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、應用背景隨著中國社會國際化程度的不斷深化，奧運會、世博會、亞運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，世界各地包括國內(nèi)數(shù)以百萬乃至千萬計的游客、官員、新聞記者、運動員、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、各類型的運動會、會議或展會的安全、有序進行，已經(jīng)成為擺在各組委會等機構(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后即可進入會場。這種模式以低廉的代價為會場的管理提供了一些基本的保障，但也存在著嚴重的管理漏

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模式變?yōu)橛嬎銠C系統(tǒng)的自動查驗為主、人工為輔的查驗模式，這一模式的改變減少了人為錯誤的發(fā)生。同時，在應用上述技術(shù)后，證件偽造的難度也有了顯著增加。應該說，上述技術(shù)的應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、不可復制、不可假冒等顯著特點，用于身份認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。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，尤其是基于標準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)的標準攝像頭，完全滿足人臉圖像的采集要求，不需要進行任何改造或升級。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，真正達到“預防-記錄-取證”的目標。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，不能進行專門的干預。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、“危險人物”等進行比對排查。一旦命中，系統(tǒng)將迅速做出響應。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)控數(shù)據(jù)記錄下來，存儲在監(jiān)控數(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，進行取證、認定。2、人臉識別技術(shù)一個典型的人臉識別系統(tǒng)主要包括訓練過程和識別過程。訓練過程主要完成將已知人臉進行定位、特征提取與選擇、以及分類器的設計；識別過程則完成將未知圖片進行處理，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部分：圖像獲?。喝四槇D像數(shù)據(jù)源包括運動圖像序列（視頻流）和靜止圖像。主要可以通過掃描儀，數(shù)碼照相機，攝像頭等數(shù)字輸入設備獲取。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。圖像預處理：預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準，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用指標。訓練：即分類器的設計。此過程主要生成可用于識別的參數(shù)。通常，在已有的樣本訓練集基礎上確定某個判定規(guī)則，使得按此規(guī)則對被識別對象進行分類所造成的錯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、方案設計整個系統(tǒng)的架構(gòu)如圖2所示。在每一個入口或關(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器上，與各類特殊人群數(shù)據(jù)庫進行比對計算。計算的結(jié)果存在某一特殊人員，則將其人臉圖像實時顯示在顯示器上，確定為可疑人員。同時，系統(tǒng)將觸發(fā)語音報警系統(tǒng)，并將計算結(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器中進行二次確認。一旦確認，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)，當指定的人像在攝像頭拍攝的范圍內(nèi)移動時自動地對其進行跟蹤。（2）人臉識別計算人臉識別分核實式和搜索式二種比對計算模式。核實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。