人臉識別系統前端采集設備安裝設計研究

駱 冰，唐曉軍

（青島市公安局，青島 266071）

1 人臉識別系統及組成

人臉識別（Face Recognition），是基于人的臉部特征信息進行身份識別的一種生物識別技術。人臉識別系統是以人臉識別技術為核心，通過采集含有人臉的圖像或視頻，并自動在圖像或視頻中檢測、跟蹤人臉，進而對人臉進行識別的系統。

人臉識別系統主要由前端采集、網絡傳輸、人臉圖像處理與存儲、人臉數據庫等部分組成，其中前端采集部分是整個系統的“眼睛”，是獲取人臉圖像的源頭，人臉圖像質量高不高、系統應用效果好不好很大程度上取決于前端采集設備安裝是否科學規范。

2 前端采集設備安裝的一般原則

安裝場景須有穩定、充足的光照，光照不足的，應加裝補光設備；前端采集設備應順光源方向對準抓拍目標，最大限度地避免或減少逆光、側光等；盡可能抓拍正面人臉，臉部橫向像素應大于120，瞳孔間像素應大于40；前端采集設備宜安裝在人行通道上，并且與抓拍區域之間無遮擋；條件較好的，前端采集設備應覆蓋進、出場所/區域兩個方向，實現雙向分別抓拍；條件一般的，重點抓拍進入場所/區域的人員；應根據場景寬度、抓拍距離、架設高度等因素合理選擇前端采集設備。

3 前端采集設備安裝部位及場景選擇

人臉識別系統前端采集設備宜安裝在重要道路人行道，公安檢查站，機場、火車站、地鐵、港口、長途汽車站，大型商圈、體育場館，旅游景點，大型居民區、旅館、日租房公寓，網吧，水電油氣等治安復雜區域和重點安全單位的人行通道處。

推薦安裝的部位：進出口通道；扶梯等人員通道；道路邊人行通道；人行橫道等。

不適合安裝的場景：光照不足的場景；逆光或側光嚴重的場景；前端采集設備與抓拍區域之間有遮擋的場景；寬度太大、人流密集的開放式場景，單臺設備抓拍人臉像素太低，無法滿足識別要求。

4 前端采集設備安裝設計

前端采集設備安裝是一項復雜而嚴謹的工作，需從抓拍角度、場景寬度、架設高度等多個方面進行設計。

4.1 抓拍角度

抓拍角度又分為水平偏轉角度和俯視角度兩個方面。

（1）水平偏轉角度，是指水平方向上前端采集設備視角的中心線與通道中軸線之間的角度。（如下如所示）

前端采集設備應安裝在通道正前方，抓拍正面人臉，水平偏轉角度應小于10°，角度越小，采集的人臉圖像越好。

（2）俯視角度，是指垂直方向上前端采集設備視角的中心線與水平線之間的角度。（如下如所示）

不同的架設高度會產生差異較大的人臉圖像效果，一般情況下采取水平拍攝方式獲取的人臉圖像最佳，比如采集身份證照片。但是，在人臉識別系統前端采集設備建設中，考慮到一前一后人員經過通道時后方人員易被遮擋的因素，所以應留有一定的俯視角度以確保前、后人員都能被正常抓拍。經實驗、測試，俯視角度以10°±3°為最佳。

4.2 場景寬度的計算方法

通過前述可知，要獲取較好的辨識度，人臉圖像橫向像素至少應達到120。以200萬攝像機為例，全幅圖像橫向像素為 1920，取成年人人臉的橫向平均寬度0.14m，那么要獲取較好人臉圖像的場景寬度應不大于：

4.3 抓拍距離的計算方法

式中，f表示鏡頭焦距；D表示物距；v表示傳感器水平成像寬度；V表示攝取場景實際寬度。

如果攝像機的鏡頭焦距、傳感器尺寸等參數已知，V可以通過上述方法（★處）計算得出，那么就可以確定攝像機的最佳抓拍距離。

同理，如果攝像機的安裝位置（即物距）確定，則可以通過計算得出鏡頭的焦距，從而選擇合適的鏡頭。

4.4 架設高度的計算方法

為保證人臉圖像處于整幅圖像的中心位置，一般情況下前端采集設備視角的中軸線應延伸到人臉下巴位置。（如下如所示）

設條件①俯視角度α=10°，條件②成年人下巴以下平均高度為 1.5m（頭部長0.2m），可得：

架設高度 H=L+1.5m

式中，L=D×tan（10°）；D表示物距，Tan（10°）≈0.18。