在高清視頻監控時代人臉識別的公共安全應用

徐 明

（深圳市公安局，廣東 深圳 518001）

茫茫人海中，當你在車站走來走去等車的時候，只要一眨眼的功夫你就被識別出來，隨機你就會被特務盯梢，迎面而來的可能就是一位美女殺手，手機就會發出嘀嘀的報警聲，上面已經顯示了美女的姓名、職業等信息，這是電影場景中的人臉識別技術。而現在，公安部門在找尋犯罪嫌疑人時，除了采用傳統圖像技術，也更多的開始運用高清視頻監控中的人臉識別技術，讓犯罪嫌疑人無處可逃，極大的節省了時間，提高了辦案效率。

1 人臉識別的介紹

1.1 什么是人臉的識別

人臉識別技術指的是對采集到的人臉圖像進行分析計算，與身份證數據庫中人員照片進行比對，從而確定一個人的身份。隨著3D人臉建模技術的發展，人臉識別算法的準確率已經從10年前的60%提升到90%以上。當前，人臉識別技術主要是以高清影像數據為依據，與數據庫中存儲人臉記錄信息相對比，以確定活動軌跡和個人身份[1]。

1.2 人臉識別的優勢

人臉識別技術與其他生物識別方式相比更具有主動性、便捷性和隱蔽性，專業技術在保護公民個人隱私方面也有優勢，因此，人臉識別技術在實際的公共安全應用中具有一定前景。

人臉識別技術主要利用高清攝像機對相關信息進行采集，在采集過程中采用非接觸方式，可以達到快速自動對圖像信息完成識別。人臉圖像本就是可以利用肉眼判別的最直觀的信息源，人臉識別技術以人的面部圖像作為基礎，符合人們的認知規律，同時也對后期識別處理奠定了良好的基礎[2]。除此之外，人臉識別技術與其他生物特征識別技術相比，屬于自動識別技術，觸發式完成，速度快，且不易被察覺。當前的人臉識別技術具有較強的判別能力，是伴隨著3D掃描建模技術的發展偶然間取得了突飛猛進的突破性發展，按照2013年美國Facebook軟件中推出過一段時間的社交網絡照片識別情況來看，其識別率已經高達98%以上。人臉識別技術的應用領域廣泛，目前指紋識別的所有應用領域絕大部分都可以采用人臉識別技術替代，同時，人臉識別技術也更多的應用到人臉視頻監控報警等其他安全系統中，具有廣闊的市場開發前景。

2 人臉識別在公共安全領域的應用

2.1 公安系統的偵破工作中的應用

人臉識別系統可以根據高清視頻中截取的人臉照片，進行遠程快速人臉布控，人臉識別技術與智能高清視頻監控技術的結合在公安系統的偵破工作中具有重要意義。通過人臉識別技術，可以實現對視頻錄像、照片和實時圖像的采集，自動分析比對人臉，以實現在監控場景中快速識別關注對象，經與預警系統連接，一旦發現目標便能實現自動報警提示，公安機關便可以得到通知，立即采取控制措施[1]。人臉識別技術在公安系統偵破工作中主要應用于口岸、機場、車站、地鐵、商場、重要路口、重點區域等公共場所，并可根據高清攝像機的分布靈活配置覆蓋范圍，有利于快速反應。

人臉識別系統可以集成多種人臉識別的核心算法引擎，從而達到準確度較高的識別水平，并且根據實現方式不同可分為前端識別和后端識別，其結構簡單，可擴展性較強，因此，人臉識別系統也可以應用于多種監控網絡結構，從而最大程度地提供便捷。人臉識別技術有效的解決了人員圖像與人員身份的對應關系問題，將以往大量的依靠人眼進行的勞動轉化為數字計算機運行處理，極大地提高了識別效率，還能夠有效解決公共安全重點區域人員控制的難題，實現了及時識別身份發現關注對象，從而提前主動采取措施，防范各類非法行為的發生。

2.2 門禁制度中的應用

人臉識別技術在門禁制度中也有廣泛應用，主要采取兩種模式：獨立門禁裝置和分布式門禁控制與管理系統。獨立門禁系統主要針對的是單獨出入口的門禁安防裝置，由兩部分組成，分別為人臉身份鑒別和電子門鎖裝置。人臉身份鑒別裝置儲存著家庭成員的面像，包含著面像采集與鑒別部件，用戶在使用時需要預先將家庭成員的面像登陸在人臉身份鑒別裝置中[3]。電子門鎖裝置則是門開關的控制部件，記錄著開鎖的密碼。當已經登陸的人員進入時，面像采集設備便對其面部進行掃描，通過實時采集、比對驗證面像，一旦比對正確，人臉身份鑒別裝置就會輸出一個序列碼給電子門鎖裝置，電子門鎖裝置在接收到正確的序列碼時，便啟動開鎖機械開門。人員進入后關門或在開鎖后定時間結束，電子機械控制重新將門鎖上，達到門禁的效果。具有人臉識別的分布式門禁系統需要建立人臉比對庫用于不同出入口的權限控制。

2.3 在視頻快速瀏覽中的應用

自視頻監控系統投入使用以來，從海量的歷史監控錄像中查找可疑人員信息一直是工作量巨大的任務，這種傳統的以人海戰術為主的視頻線索查找方式猶如大海撈針,長期困擾著使用者。為了解決這個問題，人臉識別也有用武之地，結合人臉識別技術，系統通過自動對歷史視頻錄像中的人臉提取，標記時間標簽，實現了針對人臉的快速檢索。在這個過程中主要經歷了三個步驟：人臉檢測、人臉追蹤和人臉比對。從而將大段錄像時間內所出現的人臉關鍵幀進行保存，工作人員僅需要等待計算機處理，之后再對處理結果中的圖片進行人工篩查即可，這就大大提高了視頻檢索的效率，有效的縮短了工作時間。

除了精確識別人員身份，人臉識別技術還可以對人臉的年齡段進行辨識，如老人、中年和兒童，由于當今數碼存儲介質容量劇增，單張儲存卡可以輕松存儲下近萬張照片，因此，在有些數碼相機中，增加了對人臉進行年齡段視頻的功能，自動完成按照年齡段對照片中的人物進行分類，從而實現了快速檢索，為用戶提供了更好的使用體驗。

3 人臉識別中存在的不足

相對于其他生物識別的方法，人臉識別技術更加的主動便捷、精準且可以有效保護個人隱私，但是在高清視頻監控時代，人臉識別在公共安全中的應用仍存在一定的不足。

由于人臉結構特征相似，人臉器官的結構外形也有相似之處，因此，不同個體間的實際區別并不大，這樣一來，人臉識別技術雖然可以有效利用人臉圖像進行定位，但是利用人臉圖像特征區分人類個體還是存在一定的限制，可以通過遮蓋物，如鴨舌帽、口罩、墨鏡等裝飾物來隱蔽人臉特征，導致識別系統無法提取特征點[1]。傳統的人臉識別技術采用的可見光圖像的人臉識別方式，而可見光圖像受光源影響較大，因此，人臉識別技術在實際的應用過程中還會受到光照條件的影響，白天黑夜、室內室外的光照條件不同，在識別人臉時會存在一定的誤差。如果光照條件發生變化，識別效果也會發生相應的變化，識別準確度降低。隨著科學技術的不斷按照，人臉識別技術也可以采用主成分分析法與線性辨別分析相結合的方法對紅外與可見光人臉圖像進行分析，確定人臉識別結果，可以顯著提高人臉識別的準確率。

4 結語

人臉識別技術作為一種極具實用價值的身份識別技術，在相關的理論研究與應用開發中已經取得了一定的成果，在高清視頻監控時代，更是在各領域中得到了廣泛的應用。當然，在人臉識別技術的應用也存在一定的問題，但隨著研究的不斷深入，相信問題將會逐步得到解決，以人臉識別技術為基礎的綜合系統必將成為未來視頻監控系統發展的主要方向。

［1］張錦,成奮華,林雪梅,等.基于子圖特征組合的人臉識別技術研究[J].湖南大學學報：自然科學版,2007(6)：70-73.

［2］侯鯤,賈隆嘉,王赫寧.人臉識別技術的現狀和發展趨勢[J].科協論壇(下半月),2010(11)：34-39.

［3］曾文斌.技術先導,產業先鋒——銀晨人臉識別技術與應用介紹[J].安防科技,2007(05)：56-62.