基于4G移動式人臉識別比對的建設與應用

□ 文/吳立新 路大為

人臉識別比對技術作為視頻圖像深度應用的一項新興技術，在公安實戰中起到的作用越來越顯著，靜態人臉識別比對系統經過近幾年的飛速發展，已較為成熟，因其應用場景較為單一，在此不做贅述。動態人臉識別比對技術和靜態人臉識別比對技術既有區別也有聯系，它是以人臉抓拍照片結構化為基礎，由前端視頻/圖片采集和人臉檢測、網絡傳輸、后端特征提取、比對識別及布控報警等一系列流程組成，業務流程和戰法應用較靜態人臉比對要復雜和豐富得多。目前，天津市公安局在全市機場、車站、綜合商業體等人流密集區域建設了1000余路人臉抓拍點位，在市局搭建了系統平臺，實現對前端抓拍人臉信息的實時匯聚、結構化解析，并對關注目標開展全網布控和分級報警。

隨著公安維穩安保工作的不斷加強，在一些大型活動安保、臨時應急處突等場景，利用已建成的固定點位動態人臉采集前端開展動態人臉比對已越來越不能滿足實戰需要，因此開發一款基于4G回傳、多場景快速布控的移動人臉布控前端的需求越來越迫切。2017年，天津市公安局圖偵技防總隊結合實戰需求，自主研發設計了一款移動式人臉識別比對系統，可在車站、碼頭等專網未鋪設的重點部位進行快速移動部署，實現對人臉信息的采集，通過4G網絡回傳至后端解析中心，實現人臉數據的比對，從而有效地對在逃人員、重點人員等關注目標進行實時布控、即時預警，為安保維穩工作提供重要的技術支撐。

系統架構

移動式人臉識別比對系統由三部分組成：一是前端移動式人臉采集設備，可將過往行人人臉照片進行實時檢測和采集；二是無線傳輸，將前端采集的人臉照片、GPS位置信息等數據通過4G網絡回傳至后端解析中心；三是后端解析應用，通過搭建人臉結構化、數據存儲、應用平臺等多臺服務器，對接收到的人臉照片進行特征提取和實時比對，對接收到的GPS信號進行地圖定位，與市局動態人臉識別比對系統進行數據對接，實現關注目標的實時預警。系統架構圖如圖1所示。

▲圖1

建設內容

前端人臉采集設備

前端人臉采集設備作為移動式人臉識別比對系統基礎數據的提供者，是整個系統的基礎，包括了移動設備箱、前端采集攝像機、攝像機支架、4G無線圖傳模塊、箱體電源防雷模塊、前端GPS模塊、數據交換模塊和UPS電源。組成圖如圖2所示。

▲圖2

移動設備箱：箱體采用高強度金屬材質，抗沖擊能力強，不易形變，預留2個支架安裝位置，以及外接電源及網絡接線口，具備鎖閉功能。具備室外自然環境防腐蝕、防銹蝕特性，具備防水能力。箱體底部帶有萬向轉輪，具備鎖定功能，可穩定支撐箱體上加裝的伸縮支架及攝像頭設備，具備抗風防抖動能力。內部設計預留安裝位置，具備GPS模塊、本地數據交換模塊、供電模塊、4G無線圖傳模塊，可外接本地顯示模塊等，具備抗震能力。

攝像機支架：可與移動設備箱便捷固定，采用高強度金屬材質、不易形變、可伸縮，安裝至設備箱后，攝像頭舉高高度可在3米范圍內手動調節，不影響整體穩定性。

內置電源模塊：內置UPS電源模塊是為滿足前端人臉采集、數據交換、無線傳輸等設備的供電需求，以保證獲得穩定、可靠的電源服務。因此設計設備箱內置電源模塊功率大于1000VA，在外接電源中斷時，可持續供電大于2小時。

箱體電源防雷模塊：因前端人臉采集設備使用場景的不確定，且系統工作需要一個穩定可靠，能獨立運行的工作環境，因此設計有電源防雷模塊，采用工作電壓：Un（AC）AC220V/50Hz，限制電壓UP：1.4KV，放電電流 In：20KA，響應時間 Ta：25 ns，最大后備保險絲強度：63A的性能。

4G無線圖傳模塊：設計為支持多種網絡的4G無線路由器，提供前端人臉照片傳輸至后端解析中心的鏈路通道。

數據交換模塊：箱體內配置8口交換機組建的局域網，將前端人臉比對設備與管理端互聯，完成數據信息的傳遞和交互。

前端GPS模塊：采集設備箱位置信息回傳至后端，可實現位置信息在電子地圖上的實時展示。

網絡傳輸

天津市公安局與北訊集團天津分公司、中國聯合網絡通信有限公司天津市分公司合作，建立了4G無線專網與視頻監控網的網絡銜接，實現視頻監控網與4G專網內設備實現互訪，該系統即利用北訊和聯通專網進行數據的回傳。

▲圖3

后端解析中心

后端解析中心由人臉識別服務器、網絡存儲服務器、GPS服務器、對接服務器等硬件設備和人臉實戰應用平臺組成（見圖3所示）。通過對接收前端人臉采集設備回傳的人臉照片進行特征提取、信息比對，開展關注人員的布控報警。

人臉解析

后端中心人臉識別服務器與前端移動式人臉采集設備建立良好的網絡通信，前端人臉采集攝像機在人臉識別服務器上進行注冊，采集人臉視頻后通過無線圖傳模塊將實時視頻流傳輸至人臉識別服務器進行分析處理。

數據存儲

后端中心采用集中存儲架構，包括3臺16盤位NVR磁盤陣列，可對前端人臉采集攝像機視頻存儲90天，對前端人臉采集圖片數據存儲90天。采用智能緩存補錄、動態碼流直存和N+M熱備方案，有效保障系統數據存儲安全，具有系統處理性能高、數據存儲安全性高、數據檢索速度快和系統狀態監測全面等特點

GPS信息回傳

后端中心部署GPS服務器，利用NNEA-0183協議與前端設備中的GPS模塊建立通信，通過4G無線圖傳模塊將位置信息傳輸至GPS服務器進行處理，并在電子地圖上實時顯示前端設備地理位置。

數據對接

后端解析中心系統與視頻監控網內的人像數據庫平臺對接，將本系統內的人臉抓拍圖片上傳至市局人臉平臺做進一步的分析應用，實現市局公安實戰應用的信息數據高度集成，為各部門進行各項實戰業務提供人臉識別技術和數據支撐（如圖4所示）。

實戰應用

通過利用上述硬件設備的搭建，在視頻監控網部署了一套人臉實戰應用平臺，作為重點人員比對、布控報警、分析研判的實戰應用界面。

人臉檢索

可根據時間、地點以及抓拍人員的性別、年齡段、是否戴眼鏡等人臉屬性信息進行抓拍圖片查詢，點擊查詢記錄即可查看圖片和相關信息。

可實現以人臉搜人臉的功能，通過輸入人臉照片，可查詢到該人員的其他抓拍記錄。所有被抓拍的路人被自動存入路人庫，當上傳一張查詢照片，系統可在路人記錄中快速搜索與上傳照片相似的人臉，如果找到相似人臉，則按照相似度排位返回結果。

布控報警

可根據工作需要把要關注人員的信息（包含姓名、性別、身份證號、人臉照片等信息）加入到比對數據庫，按照時間、地點、相似度報警閥值等信息，對關注人員進行布防。系統對在各處抓拍的人臉照片與比對數據庫中的人臉特征數據實時比對，如果人臉的相識度達到設定報警閥值，系統會自動通過聲音提示、視覺信息提示等方式進行預警，提醒執勤和監控管理人員，采取進一步處理措施。

▲圖4

系統將前端攝像頭抓拍到的人臉圖像和報警庫中的“黑名單”人員作匹配，并實現實時報警。當目標人出現于攝像機畫面時，報警延遲＜3s。當布控庫為10000人且誤報率為1%時，漏報率＜5%。對于布控結果，工作人員可以在系統界面上可通過攝像頭、時間范圍、是否報警等指定條件進行檢索。

軌跡分析

平臺可實現人臉軌跡分析功能，對于輸入的人臉照片，通過檢索所有點位的人臉抓拍記錄，查詢和分析關注人員的行動軌跡路線，為公安機關破案提供有效線索。（如圖5所示）

▲圖5

多布控庫管理

平臺可以同時管理多個布控人員名單庫，支持目標庫的增加、刪除和修改；同時支持布控人臉照片的單張導入和批量導入功能，可以靈活選擇目標庫進行布控，可設置不同聯動預案和處置方式。

分級管理

平臺支持可設定預警判斷閾值或針對報警級別進行分類顯示。對視頻中的警情可實現預警提醒，系統預警閾值可自動設定，并可聯動不同的預案。還可以對報警進行分級管理，對布控人臉信息進行分級設置，并以不同顏色進行區分，報警后可聯動不同預案進行對應處理。

典型應用

中華人民共和國第十三屆全國運動會于2017年8月—9月期間在天津市舉行，在此期間，為了保證全運會的順利召開，確保開幕式和閉幕式以及運動員、教練員、媒體人員以及工作人員的安全有序的開展賽會各項比賽，天津市公安局在開、閉幕式場館全運村等重要部位進出口的安檢通道部署了移動式人臉識別比對系統，系統后臺部署白名單和黑名單兩類人員庫（白名單庫為參會人員、安保人員、工作人員等活動參與人員），黑名單庫為在逃人員、嫌疑人員等重點關注目標），通過部署在重點區域的前端人臉采集設備對進入區域的人員進行人臉檢測和采集，并與后端數據庫進行實時比對，實時對通行人員身份進行甄別，其精準識別、實時報警的特點為公安民警進行安全保衛提供了重要的技術支撐。這樣的安保方式，既不需要參與活動的刻意配合，也不愿需要對人員身份證件進行逐一檢查，在保證活動進行的流暢和有序的情況下，“悄無聲息”就完成了參與活動人員的甄別和核驗。

結束語

天津市公安局作為全國第一家組建視頻圖像建設、管理、維護、研究和應用專業隊伍的省級公安機關，緊貼實戰聚力攻關，自主研發設計了基于4G回傳的移動式人臉識別比對系統，用于大型活動安保維穩、突發案事件處置等公共安全領域，是強化社會治安、維護社會穩定的又一科技利劍，提升了公共安全應用和科技含量和實戰效率。