人臉識(shí)別在安防系統(tǒng)的應(yīng)用研究

人臉識(shí)別的應(yīng)用背景

經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，帶來人員在不同地域之間頻繁的流動(dòng)，隨之而來的是對(duì)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(shù)量更為龐大的小偷慣犯難以抓捕。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前公安在逃人員約50萬，各地的公安需要新的技術(shù)手段對(duì)協(xié)助其案件技偵和對(duì)重點(diǎn)區(qū)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(shè)，正在走向以實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用、云服務(wù)等為代表的新一輪發(fā)展，現(xiàn)有的監(jiān)控系統(tǒng)每天產(chǎn)生海量的網(wǎng)絡(luò)高清視頻數(shù)據(jù)，其中就包含大量可用的人臉信息，而當(dāng)前這些人臉的信息整體的利用率不高，配套的使用工具簡單，甚至是依靠人工排查的土辦法。因此，為了實(shí)現(xiàn)在海量視頻中的人員身份的快速識(shí)別，人臉識(shí)別技術(shù)無疑是最佳的選擇。

人臉識(shí)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(jì)60年代，上世紀(jì)90年代計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，人臉識(shí)別的才進(jìn)入了真正的機(jī)器自動(dòng)識(shí)別階段。目前，在安防監(jiān)控領(lǐng)域，人臉識(shí)別主要是基于對(duì)可見光圖像的人臉識(shí)別。人臉與人體的其它生物特征(指紋、虹膜等)一樣與生俱來，雖然環(huán)境光線、人臉的分辨率對(duì)識(shí)別結(jié)果存在影響，但相比其它特征識(shí)別，其具有非強(qiáng)制性、隱蔽性、友好性、高并發(fā)性等特點(diǎn)，因此，對(duì)于開放的公共環(huán)境下的應(yīng)用，人臉識(shí)別產(chǎn)品有不可比擬的優(yōu)勢。

目前，市場上人臉識(shí)別產(chǎn)品中，靜態(tài)人臉識(shí)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(duì)人和證件進(jìn)行一致性驗(yàn)證的場景下，人臉識(shí)別系統(tǒng)應(yīng)用表現(xiàn)良好。尤其是金融行業(yè)，由于銀行業(yè)務(wù)對(duì)身份核實(shí)的需要及VTM的推廣，客戶在辦理業(yè)務(wù)或自助辦理業(yè)務(wù)過程中一般均要對(duì)客戶的身份進(jìn)行驗(yàn)證核實(shí)，在實(shí)際應(yīng)用中，系統(tǒng)獲取客戶身份證件內(nèi)的人臉照片和現(xiàn)場客戶的圖片進(jìn)行人臉識(shí)別比對(duì)，完成人證一致性驗(yàn)證，大大提升金融的業(yè)務(wù)工作效率。動(dòng)態(tài)人臉識(shí)別的應(yīng)用當(dāng)前處于前期階段，并逐步開始在交通、公安、樓宇、社區(qū)等領(lǐng)域推廣。由于識(shí)別目標(biāo)的非配合性，動(dòng)態(tài)人臉識(shí)別應(yīng)用上比靜態(tài)人臉稍復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)人臉識(shí)別的高準(zhǔn)確率和時(shí)效性是業(yè)務(wù)應(yīng)用的前提，需要專業(yè)的團(tuán)隊(duì)開發(fā)、部署才能取得滿意使用結(jié)果。

人臉識(shí)別技術(shù)和應(yīng)用模式是兩翼，服務(wù)是主體

人臉識(shí)別算法技術(shù)

當(dāng)前人臉識(shí)別系統(tǒng)是由人臉圖像采集、預(yù)處理、特征提取、匹配識(shí)別這幾個(gè)過程。目前，人臉識(shí)別的算法很多，業(yè)內(nèi)比較推崇的是基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的人臉識(shí)別算法。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法是受到人的神經(jīng)系統(tǒng)啟發(fā)，利用大量簡單處理單元互聯(lián)而構(gòu)成的復(fù)雜系統(tǒng)，模仿人的認(rèn)知系統(tǒng)，通過學(xué)習(xí)的過程獲得其它方法難以實(shí)現(xiàn)的關(guān)于人臉識(shí)別的規(guī)律和規(guī)則的隱性表達(dá)。算法在經(jīng)過大量人臉正負(fù)樣本數(shù)據(jù)的訓(xùn)練后，其在準(zhǔn)確率、容錯(cuò)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(xí)算法，極適于解決人臉識(shí)別這樣的問題。

企業(yè)只有在掌握了人臉識(shí)別核心算法，才能開發(fā)出符合應(yīng)用要求的人臉識(shí)別產(chǎn)品，目前業(yè)內(nèi)只有少數(shù)的大廠家和研究機(jī)構(gòu)推出人臉識(shí)別產(chǎn)品。例如：佳都科技、?？低?、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(chǔ)上加入深度學(xué)習(xí)機(jī)制，不斷監(jiān)測和微調(diào)優(yōu)化學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)，取得更好的識(shí)別結(jié)果。

新老項(xiàng)目混合，多種應(yīng)用模式是基礎(chǔ)

目前，安防系統(tǒng)中人臉識(shí)別系統(tǒng)主要是基于對(duì)監(jiān)控視頻內(nèi)的動(dòng)態(tài)的人臉進(jìn)行檢測、識(shí)別、報(bào)警、查詢的系統(tǒng)，一般其包含了：人臉采集服務(wù)模塊、人臉實(shí)時(shí)識(shí)別服務(wù)模塊、人臉檢索服務(wù)模塊、應(yīng)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(shí)別、人臉檢索查詢等多種人臉服務(wù)。對(duì)于人臉采集模塊，目前有2種實(shí)現(xiàn)方式，第1種，直接使用具有人臉抓拍功能的攝像機(jī)采集人臉信息，該攝像機(jī)直接從其自身的視頻畫面中捕獲的人臉圖片，并傳輸?shù)胶笈_(tái)識(shí)別和儲(chǔ)存。這種模式適合新建設(shè)的監(jiān)控項(xiàng)目中實(shí)現(xiàn)人臉識(shí)別的應(yīng)用，人臉抓拍攝像機(jī)可復(fù)用，既用于日常監(jiān)控，又用于人臉抓拍，無需增加太多成本。第2種，使用普通的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)配合人臉抓拍主機(jī)，由人臉抓拍主機(jī)從攝像機(jī)的視頻流中抓拍人臉圖片信息并傳輸?shù)阶R(shí)別模塊。這種模式適合在原有的監(jiān)控系統(tǒng)基礎(chǔ)上二次改造，無需采購和安裝新的人臉抓拍攝像機(jī)，即可增加人臉識(shí)別應(yīng)用服務(wù)，節(jié)約客戶成本、簡化了部署條件。目前，佳都科技的人臉識(shí)別系統(tǒng)的人臉采集模塊綜合了以上2種方案，充分發(fā)揮各自優(yōu)勢相互補(bǔ)充，可根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際情況，為用戶提供最優(yōu)化的解決方案。

把握客戶需求，服務(wù)是關(guān)鍵

安防系統(tǒng)中人臉識(shí)別絕不僅僅是一個(gè)人臉檢測、識(shí)別報(bào)警的子系統(tǒng)，對(duì)用戶而言，其需要的是能夠解決一類或幾類問題的人臉識(shí)別服務(wù)，通過人臉識(shí)別服務(wù)的應(yīng)用，能夠優(yōu)化或提升其業(yè)務(wù)過程，提高業(yè)務(wù)工作效率，是一個(gè)成套的人臉識(shí)別的服務(wù)體系，絕非僅僅是對(duì)重點(diǎn)的人員的布控報(bào)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，通過人臉抓拍、人臉查重、人臉檢索摘要輔助案件的偵查，通過人臉軌跡為破案提供線索，定位嫌疑人之后，通過人臉布控報(bào)警，為嫌疑人的抓捕提供情報(bào)。

另外，在平安城市、智慧城市建設(shè)的浪潮中，即便是一個(gè)小型城市的監(jiān)控系統(tǒng)，每天也會(huì)產(chǎn)生大量的人臉數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)的存儲(chǔ)模式難以對(duì)其二次利用，需要對(duì)人臉大數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)化云識(shí)別儲(chǔ)存，解決數(shù)據(jù)規(guī)模擴(kuò)大對(duì)性能降低的嚴(yán)重問題，使得龐大離散的人臉數(shù)據(jù)變?yōu)橛袡C(jī)的整體。

當(dāng)然，人臉識(shí)別產(chǎn)品由于其自身的技術(shù)條件，實(shí)際應(yīng)用的好壞，與攝像機(jī)的安裝和部署也是有緊密聯(lián)系的，完全相同的人臉識(shí)別產(chǎn)品在不同的應(yīng)用場景下，可能會(huì)給客戶帶來截然不同的使用體驗(yàn)。由于監(jiān)控系統(tǒng)畫面內(nèi)的人員處于活動(dòng)自由狀態(tài)，目標(biāo)容易產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)模糊、相互遮擋、低頭側(cè)臉等問題，給人臉的檢測、識(shí)別工作帶來困難而且是不可避免的，針對(duì)這些問題，在安裝及部署過程中，一般采用現(xiàn)場補(bǔ)光、高幀率、長焦降低俯角等措施可以有效緩解以上問題。

人臉識(shí)別為實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用、智慧城市提供保障

人臉識(shí)別作為一種重要的身份識(shí)別標(biāo)識(shí)，在公安機(jī)關(guān)各警種業(yè)務(wù)中起著舉足輕重的作用。在日常巡邏、戶籍調(diào)查、出入境管理和刑事案件偵查中，都會(huì)通過辨識(shí)人臉來核實(shí)相關(guān)人員的身份。同時(shí)，在刑事案件調(diào)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(fèi)。人臉識(shí)別系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化云識(shí)別存儲(chǔ)管理可為這類實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用效率，結(jié)合其他的案件線索，提升公安的實(shí)戰(zhàn)能力。

在智慧城市的建設(shè)中，注重對(duì)信息的結(jié)構(gòu)化存儲(chǔ)、分析挖掘，人臉的結(jié)構(gòu)化云識(shí)別儲(chǔ)存是構(gòu)建整個(gè)智慧城市基礎(chǔ)數(shù)據(jù)之一，是智慧城市云儲(chǔ)存體系中的一份子。通過智慧城市的高速數(shù)據(jù)傳輸鏈及結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)篩選，可將人臉大數(shù)據(jù)與智慧城市中其它的大數(shù)據(jù)之間碰撞出火花，更加凸顯出人臉識(shí)別“用”的價(jià)值。

人臉云識(shí)別-人臉識(shí)別的新應(yīng)用

人臉識(shí)別云服務(wù)，是面向企業(yè)用戶與高端用戶的云識(shí)別服務(wù)器租用服務(wù)，云識(shí)別服務(wù)被部署在互聯(lián)網(wǎng)的骨干數(shù)據(jù)中心，可獨(dú)立提供人臉識(shí)別計(jì)算、存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)備份等服務(wù)。傳統(tǒng)的人臉識(shí)別系統(tǒng)的銷售和應(yīng)用模式，用戶在采用傳統(tǒng)的人臉識(shí)別服務(wù)器時(shí)，由于成本、運(yùn)營商、日常維護(hù)、升級(jí)等諸多因素，面對(duì)各種棘手的問題，而隨著彈性的人臉識(shí)別云計(jì)算服務(wù)器的推出，有效的解決了這一問題。該人臉云識(shí)別服務(wù)以主機(jī)服務(wù)租用與虛擬專用服務(wù)器模式為主，客戶無需采購的主機(jī)設(shè)備，帶來的是用戶網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中任何一臺(tái)PC、移動(dòng)終端，均能夠獲取人臉識(shí)別所提供的特色服務(wù)。用戶可以根據(jù)業(yè)務(wù)的需要，終止服務(wù)的使用，不再產(chǎn)生使用費(fèi)用。

人臉識(shí)別應(yīng)用前景和發(fā)展趨勢

隨著安防技術(shù)發(fā)展的日新月異，監(jiān)控的網(wǎng)絡(luò)化、高清化為人臉識(shí)別提供了硬件基礎(chǔ)，而云計(jì)算、云儲(chǔ)存的發(fā)展為人臉數(shù)據(jù)提供技術(shù)支撐，客戶對(duì)人臉識(shí)別需求也日趨成熟和明確，人臉識(shí)別將在智慧城市、公安、交通、金融、電信等方面應(yīng)用更加廣泛，帶來新的安防熱情。