人員及車輛基礎(chǔ)信息采集比對系統(tǒng)的研究

李 民

（天津市中環(huán)系統(tǒng)工程有限責(zé)任公司，天津300060）

當(dāng)前，天津市經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展，社會的開放性、動態(tài)性不斷增強(qiáng)，違法犯罪活動的流動性、跨區(qū)域性特征日益明顯。 京津冀協(xié)同發(fā)展國家戰(zhàn)略的深入實施，三地間路網(wǎng)建設(shè)明顯加快，公路客運量已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過民航、鐵路、航運的總和，在民航、鐵路、航運實行實名制購票并對旅客、物品進(jìn)行安全檢查的情況下，公路已成為各類違法犯罪人員、治安危險分子和非法違禁物品快速跨區(qū)域流動的主要通道，對社會治安構(gòu)成重大隱憂。 同時，據(jù)有關(guān)情報掌握，涉疆等重點關(guān)注人員近六成為通過公路進(jìn)入內(nèi)地，公安檢查站已成為防控打擊暴恐犯罪的橋頭堡和過濾屏障。

1 技術(shù)研究的思路及方向

1.1 系統(tǒng)架構(gòu)研究方向

在實際應(yīng)用中，車輛通道設(shè)置車輛號牌、車輛識別及車載人員抓拍識別系統(tǒng)及立式人證一致快速核查終端，并在旅客臨檢通道設(shè)置閘機(jī)型人證一致核驗系統(tǒng)。 主要由車輛/人臉采集設(shè)備、車輛/人臉識別布控服務(wù)器、 立式人證一致快速核查終端、閘機(jī)型人證一致核驗設(shè)備組成，實現(xiàn)本地人員/車輛信息采集、核驗、布控等功能。

1.2 系統(tǒng)性能研究方向

各類衡量人像卡口的指標(biāo)，都是為了量化動態(tài)人像卡口系統(tǒng)是否能為公安民警的實戰(zhàn)所用，解決傳統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備只能自動“監(jiān)”不能主動“控”，無法滿足公安“預(yù)知預(yù)警、防控風(fēng)險”的實戰(zhàn)需求的問題。提升公安民警的辦案效率，降低辦案過程中的人力耗費[1]。

1.3 系統(tǒng)功能研究方向

1.3.1 人臉信息資源庫管理及完善

目前已建立人口信息系統(tǒng)、情報系統(tǒng)、警綜系統(tǒng)、在逃人員系統(tǒng)、票務(wù)實名登記信息系統(tǒng)等，有大量的人員基本信息及照片，但是無法對數(shù)據(jù)利用起來，當(dāng)體育場館出現(xiàn)安全事件時只能通過人工去比對照片。 因此可根據(jù)常住人口、流動人口、重點人員、在逃人員的基本信息及照片，組建相應(yīng)的人臉基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，為公安開展公共安全和社會治安人臉智能識別業(yè)務(wù)應(yīng)用、深化人臉治安管理、精確打擊犯罪和情報分析研判，提供數(shù)據(jù)支撐。

1.3.2 人臉識別動態(tài)布控

針對在逃人員、涉案人員、黑名單人員等不同業(yè)務(wù)人臉庫，構(gòu)建基于實時視頻的實時抓拍照片比對識別任務(wù)，實現(xiàn)布控人員的實時報警。

1.3.3 人臉庫碰撞比對

構(gòu)建多個人員信息庫碰撞比對分析處理服務(wù)，分析查找在逃人員。 通過將重點布控人員信息庫與常駐人口庫、 流動人口庫等人臉數(shù)據(jù)信息進(jìn)行比對，批量碰撞，挖掘“漂白”身份的逃犯等線索信息，提交有關(guān)部門進(jìn)行調(diào)查、抓捕，以震懾犯罪人員，降低社會治安安全隱患。

1.3.4 移動警務(wù)人員核查

當(dāng)公安民警、便衣在值勤時，憑職業(yè)敏銳的感覺發(fā)現(xiàn)可疑人員， 使用警用手持終端采集人臉照片，通過內(nèi)網(wǎng)傳輸?shù)街行娜四槑熳霰葘Γ侔汛巳说谋葘Y(jié)果快速返回，從而知道此人是否為犯罪嫌疑人以及確認(rèn)其真實身份， 提高打擊犯罪力度，震懾不法人員[2]。

1.3.5 涉案人員取證查詢

當(dāng)有犯罪嫌疑人被監(jiān)控攝像頭抓拍到人臉圖片，但非動態(tài)布控人臉信息庫中的人員時，實時布控比對無法識別出該犯罪嫌疑人，可以通過采集到的人臉到靜態(tài)人臉大庫（常住人口庫）中去檢索查人，確定其身份信息。

當(dāng)一個案犯或者嫌疑人被抓獲而拒不交代身份或提供假身份信息時，可以用人臉識別技術(shù)自動識別出他的身份；偵查人員發(fā)現(xiàn)正在辦理的幾個案件的嫌疑人（有幾張圖片，圖片上的人外觀有差異）看上去又像是同一個人，但又不能確定，通過人像應(yīng)用平臺得到鑒別的結(jié)果，判斷是否是同一個人。

1.3.6 維穩(wěn)處突

在處置群體性事件中，通過相機(jī)、手機(jī)、攝像機(jī)抓拍人臉或體育場館高清探頭拍攝人臉等方式，依托視頻深度應(yīng)用快速核查特定人員真實身份，準(zhǔn)確掌握組織者、 骨干人員和參與人員的基本情況、真實身份，為公安機(jī)關(guān)現(xiàn)場采取敲打、震懾、抓捕等措施發(fā)揮直接作用，為妥善處置群體性事件提供有力支撐。

2 人員及車輛基礎(chǔ)信息采集比對系統(tǒng)框架設(shè)計

2.1 系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)

整個平臺依托于安全體系和標(biāo)準(zhǔn)體系進(jìn)行頂層設(shè)計，整體架構(gòu)分為數(shù)據(jù)接入、布控資源、算法服務(wù)、功能應(yīng)用和數(shù)據(jù)展示。 平臺涉及的數(shù)據(jù)資源種類以及各個應(yīng)用系統(tǒng)眾多，可集成人臉識別相關(guān)的各種資源、算法和應(yīng)用，實現(xiàn)靈活而又全面的數(shù)據(jù)接入、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)展示[3]。

數(shù)據(jù)接入數(shù)據(jù)接入是整個人像識別系統(tǒng)的基礎(chǔ)。 數(shù)據(jù)的來源可以是卡口攝像機(jī)，治安監(jiān)控攝像機(jī)，場館外圍卡口攝像機(jī)等。

布控資源可根據(jù)重點人員、在逃人員的基本信息及照片建立多種類型的人臉資源庫，供人臉識別系統(tǒng)調(diào)用。 并可設(shè)置相應(yīng)的數(shù)據(jù)過濾機(jī)制，對數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾，確保數(shù)據(jù)的安全。

算法服務(wù)人臉識別算法是人臉識別最重要的部分，是整個平臺的支撐。 提供基于深度學(xué)習(xí)的優(yōu)秀人臉識別1∶N 和n∶N 及動態(tài)人像比對算法。 供應(yīng)用系統(tǒng)調(diào)用，實現(xiàn)人臉、人體特征的提取和比對。

存儲計算提供對數(shù)據(jù)的接入、算法服務(wù)和人像資源的支撐，采用彈性冗余架構(gòu)，可進(jìn)行分布式并行計算及存儲，同時具有完備的接口與公安大數(shù)據(jù)平臺進(jìn)行對接， 將人臉數(shù)據(jù)與其他業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)融合，實現(xiàn)大數(shù)據(jù)的綜合分析與應(yīng)用。

數(shù)據(jù)應(yīng)用人臉識別系統(tǒng)的數(shù)據(jù)可通過PC 接警客戶端、大屏等方式提供給安保指揮中心和或者前場安保人員進(jìn)行核身告警及相關(guān)業(yè)務(wù)應(yīng)用。

2.2 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

四個解析引擎中心、一個解析服務(wù)和一個應(yīng)用平臺組成了一個人像智能綜合應(yīng)用的服務(wù)體系，邏輯上自下至上分為五層：最下層為數(shù)據(jù)來源，用于人像比對的數(shù)據(jù)來源多樣，按照來源屬性分為靜態(tài)和動態(tài)兩大類，靜態(tài)數(shù)據(jù)指的是公安從各種渠道獲取的圖片資源， 動態(tài)數(shù)據(jù)指的是各種視頻資源，如從人像卡口獲得的視頻資源； 第二層為人像庫，將從第一層中獲得的數(shù)據(jù)資源分類， 形成基礎(chǔ)人像庫、布控庫和路人庫，并從這些分類資源中按照算法提取的人像特征碼形成特征庫；第三層是人像比對算法，比對算法基于多算法引擎，能夠根據(jù)實際情況調(diào)用某種算法抽取特征值， 主要功能包括1∶1比對，1∶N 比對、n∶N 比對和動態(tài)人像比對；第四層和第五層都是基于人像比對拓展而成的應(yīng)用層，第四層是實戰(zhàn)功能，包括人證合一、人口查重、身份認(rèn)證、路人軌跡、離線視頻分析等；最上層是大數(shù)據(jù)應(yīng)用層，采用大數(shù)據(jù)技術(shù)從海量人像數(shù)據(jù)資源中以人像為核心開展分析研判，服務(wù)于公安實戰(zhàn)[4]。

3 人員及車輛基礎(chǔ)信息采集比對系統(tǒng)實現(xiàn)功能

3.1 人像庫管理

根據(jù)用戶需求建立本省人像庫，并對人像庫進(jìn)行分類管理。 支持對庫本身的基礎(chǔ)管理功能，如：新建人像庫、更新人像庫數(shù)據(jù)、編輯人像庫信息以及刪除人像庫。 新建人像庫過程中，支持便捷地導(dǎo)入身份證號等對應(yīng)人像信息。

3.2 人臉抓拍和特征碼提取

基于前端高清攝像機(jī)，系統(tǒng)從視頻流中抓取過往人員最清晰、角度最優(yōu)的人臉照片（包括場景照片），抽取特征碼，記錄在路人庫中。 支持對經(jīng)過攝像頭拍攝區(qū)域并符合拍攝角度的人，對其臉部照片作為抓拍照保存下來。 人臉采集率不低于98%。 每個加載人臉識別功能的視頻通道應(yīng)支持處理不少于60 人/min 的人流情況，并支持至少30 個人臉同時出現(xiàn)在視頻畫面的峰值情況。

3.3 輔助識別

當(dāng)上傳圖片過于模糊時，可能導(dǎo)致算法檢測不到圖像中的人臉，影響檢索結(jié)果。 此時用戶可以使用雙目標(biāo)注功能， 通過網(wǎng)站界面手動標(biāo)注雙目位置，幫助系統(tǒng)識別到準(zhǔn)確的人臉位置，提高比對準(zhǔn)確率，大大改善實戰(zhàn)中對模糊照片的比對效果。

3.4 人像特征比對

系統(tǒng)支持直接根據(jù)人像特征數(shù)據(jù)進(jìn)行人臉比對的能力。

特征碼是用來“描述”人臉特征的一串二進(jìn)制碼，數(shù)據(jù)量很小，通常在2～3 k。 特征碼的比對速度相當(dāng)快。

3.5 動態(tài)人像布控

動態(tài)人像布控通過直接接入人像檢測攝像頭的視頻數(shù)據(jù)流， 系統(tǒng)識別出視頻中的人臉圖片，抽取人員人臉照片的特征碼，將特征碼與黑名單庫中人員的人臉特征碼進(jìn)行實時比對。 一旦比對中就向各級安保指揮中心和大棚報警。

3.6 實時監(jiān)控

人像卡口系統(tǒng)可以在被拍攝者不知情的情況下，達(dá)到對人的特征分析和身份確認(rèn)的目的。 主要應(yīng)用在火車站、地鐵站、快速公交站、機(jī)場、商場出入口等人流密集的地方，對實時人流進(jìn)行監(jiān)控。 系統(tǒng)支持?jǐn)z像機(jī)與人臉抓拍相機(jī)兩種前端輸入方式，其中，視頻流支持H.264 與H.265 兩種視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。

3.7 實施監(jiān)控

支持實時顯示系統(tǒng)工作布控情況，支持顯示全部路人抓拍照片/報警照片切換；支持報警信息成對顯示，且顯示報警信息（報警位置、報警時間、捕獲照片、庫中命中照片）支持全部抓拍照片時，報警照片和非報警照片有明顯區(qū)分（如顏色等標(biāo)記），易于查看。

3.8 離線視頻比對

支持對離線視頻進(jìn)行類似人像信息采集點視頻流的處理，實現(xiàn)對離線視頻中的人臉抓拍、布控庫比對等功能，提供針對專案的離線數(shù)據(jù)分析。支持對離線視頻采用布控方式操作，對布控庫中的人臉，在離線視頻中出現(xiàn)時產(chǎn)生報警信息。 一段視頻處理時間小于等于此段視頻正常播放時間的50%。

3.9 人像身份確認(rèn)（1∶N）

人臉圖像檢索是系統(tǒng)的核心功能， 即1∶N 的檢索，專門為確認(rèn)人員身份而設(shè)計。 這里的N 是指一個龐大的人像庫。 本方案可根據(jù)天津市公安局指揮部的實際情況，將N 設(shè)定為2000 萬。

通過社會監(jiān)控、人像卡口等獲取的人員照片，可以通過上傳到系統(tǒng)，在秒級返回檢索結(jié)果。 所有的檢索結(jié)果會根據(jù)相似度來進(jìn)行排序，分?jǐn)?shù)從高到底，百萬庫規(guī)模比對下單次檢索返回結(jié)果時間應(yīng)不高于0.58 s，證件照首位命中率＞99.9%，盤查照首位命中率不低于95.5%。

3.10 路人檢索及人臉軌跡追蹤

前端的攝像頭由于采集了路人的照片，系統(tǒng)對路人照片進(jìn)行自動保存及特征碼的抽取。 并將這些數(shù)據(jù)匯聚成路人庫及路人特征庫。

3.11 目標(biāo)底庫管理

目標(biāo)底庫管理主要完成的功能是人臉注冊。 要進(jìn)行人臉布控，首先把布控人員的人臉入庫，即人臉注冊，形成紅/黑名單庫。 人臉布控系統(tǒng)支持對底庫的增刪改等操作，同時支持單張人臉入庫和批量人臉入庫。 可以針對庫做增刪改查操作，可以顯示上傳未成功（系統(tǒng)未識別）的照片。

3.12 人體檢索

系統(tǒng)通過屬性識別單元對抓拍的人員、人體圖片進(jìn)行特征提取分析和識別處理，獲取的人員面部特征及體態(tài)特征信息經(jīng)過關(guān)聯(lián)處理后形成大容量人員資源庫，以達(dá)到視頻偵查業(yè)務(wù)中快速找人的目的。

查找人員的時候，通過Web 客戶端，提交檢索對象，通行時間，經(jīng)過地點，人員特征等信息對識別結(jié)果進(jìn)行組合查詢。

3.13 通過車輛圖像對車主布控

該場景適合在抓拍到嫌疑車輛的情況下，通過對車主的布控，達(dá)到抓獲嫌犯的目的。

對于卡口監(jiān)控已經(jīng)抓拍到涉案嫌疑車輛的情況， 可以通過車輛識別系統(tǒng)連接六合一數(shù)據(jù)庫，獲取車主人像信息，再把車主的照片放入人臉識別系統(tǒng)布控庫。 這樣，安置在全市各地點的攝像頭就可以主動扮演“干警”的角色，一旦嫌疑人進(jìn)入監(jiān)控區(qū)域，人臉識別系統(tǒng)馬上比對成功，返回報警信息，達(dá)到出奇制勝的效果。

3.14 通過監(jiān)控抓拍人像對車輛布控

適合在抓拍到嫌疑人人像的情況下，通過對嫌疑人車輛的布控，達(dá)到抓獲嫌犯的目的。

對于監(jiān)控抓拍到的嫌疑人照片，可以通過連接六合一數(shù)據(jù)庫，對人臉進(jìn)行比對識別后，獲取嫌疑人擁有的車輛信息，再對該車輛進(jìn)行布控。 即可達(dá)到“通過人，捕獲車”的效果。

3.15 車輛軌跡碰撞

通過道路車輛三級防控圈與安全圍欄、PGIS 的結(jié)合，勾畫出清晰、完整的車輛行駛軌跡，并精準(zhǔn)定位，為車輛技戰(zhàn)法應(yīng)用提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。 通過多層防控網(wǎng)與安全圍欄的結(jié)合，勾畫出清晰、完整的人員行蹤軌跡，并精準(zhǔn)定位，為人像技戰(zhàn)法應(yīng)用提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。 通過對人/車軌跡的對比，判斷人車是否綁定，即人是否在車上。

4 結(jié)語

目前，人像及車輛信息比對系統(tǒng)的建設(shè)以“高精度識別、高性能處理、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)、突出實戰(zhàn)、加強(qiáng)資源共享”為原則，強(qiáng)化頂層設(shè)計和規(guī)劃，提供技術(shù)先進(jìn)、性能可靠、信息安全、易用性強(qiáng)的綜合人臉識別應(yīng)用系統(tǒng)，滿足新形勢下的公共安全領(lǐng)域的應(yīng)用。 另外，今后還應(yīng)考慮如何通過能力開放，將網(wǎng)絡(luò)的安全能力以安全服務(wù)的方式提供給更多的應(yīng)用場景，實現(xiàn)在滿足業(yè)務(wù)需求的同時，開發(fā)更多的商業(yè)模式，創(chuàng)造更多的價值。