人臉識別在安防系統的應用研究

　　人臉識別的應用背景

　　經(jīng)濟的快速發(fā)展，帶來(lái)人員在不同地域之間頻繁的流動(dòng)，隨之而來(lái)的是對公眾人員的安全管理的需求迅速增加，每年刑事案件和治安案件逐年上升，眾多涉案人員在逃，此外，還有數量更為龐大的小偷慣犯難以抓捕。據不完全統計，目前公安在逃人員約50萬(wàn)，各地的公安需要新的技術(shù)手段對協(xié)助其案件技偵和對重點(diǎn)區域提供安全保障。而另一方面，目前平安城市基本上完成了聯(lián)網(wǎng)、高清化的建設，正在走向以實(shí)戰應用、云服務(wù)等為代表的新一輪發(fā)展，現有的監控系統每天產(chǎn)生海量的網(wǎng)絡(luò )高清視頻數據，其中就包含大量可用的人臉信息，而當前這些人臉的信息整體的利用率不高，配套的使用工具簡(jiǎn)單，甚至是依靠人工排查的土辦法。因此，為了實(shí)現在海量視頻中的人員身份的快速識別，人臉識別技術(shù)無(wú)疑是最佳的選擇。

　　人臉識別作為一種新興的安防智能化產(chǎn)品，其技術(shù)源頭始于20世紀60年代，上世紀90年代計算機的出現，人臉識別的才進(jìn)入了真正的機器自動(dòng)識別階段。目前，在安防監控領(lǐng)域，人臉識別主要是基于對可見(jiàn)光圖像的人臉識別。人臉與人體的其它生物特征(指紋、虹膜等)一樣與生俱來(lái)，雖然環(huán)境光線(xiàn)、人臉的分辨率對識別結果存在影響，但相比其它特征識別，其具有非強制性、隱蔽性、友好性、高并發(fā)性等特點(diǎn)，因此，對于開(kāi)放的公共環(huán)境下的應用，人臉識別產(chǎn)品有不可比擬的優(yōu)勢。

　　目前，市場(chǎng)上人臉識別產(chǎn)品中，靜態(tài)人臉識別產(chǎn)品的使用比較廣泛且成熟，在通關(guān)、金融、電信、公證等領(lǐng)域需要對人和證件進(jìn)行一致性驗證的場(chǎng)景下，人臉識別系統應用表現良好。尤其是金融行業(yè)，由于銀行業(yè)務(wù)對身份核實(shí)的需要及VTM的推廣，客戶(hù)在辦理業(yè)務(wù)或自助辦理業(yè)務(wù)過(guò)程中一般均要對客戶(hù)的身份進(jìn)行驗證核實(shí)，在實(shí)際應用中，系統獲取客戶(hù)身份證件內的人臉照片和現場(chǎng)客戶(hù)的圖片進(jìn)行人臉識別比對，完成人證一致性驗證，大大提升金融的業(yè)務(wù)工作效率。動(dòng)態(tài)人臉識別的應用當前處于前期階段，并逐步開(kāi)始在交通、公安、樓宇、社區等領(lǐng)域推廣。由于識別目標的非配合性，動(dòng)態(tài)人臉識別應用上比靜態(tài)人臉稍復雜，實(shí)現人臉識別的高準確率和時(shí)效性是業(yè)務(wù)應用的前提，需要專(zhuān)業(yè)的團隊開(kāi)發(fā)、部署才能取得滿(mǎn)意使用結果。

　　人臉識別技術(shù)和應用模式是兩翼，服務(wù)是主體

　　人臉識別算法技術(shù)

　　當前人臉識別系統是由人臉圖像采集、預處理、特征提取、匹配識別這幾個(gè)過(guò)程。目前，人臉識別的算法很多，業(yè)內比較推崇的是基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )的人臉識別算法。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )算法是受到人的神經(jīng)系統啟發(fā)，利用大量簡(jiǎn)單處理單元互聯(lián)而構成的復雜系統，模仿人的認知系統，通過(guò)學(xué)習的過(guò)程獲得其它方法難以實(shí)現的關(guān)于人臉識別的規律和規則的隱性表達。算法在經(jīng)過(guò)大量人臉正負樣本數據的訓練后，其在準確率、容錯性、魯棒性等方面相比其他算法優(yōu)勢明顯，是一種高效的學(xué)習算法，極適于解決人臉識別這樣的問(wèn)題。

　　企業(yè)只有在掌握了人臉識別核心算法，才能開(kāi)發(fā)出符合應用要求的人臉識別產(chǎn)品，目前業(yè)內只有少數的大廠(chǎng)家和研究機構推出人臉識別產(chǎn)品。例如：佳都科技、?？低?/a>、大華等。以佳都科技為例，其人臉核心算法在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )的基礎上加入深度學(xué)習機制，不斷監測和微調優(yōu)化學(xué)習網(wǎng)絡(luò )，取得更好的識別結果。

　　目前，安防系統中人臉識別系統主要是基于對監控視頻內的動(dòng)態(tài)的人臉進(jìn)行檢測、識別、報警、查詢(xún)的系統，一般其包含了：人臉采集服務(wù)模塊、人臉實(shí)時(shí)識別服務(wù)模塊、人臉檢索服務(wù)模塊、應用服務(wù)模塊。能夠在實(shí)時(shí)和事后，提供人臉抓拍、1: N動(dòng)態(tài)人臉識別、人臉檢索查詢(xún)等多種人臉?lè )?wù)。對于人臉采集模塊，目前有2種實(shí)現方式，第1種，直接使用具有人臉抓拍功能的攝像機采集人臉信息，該攝像機直接從其自身的視頻畫(huà)面中捕獲的人臉圖片，并傳輸到后臺識別和儲存。這種模式適合新建設的監控項目中實(shí)現人臉識別的應用，人臉抓拍攝像機可復用，既用于日常監控，又用于人臉抓拍，無(wú)需增加太多成本。第2種，使用普通的網(wǎng)絡(luò )攝像機配合人臉抓拍主機，由人臉抓拍主機從攝像機的視頻流中抓拍人臉圖片信息并傳輸到識別模塊。這種模式適合在原有的監控系統基礎上二次改造，無(wú)需采購和安裝新的人臉抓拍攝像機，即可增加人臉識別應用服務(wù)，節約客戶(hù)成本、簡(jiǎn)化了部署條件。目前，佳都科技的人臉識別系統的人臉采集模塊綜合了以上2種方案，充分發(fā)揮各自?xún)?yōu)勢相互補充，可根據項目的實(shí)際情況，為用戶(hù)提供最優(yōu)化的解決方案。

　　把握客戶(hù)需求，服務(wù)是關(guān)鍵

　　安防系統中人臉識別絕不僅僅是一個(gè)人臉檢測、識別報警的子系統，對用戶(hù)而言，其需要的是能夠解決一類(lèi)或幾類(lèi)問(wèn)題的人臉識別服務(wù)，通過(guò)人臉識別服務(wù)的應用，能夠優(yōu)化或提升其業(yè)務(wù)過(guò)程，提高業(yè)務(wù)工作效率，是一個(gè)成套的人臉識別的服務(wù)體系，絕非僅僅是對重點(diǎn)的人員的布控報警這種離散式的服務(wù)功能。例如，在發(fā)生案件以后，為尋找嫌疑人，通過(guò)人臉抓拍、人臉查重、人臉檢索摘要輔助案件的偵查，通過(guò)人臉軌跡為破案提供線(xiàn)索，定位嫌疑人之后，通過(guò)人臉布控報警，為嫌疑人的抓捕提供情報。

　　另外，在平安城市、智慧城市建設的浪潮中，即便是一個(gè)小型城市的監控系統，每天也會(huì )產(chǎn)生大量的人臉數據，傳統的存儲模式難以對其二次利用，需要對人臉大數據進(jìn)行結構化云識別儲存，解決數據規模擴大對性能降低的嚴重問(wèn)題，使得龐大離散的人臉數據變?yōu)橛袡C的整體。

　　當然，人臉識別產(chǎn)品由于其自身的技術(shù)條件，實(shí)際應用的好壞，與攝像機的安裝和部署也是有緊密聯(lián)系的，完全相同的人臉識別產(chǎn)品在不同的應用場(chǎng)景下，可能會(huì )給客戶(hù)帶來(lái)截然不同的使用體驗。由于監控系統畫(huà)面內的人員處于活動(dòng)自由狀態(tài)，目標容易產(chǎn)生運動(dòng)模糊、相互遮擋、低頭側臉等問(wèn)題，給人臉的檢測、識別工作帶來(lái)困難而且是不可避免的，針對這些問(wèn)題，在安裝及部署過(guò)程中，一般采用現場(chǎng)補光、高幀率、長(cháng)焦降低俯角等措施可以有效緩解以上問(wèn)題。

　　人臉識別為實(shí)戰應用、智慧城市提供保障

　　人臉識別作為一種重要的身份識別標識，在公安機關(guān)各警種業(yè)務(wù)中起著(zhù)舉足輕重的作用。在日常巡邏、戶(hù)籍調查、出入境管理和刑事案件偵查中，都會(huì )通過(guò)辨識人臉來(lái)核實(shí)相關(guān)人員的身份。同時(shí)，在刑事案件調查錄像時(shí)，由于大量的視頻錄像造成大量時(shí)間和警力的浪費。人臉識別系統的結構化云識別存儲管理可為這類(lèi)實(shí)戰應用效率，結合其他的案件線(xiàn)索，提升公安的實(shí)戰能力。

　　在智慧城市的建設中，注重對信息的結構化存儲、分析挖掘，人臉的結構化云識別儲存是構建整個(gè)智慧城市基礎數據之一，是智慧城市云儲存體系中的一份子。通過(guò)智慧城市的高速數據傳輸鏈及結構化的數據篩選，可將人臉大數據與智慧城市中其它的大數據之間碰撞出火花，更加凸顯出人臉識別“用”的價(jià)值。

　　人臉云識別-人臉識別的新應用

　　人臉識別云服務(wù)，是面向企業(yè)用戶(hù)與高端用戶(hù)的云識別服務(wù)器租用服務(wù)，云識別服務(wù)被部署在互聯(lián)網(wǎng)的骨干數據中心，可獨立提供人臉識別計算、存儲、數據備份等服務(wù)。傳統的人臉識別系統的銷(xiāo)售和應用模式，用戶(hù)在采用傳統的人臉識別服務(wù)器時(shí)，由于成本、運營(yíng)商、日常維護、升級等諸多因素，面對各種棘手的問(wèn)題，而隨著(zhù)彈性的人臉識別云計算服務(wù)器的推出，有效的解決了這一問(wèn)題。該人臉云識別服務(wù)以主機服務(wù)租用與虛擬專(zhuān)用服務(wù)器模式為主，客戶(hù)無(wú)需采購的主機設備，帶來(lái)的是用戶(hù)網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)中任何一臺PC、移動(dòng)終端，均能夠獲取人臉識別所提供的特色服務(wù)。用戶(hù)可以根據業(yè)務(wù)的需要，終止服務(wù)的使用，不再產(chǎn)生使用費用。

　　人臉識別應用前景和發(fā)展趨勢

　　隨著(zhù)安防技術(shù)發(fā)展的日新月異，監控的網(wǎng)絡(luò )化、高清化為人臉識別提供了硬件基礎，而云計算、云儲存的發(fā)展為人臉數據提供技術(shù)支撐，客戶(hù)對人臉識別需求也日趨成熟和明確，人臉識別將在智慧城市、公安、交通、金融、電信等方面應用更加廣泛，帶來(lái)新的安防熱情。