人臉識別技術在校園安防系統中的應用

■顧 潔，施 明 ■南京創成電子科技有限公司，江蘇 南京 210000

1 系統簡介

近年來校園犯罪率呈逐年升高的態勢，高科技犯罪層出不窮，犯罪行為的突發性、不確定性增強，給校園防范和偵破工作帶來極大的困難。

為配合校園門禁系統管理，針對流竄作案、多次作案人員，在校門增加人臉識別系統，對嫌疑人員、多次作案人員、兄弟院校嫌疑人員、公安部門通緝人員等建立嫌疑人數據庫，只要嫌疑人進入校門即可報警提示，從而迅速出警盤查抓獲。

校園人臉實時報警系統是采用具有自主知識產權的人臉檢測算法、人臉跟蹤算法、人臉質量評分算法以及人臉識別算法等多種技術，其實現了實時人臉抓拍、實時黑名單比對報警和人臉檢索等功能。

本系統是一套針對出入治安卡口的人員進行監控的系統，是視頻分析、運動跟蹤、人臉檢測和識別技術在視頻監控領域的全新綜合應用。通過在前端部署安裝攝像機設卡，對經過卡口的人員進行人臉抓拍。前端攝像機將抓拍到的人臉圖片通過計算機網絡傳輸到監控中心的數據庫進行數據存儲，并與人臉黑名單庫進行實時比對，當發現可疑人員時，系統自動發出報警信號，采用多種聯動方式通知值班安保人員。

2 系統特點

前端攝像機采用國內領先人臉抓拍機方案，人臉抓拍機內嵌人臉抓拍功能，能對圖像中的人臉進行自動抓拍和上傳，減輕網絡帶寬和后端服務器運算能力的壓力，減少視頻編解碼過程對圖像質量的損失，提升人臉圖像質量。

根據特定校園重點場所的卡口位置(如主要出入口、校門口、宿舍門口、圖書館出入口)的環境特性，人臉抓拍機內嵌了人臉區域自動曝光功能，能夠根據外部不同場景以及光照變化自動控制調節曝光參數，確保在逆光等情況下抓拍人臉仍較為清晰。

采用動態多級管理的方案，每個站點部署一套，中心統一對下級做管理、查詢、檢索等工作，避免所有數據傳往上級造成的網絡壓力，便于橫向擴展.

服務器采用分布式管理，部署方便.

支持對接入人臉抓拍機識別性別、年齡段、是否戴眼鏡的屬性

3 系統方案

3.1 系統功能

(1)人臉抓拍:能夠對經過設定區域的行人進行人臉檢測和人臉跟蹤，并形成該行人的特定軌跡，然后利用人臉質量評分算法從人臉軌跡中篩選出最為清晰的人臉圖像作為該行人的抓拍圖像。可根據用戶需求設置抓拍次數。

(2)采用前端攝像機實現自動人臉抓拍，攝像機內嵌人臉識別算法，準確率90%以上;

(3)前端攝像機抓拍能同時對畫面中15個以上的人臉進行檢測和抓拍

(4)人臉查詢:可以通過時間、地點、通道等相關參數快速查詢相關抓拍的人臉數據。同時可以實現組合查詢，模糊查詢等功能。方便用戶快速定位和查詢相關數據。

(5)黑白名單注冊:用戶可以導入黑名單人員的圖片，系統自動從圖片中識別人臉并采集人臉，由用戶填寫黑名單人員相關信息完成注冊。系統支持批量導入注冊，大大減少了用戶的工作量，提高工作效率。

(6)人臉布防報警:系統可以按通道對人臉進行布防。人臉布防主要利用人臉識別算法對抓拍到的人臉圖像進行建模，同時與布防黑名單數據庫中的模型數據進行實時比對，如果比對結果與黑名單數據相似則進行報警提示，報警可以在前端服務器上進行聲光報警也可以在客戶端上進行語言報警等。

(7)事后人臉檢索:事后檢索排查功能，在系統中輸入待查詢的人臉照片，系統自動檢測出照片中的人臉信息并截取人臉，用戶選擇需要檢索的人臉后進行相似度、時間段等參數設置后開始檢索，最后檢索出的相似人臉的結果會在界面上顯示出來。整個流程就是:對于一張輸入的待檢索圖片，首先進行人臉檢測和建模，然后與抓拍到的人臉數據庫中模型進行逐一比對，最后根據比對相似度進行排序，返回抓拍數據庫中與檢索圖像最為相似的前N張人臉圖像，從而達到縮小排查范圍的目的。

(8)支持黑名單人員報警等級設置，按照高中低三個等級靈活設置人臉相識度報警閾值;

(9)可以在畫面中根據需要靈活設置矩形、多邊形的人臉檢測區域和屏蔽區域。

3.2 系統組成

人臉實時報警系統主要由抓拍機、人臉實時報警服務器、管理平臺等設備組成

人臉抓拍機:主要部署在各個卡口位置，需要嚴格按照指定位置進行安裝。人臉抓拍機內置智能分析算法，實現對進出人員的人臉進行自動捕獲、跟蹤、抓拍的功能。同時具備人臉區域自動曝光功能，以適應各個卡口位置逆光環境下也能捕捉到較為清晰的人臉抓拍。

人臉實時報警服務器:對人臉抓拍機傳送過來的人臉照片進行建模。同時實時和黑名單數據庫的人員進行比對。支持抓拍人臉圖片的查詢和檢索。

管理平臺:Web客戶端，實現黑名單報警信息管理，抓拍圖片的檢索。

3.3 系統部署設計

3.3.1 安裝位置選擇

在校門人行門禁進口配置人臉識別攝像機，考慮到出入口通道口的寬度一般為1－2米左右，用于比對分析的人臉圖像中的臉部特征要清晰可見，因此采用200萬的高清相機和補光燈構建前端人臉抓拍系統。以保證對于校區出入口通道處全天候的人臉清晰抓拍，同時拍攝到的圖像中的人臉區域像素保證不小于80*80，如出入口道路寬度超過5米需加裝攝像機。

攝像機設在通道正前方，正面抓拍人臉，左右偏轉＜30°，上下偏轉＜15°。

建議架設高度h大約2.0－3.5米左右。推薦攝像機的俯視角度α=15度。

3.3.2 攝像機選擇

攝像機一般選用百萬高清攝像機。由于需要保證拍攝到的圖像中的人臉區域像素不小于80*80像素，因此攝像機的型號與監控范圍有著密切關系。

現場環境復雜多樣，根據具體得實際環境，攝像機還需要考慮到以下幾個方面:

支持低照度、寬動態等功能——主要考慮室內光線偏暗，或逆光情況。

支持自動光圈——夜晚抓拍或光線變化劇烈場所。

3.3.3 人臉實時報警服務器

人臉實時報警服務器主要采用人臉檢測算法、人臉跟蹤算法、人臉質量評分算法以及人臉識別算法。其實現了實時人臉抓拍、實時黑名單比對報警和人臉檢索等功能。主要有重點關注人員黑名單實時比對報警，VIP識別等應用。主要性能如下:(1)提供后端智能視頻分析集中處理的解決方案。(2)最多支持接入16路人臉抓拍機，接入進行黑名單實時比對。(3)黑名單人數推薦1000人以內。(4)支持對接入人臉抓拍機識別性別、年齡段、是否戴眼鏡的屬性。(5)支持人臉抓拍、建模、比對識別和檢索功能。(5)操作人性化，簡潔方便，支持黑名單批量導入功能。

4 結語

系統在校園安防的應用前景:

在學校的校門口、教學樓門口、實驗樓門口、宿舍樓門口、圖書館門口等主要出入口部署人臉抓拍攝像機，系統通過高清攝像機人臉識別抓拍人臉圖像進行保存，同時實現識別黑名單比對、黑名單報警、人臉比對查詢等功能，有效提高了學校人員管理水平，同時給學校安保部門提供快速有效偵破案件的手段。