刷取CPU卡調出員工人臉信息，使用現場設備對員工進行活體檢測并將現場采集的人臉照片與調取的員工人臉信息進行1∶1比對，保證人證合一，有效解決了“認卡不認人”的問題，安全性更高。

2.2 視頻分析技術的應用

（1）安裝攝像頭：在需要防止多人尾隨的地方，安裝一個或多個攝像頭，以捕捉視頻數據。

（2）設置觀察區域：使用視頻分析軟件設置觀察區域，以便更好地捕捉機場通行人員的行動。

（3）進行人員跟蹤：使用計算機視覺算法，如目標跟蹤，對人員進行跟蹤，以便監測其移動。

（4）分析人員間距：使用視頻分析軟件分析人員間的距離，以識別是否有人在尾隨。

（5）觸發警報：如果發現有人在尾隨，則可以觸發警報，通知相關人員。

2.3 尾隨預警方案設計

2.3.1 業務分析

員工到達現場人臉識別設備處，按照通行規范刷取CPU卡并進行人臉識別驗證。如果驗證通過，門將會被開啟。在此過程中若涉及尾隨行為，前端或后臺應給出報警，并可聯動現場視頻畫面查看。員工只需刷卡并面對攝像頭進行人臉識別，就可以快速通過門禁。系統可根據不同的通行權限進行設置，例如，對于特殊區域，可以設置更高的安全級別。

2.3.2 尾隨預警規則

（1）距離：算法會計算通過門禁的兩個人之間的距離。如果兩個人的距離過近，算法可以評估出存在的潛在風險。在設計防尾隨預警規則時，需要確定一個合理的距離閾值，以識別潛在風險。

（2）時間差：算法會計算通過門禁的兩個人之間的時間差。如果兩個人的時間差過小，算法可以評估出存在的潛在風險。在設計防尾隨預警規則時，需要確定一個合理的時間閾值，以識別潛在風險。

通過確定距離和時間差的閾值，防尾隨預警規則就可以根據通過門禁的人員的距離和時間差評估出潛在風險，并在需要時發出警報。

通行控制區門禁時，按照尾隨的定義，將防尾隨策略按照單人通行、多人通行等進行分類，分類如下。

2.3.2.1 單人通行（驗證表征刷CPU卡+人臉識別）

（1）人員A驗證，本人通行：正常通行，不報警。

（2）人員A驗證，本人不通行：正常通行，不報警，提示“通行超時”。

2.3.2.2 多人同向通行（驗證表征刷CPU卡+人臉識別）

（1）人員A驗證，非A（1人及以上）通行，A未通行：進行尾隨預警。

（2）人員A驗證，非A（1人及以上）通行，A通行：進行尾隨預警。

（3）人員A驗證，A與非A（1人及以上）同時通行：進行尾隨預警。

2.3.2.3 多人異向通行（驗證表征刷CPU卡+人臉識別）

（1）人員A驗證，異向（門另一側）的非A（1人及以上）人員通行，A通行：進行尾隨預警。

（2）人員A驗證，異向（門另一側）的非A（1人及以上）人員通行，A未通行：進行尾隨預警。

2.3.3 防尾隨預警算法設計

（1）人員識別：首先，使用攝像頭捕捉通過門禁的人的圖像，并使用人臉識別技術識別人員身份。

（2）計算距離和時間差：算法會計算通過門禁的兩個人之間的距離和時間差。

（3）風險評估：根據距離和時間差，算法會評估是否存在潛在的尾隨風險。

（4）警報：如果算法判斷存在風險，它會向門禁系統發出警報，提醒工作人員注意安全。

（5）記錄：算法還可以記錄下所有的操作，以便以后分析和評估。

按照尾隨預警規則，系統依托多目標檢測算法，進行算法優化，在目標跟蹤檢測過程中，賦予每個目標跟蹤號（id號），并監測目標行動軌跡，根據連續多幀的檢測結果綜合得到當前幀中每個目標的跟蹤號（id號），能夠過濾掉短暫出現的誤檢，同時也能夠為短暫出現的漏檢預測一組預估的位置坐標，從而實現更加精準的門禁區域防尾隨監測。

依托多目標檢測算法，將通行區域劃分為有效檢測區域、驗證區域，并在AI視頻分析過程中，以絆線來標識門位置，如圖1所示。

圖1 通行區域示意圖

（1）有效檢測區域（圖1序號01黑線框）。定義：系統實時進行人員檢測（生成跟蹤號）的區域。

（2）驗證區域（圖1序號02白線框）。定義：人員刷卡時進行人員數量檢測的區域。

（3）絆線（圖1序號03雙橫線）。定義：絆線即為門通過線，防尾隨相機檢測到頭肩通過絆線之后即認為有人通過門。

（4）跟蹤號。定義：當人員進入有效檢測區域內，并檢測到頭肩時，生成的唯一性標識。

（5）合法跟蹤號。定義：當人員進入到驗證區域，并且人臉識別通過驗證之后，綁定該人的跟蹤號為合法跟蹤號。如人員退出檢測區域內，跟蹤號丟失。當再次進入檢測區內，重新創建跟蹤號（該跟蹤號與之前的跟蹤號不同）。

2.3.4 設備部署

人臉門禁一體機與防尾隨抓拍相機聯動，防尾隨抓拍相機在布防狀態下，檢測是否有頭部和肩部特征，一旦判斷有頭肩特征則為人員，結果通過網絡/RS485傳輸到門禁一體機，門禁一體機及時發出聲光告警提示和屏幕動畫提示。

通過安裝在頂部防尾隨相機，實時抓拍通行人員，并采用圖像識別算法對區域內的人員情況做出準確探測判定。當系統檢測到識別區域內多于一名旅客（可設置）時會觸發防尾隨預警，系統自動發出聲光報警，防止人員快速闖閘等違規行為。

尾隨分為貼身尾隨和保持一定距離的跟隨兩種情況，防尾隨系統能通過攝像機有效判斷兩種尾隨的發生。當尾隨者與正常通行員工靠得很近時，門禁保持關閉狀態，并報警提示門禁通道內人員請離開，重新進入待檢狀態。出于對設防區域安防環境的考慮，當人員刷卡后5秒內（時間可調）未進入通道，門禁磁力鎖將自動關閉，防止非授權人員趁機通過。

3 機場控制區門禁防尾隨功能試點成果

（1）智能決策：基于科學的算法與模型，驗證尾隨預警驗證智能化。基于科學的算法與模型，完成尾隨自動預警功能的可行性，為“智慧安防”賦能，夯實智慧安防底座。實現了尾隨預警的智能化，實時分析通行情況，并能通過分析人臉特征和行為模式，識別出異常行為，有助于提高系統的安全性和可靠性，為員工和現場的安全提供有力的保障。

（2）隨需而變：依托員工基礎證卡數據，賦能智慧機場建設。基于成熟的人臉識別技術及視頻分析技術，結合對員工基礎證卡數據分析，系統可以根據員工的職位、部門等信息，動態地調整門禁的安全級別。例如，對于擁有高級權限的員工，系統可以提供更加寬松的通行條件；而對于普通員工，系統可以設置更加嚴格的安全限制。

4 結束語

在AIRPORT3.0的背景推動下，生物識別技術、AI分析技術日益興盛的今天，集成化、智慧化是機場安防發展的必然趨勢。相信隨著技術進步及機場大安防體系的不斷完善，安防類信息與機場相關業務數據整合將逐步加速，防尾隨預警功能在控制區的應用研究僅僅是一個開始，智慧安防將以更優質的數據應用水平、更安全的防范能力，更好地為機場的安全發展保駕護航。