基于人臉識別的安防系統(tǒng)解決方案

1、基于人臉識別的安防系統(tǒng)解決方案1、應(yīng)用背景隨著中國社會國際化程度的不斷深化，奧運(yùn)會、世博會、亞運(yùn)會等大型活動在中國的舉辦，中國已經(jīng)成為全球矚目的焦點(diǎn)，世界各地包括國內(nèi)數(shù)以百萬乃至千萬計(jì)的游客、官員、新聞記者、運(yùn)動員、裁判員、工作人員、志愿者等各類人士將集聚中國的場館。與會人士中不乏企圖制造事端、普通民眾為之色變的恐怖分子，如何確保各種級別、各類型的運(yùn)動會、會議或展會的安全、有序進(jìn)行，已經(jīng)成為擺在各組委會等機(jī)構(gòu)面前的頭等大事。長期以來，與會人員憑門票、代表證、參展證等各類證件（憑證）在經(jīng)過工作人員人工查驗(yàn)后即可進(jìn)入會場。這種模式以低廉的代價(jià)為會場的管理提供了一些基本的保障，但也存在著嚴(yán)重的管理漏

2、洞和安全隱患。在相關(guān)人士意識到了問題的存在之后，條碼、IC/ID卡、RFID等技術(shù)便逐步引入了大型會場的管理，原有的證件人工查驗(yàn)?zāi)Ｊ阶優(yōu)橛?jì)算機(jī)系統(tǒng)的自動查驗(yàn)為主、人工為輔的查驗(yàn)?zāi)Ｊ剑@一模式的改變減少了人為錯(cuò)誤的發(fā)生。同時(shí)，在應(yīng)用上述技術(shù)后，證件偽造的難度也有了顯著增加。應(yīng)該說，上述技術(shù)的應(yīng)用在一定程度上提升了會場的管理和安全保障水平，但單憑證件的與會人員身份認(rèn)證模式仍然存在證件存在被偽造的可能、證件可能被他人借用或冒用、證件遺失會給持證人帶來極大的不便等問題。人體生物特征具有唯一性、穩(wěn)定性、不可復(fù)制、不可假冒等顯著特點(diǎn)，用于身份認(rèn)證具有更高的安全性。在指紋、掌紋、虹膜等人體生物特征識別技術(shù)中

3、，人臉識別技術(shù)的優(yōu)勢非常明顯。首先，作為識別特征，人臉具有穩(wěn)定、可靠、安全、便利等特點(diǎn)。在一般情況下，人的面部特征是非常穩(wěn)定可靠的，“攜帶”便利。面像也是用于區(qū)分人的首要特征。其次，人臉圖像的采集非常方便，尤其是基于標(biāo)準(zhǔn)視頻的圖像采集方式。目前，絕大多數(shù)安防系統(tǒng)采用的都是可見光范圍內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)攝像頭，完全滿足人臉圖像的采集要求，不需要進(jìn)行任何改造或升級。人臉圖像的采集是非接觸式的，也不需要人主動配合，最大限度地提高了系統(tǒng)的響應(yīng)速度。第三，與安防系統(tǒng)結(jié)合人臉識別系統(tǒng)能夠最大效能的發(fā)揮現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)勢，真正達(dá)到“預(yù)防-記錄-取證”的目標(biāo)。我們知道，目前安防系統(tǒng)最關(guān)注的還是監(jiān)控場景中的人，這種關(guān)注通常

4、是“隱性的”，“非介入式”的，不能進(jìn)行專門的干預(yù)。采用人臉檢測技術(shù)可以快速的分析出場景中人的位置，采集到人的面部圖像。采用人臉識別技術(shù)，可以迅速的將這些圖像與數(shù)據(jù)庫中的“嫌疑人、“危險(xiǎn)人物”等進(jìn)行比對排查。一旦命中，系統(tǒng)將迅速做出響應(yīng)。人臉識別系統(tǒng)采集的人臉圖像又可以作為非常重要的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)記錄下來，存儲在監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)庫中，作為事后檢索的索引，或者與公安、安全部門的數(shù)據(jù)庫接駁，進(jìn)行取證、認(rèn)定。2、人臉識別技術(shù)一個(gè)典型的人臉識別系統(tǒng)主要包括訓(xùn)練過程和識別過程。訓(xùn)練過程主要完成將已知人臉進(jìn)行定位、特征提取與選擇、以及分類器的設(shè)計(jì)；識別過程則完成將未知圖片進(jìn)行處理，并最終識別出身份的分類和決策。其工作流程

5、如圖1所示：圖1 典型人臉識別系統(tǒng)的工作流程從圖中可以看出，其主要功能模塊包含如下幾個(gè)部分：圖像獲取：人臉圖像數(shù)據(jù)源包括運(yùn)動圖像序列（視頻流）和靜止圖像。主要可以通過掃描儀，數(shù)碼照相機(jī)，攝像頭等數(shù)字輸入設(shè)備獲取。人臉檢測與定位：該模塊用來分析輸入的圖像，判斷其中是否有人臉，如果有，則找出人臉的位置，并把人臉圖像從背景圖像中分離出來。圖像預(yù)處理：預(yù)處理的主要作用在于盡可能的使得人臉圖像處于同一尺度和標(biāo)準(zhǔn)，最終為后續(xù)處理提供高質(zhì)量的輸入圖像。通常這部分需要完成對抽取圖像的尺度歸一化、灰度歸一化、降噪、去光照、白平衡等功能。特征提取和選擇：對于處理后的人臉圖像按照某種策略抽取出用于識別的特征，將原始

6、的臉空間映射到新的特征空間。在此步驟中，不僅注重如何提取具有良好分離性能的特征數(shù)據(jù)，還必須考慮到整體算法的魯棒性和處理效率等應(yīng)用指標(biāo)。訓(xùn)練：即分類器的設(shè)計(jì)。此過程主要生成可用于識別的參數(shù)。通常，在已有的樣本訓(xùn)練集基礎(chǔ)上確定某個(gè)判定規(guī)則，使得按此規(guī)則對被識別對象進(jìn)行分類所造成的錯(cuò)誤識別率最小或者結(jié)果期望最大。識別：通過比對獲得的未知人臉參數(shù)和訓(xùn)練所得的參數(shù)完成人臉的分類和判別，給出識別結(jié)果。3、方案設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)的架構(gòu)如圖2所示。在每一個(gè)入口或關(guān)鍵區(qū)域安裝攝像頭，該攝像頭傳出來的信號通過分頻器分別傳到視頻監(jiān)控系統(tǒng)和人臉特征提取器。在人臉特征提取器中完成人臉的檢測、存儲、記錄后，將人臉圖像通過局域網(wǎng)

7、提交到人臉識別服務(wù)器上，與各類特殊人群數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比對計(jì)算。計(jì)算的結(jié)果存在某一特殊人員，則將其人臉圖像實(shí)時(shí)顯示在顯示器上，確定為可疑人員。同時(shí)，系統(tǒng)將觸發(fā)語音報(bào)警系統(tǒng)，并將計(jì)算結(jié)果寫入系統(tǒng)日志。在監(jiān)控室中，監(jiān)控人員可鎖定可疑人員，將可疑人員的照片錄入到監(jiān)控對象數(shù)據(jù)庫中，提交到人臉識別服務(wù)器中進(jìn)行二次確認(rèn)。一旦確認(rèn)，則由相關(guān)工作人員處理。圖2 系統(tǒng)架構(gòu)圖該系統(tǒng)具有如下功能：（1）人臉捕獲與跟蹤功能人臉捕獲是指在一幅圖像或視頻流的一幀中檢測出人像并將人像從背景中分離出來，并自動地將其保存。人像跟蹤是指利用人像捕獲技術(shù)，當(dāng)指定的人像在攝像頭拍攝的范圍內(nèi)移動時(shí)自動地對其進(jìn)行跟蹤。（2）人臉識別計(jì)算人臉識別分核實(shí)式和搜索式二種比對計(jì)算模式。核實(shí)式是對指將捕獲得到的人像或是指定的人像與數(shù)據(jù)庫中已登記的某一對像作比對核實(shí)確定其是否為同一人。搜索式的比對是指從數(shù)據(jù)庫中已登記的所有人像中搜索查找是否有指定的人像存在。