在高清視頻監(jiān)控時(shí)代人臉識(shí)別的公共安全應(yīng)用

徐 明

（深圳市公安局，廣東 深圳 518001）

茫茫人海中，當(dāng)你在車站走來走去等車的時(shí)候，只要一眨眼的功夫你就被識(shí)別出來，隨機(jī)你就會(huì)被特務(wù)盯梢，迎面而來的可能就是一位美女殺手，手機(jī)就會(huì)發(fā)出嘀嘀的報(bào)警聲，上面已經(jīng)顯示了美女的姓名、職業(yè)等信息，這是電影場(chǎng)景中的人臉識(shí)別技術(shù)。而現(xiàn)在，公安部門在找尋犯罪嫌疑人時(shí)，除了采用傳統(tǒng)圖像技術(shù)，也更多的開始運(yùn)用高清視頻監(jiān)控中的人臉識(shí)別技術(shù)，讓犯罪嫌疑人無處可逃，極大的節(jié)省了時(shí)間，提高了辦案效率。

1 人臉識(shí)別的介紹

1.1 什么是人臉的識(shí)別

人臉識(shí)別技術(shù)指的是對(duì)采集到的人臉圖像進(jìn)行分析計(jì)算，與身份證數(shù)據(jù)庫(kù)中人員照片進(jìn)行比對(duì)，從而確定一個(gè)人的身份。隨著3D人臉建模技術(shù)的發(fā)展，人臉識(shí)別算法的準(zhǔn)確率已經(jīng)從10年前的60%提升到90%以上。當(dāng)前，人臉識(shí)別技術(shù)主要是以高清影像數(shù)據(jù)為依據(jù)，與數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)人臉記錄信息相對(duì)比，以確定活動(dòng)軌跡和個(gè)人身份[1]。

1.2 人臉識(shí)別的優(yōu)勢(shì)

人臉識(shí)別技術(shù)與其他生物識(shí)別方式相比更具有主動(dòng)性、便捷性和隱蔽性，專業(yè)技術(shù)在保護(hù)公民個(gè)人隱私方面也有優(yōu)勢(shì)，因此，人臉識(shí)別技術(shù)在實(shí)際的公共安全應(yīng)用中具有一定前景。

人臉識(shí)別技術(shù)主要利用高清攝像機(jī)對(duì)相關(guān)信息進(jìn)行采集，在采集過程中采用非接觸方式，可以達(dá)到快速自動(dòng)對(duì)圖像信息完成識(shí)別。人臉圖像本就是可以利用肉眼判別的最直觀的信息源，人臉識(shí)別技術(shù)以人的面部圖像作為基礎(chǔ)，符合人們的認(rèn)知規(guī)律，同時(shí)也對(duì)后期識(shí)別處理奠定了良好的基礎(chǔ)[2]。除此之外，人臉識(shí)別技術(shù)與其他生物特征識(shí)別技術(shù)相比，屬于自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，觸發(fā)式完成，速度快，且不易被察覺。當(dāng)前的人臉識(shí)別技術(shù)具有較強(qiáng)的判別能力，是伴隨著3D掃描建模技術(shù)的發(fā)展偶然間取得了突飛猛進(jìn)的突破性發(fā)展，按照2013年美國(guó)Facebook軟件中推出過一段時(shí)間的社交網(wǎng)絡(luò)照片識(shí)別情況來看，其識(shí)別率已經(jīng)高達(dá)98%以上。人臉識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，目前指紋識(shí)別的所有應(yīng)用領(lǐng)域絕大部分都可以采用人臉識(shí)別技術(shù)替代，同時(shí)，人臉識(shí)別技術(shù)也更多的應(yīng)用到人臉視頻監(jiān)控報(bào)警等其他安全系統(tǒng)中，具有廣闊的市場(chǎng)開發(fā)前景。

2 人臉識(shí)別在公共安全領(lǐng)域的應(yīng)用

2.1 公安系統(tǒng)的偵破工作中的應(yīng)用

人臉識(shí)別系統(tǒng)可以根據(jù)高清視頻中截取的人臉照片，進(jìn)行遠(yuǎn)程快速人臉布控，人臉識(shí)別技術(shù)與智能高清視頻監(jiān)控技術(shù)的結(jié)合在公安系統(tǒng)的偵破工作中具有重要意義。通過人臉識(shí)別技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)視頻錄像、照片和實(shí)時(shí)圖像的采集，自動(dòng)分析比對(duì)人臉，以實(shí)現(xiàn)在監(jiān)控場(chǎng)景中快速識(shí)別關(guān)注對(duì)象，經(jīng)與預(yù)警系統(tǒng)連接，一旦發(fā)現(xiàn)目標(biāo)便能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)警提示，公安機(jī)關(guān)便可以得到通知，立即采取控制措施[1]。人臉識(shí)別技術(shù)在公安系統(tǒng)偵破工作中主要應(yīng)用于口岸、機(jī)場(chǎng)、車站、地鐵、商場(chǎng)、重要路口、重點(diǎn)區(qū)域等公共場(chǎng)所，并可根據(jù)高清攝像機(jī)的分布靈活配置覆蓋范圍，有利于快速反應(yīng)。

人臉識(shí)別系統(tǒng)可以集成多種人臉識(shí)別的核心算法引擎，從而達(dá)到準(zhǔn)確度較高的識(shí)別水平，并且根據(jù)實(shí)現(xiàn)方式不同可分為前端識(shí)別和后端識(shí)別，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可擴(kuò)展性較強(qiáng)，因此，人臉識(shí)別系統(tǒng)也可以應(yīng)用于多種監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而最大程度地提供便捷。人臉識(shí)別技術(shù)有效的解決了人員圖像與人員身份的對(duì)應(yīng)關(guān)系問題，將以往大量的依靠人眼進(jìn)行的勞動(dòng)轉(zhuǎn)化為數(shù)字計(jì)算機(jī)運(yùn)行處理，極大地提高了識(shí)別效率，還能夠有效解決公共安全重點(diǎn)區(qū)域人員控制的難題，實(shí)現(xiàn)了及時(shí)識(shí)別身份發(fā)現(xiàn)關(guān)注對(duì)象，從而提前主動(dòng)采取措施，防范各類非法行為的發(fā)生。

2.2 門禁制度中的應(yīng)用

人臉識(shí)別技術(shù)在門禁制度中也有廣泛應(yīng)用，主要采取兩種模式：獨(dú)立門禁裝置和分布式門禁控制與管理系統(tǒng)。獨(dú)立門禁系統(tǒng)主要針對(duì)的是單獨(dú)出入口的門禁安防裝置，由兩部分組成，分別為人臉身份鑒別和電子門鎖裝置。人臉身份鑒別裝置儲(chǔ)存著家庭成員的面像，包含著面像采集與鑒別部件，用戶在使用時(shí)需要預(yù)先將家庭成員的面像登陸在人臉身份鑒別裝置中[3]。電子門鎖裝置則是門開關(guān)的控制部件，記錄著開鎖的密碼。當(dāng)已經(jīng)登陸的人員進(jìn)入時(shí)，面像采集設(shè)備便對(duì)其面部進(jìn)行掃描，通過實(shí)時(shí)采集、比對(duì)驗(yàn)證面像，一旦比對(duì)正確，人臉身份鑒別裝置就會(huì)輸出一個(gè)序列碼給電子門鎖裝置，電子門鎖裝置在接收到正確的序列碼時(shí)，便啟動(dòng)開鎖機(jī)械開門。人員進(jìn)入后關(guān)門或在開鎖后定時(shí)間結(jié)束，電子機(jī)械控制重新將門鎖上，達(dá)到門禁的效果。具有人臉識(shí)別的分布式門禁系統(tǒng)需要建立人臉比對(duì)庫(kù)用于不同出入口的權(quán)限控制。

2.3 在視頻快速瀏覽中的應(yīng)用

自視頻監(jiān)控系統(tǒng)投入使用以來，從海量的歷史監(jiān)控錄像中查找可疑人員信息一直是工作量巨大的任務(wù)，這種傳統(tǒng)的以人海戰(zhàn)術(shù)為主的視頻線索查找方式猶如大海撈針,長(zhǎng)期困擾著使用者。為了解決這個(gè)問題，人臉識(shí)別也有用武之地，結(jié)合人臉識(shí)別技術(shù)，系統(tǒng)通過自動(dòng)對(duì)歷史視頻錄像中的人臉提取，標(biāo)記時(shí)間標(biāo)簽，實(shí)現(xiàn)了針對(duì)人臉的快速檢索。在這個(gè)過程中主要經(jīng)歷了三個(gè)步驟：人臉檢測(cè)、人臉追蹤和人臉比對(duì)。從而將大段錄像時(shí)間內(nèi)所出現(xiàn)的人臉關(guān)鍵幀進(jìn)行保存，工作人員僅需要等待計(jì)算機(jī)處理，之后再對(duì)處理結(jié)果中的圖片進(jìn)行人工篩查即可，這就大大提高了視頻檢索的效率，有效的縮短了工作時(shí)間。

除了精確識(shí)別人員身份，人臉識(shí)別技術(shù)還可以對(duì)人臉的年齡段進(jìn)行辨識(shí)，如老人、中年和兒童，由于當(dāng)今數(shù)碼存儲(chǔ)介質(zhì)容量劇增，單張儲(chǔ)存卡可以輕松存儲(chǔ)下近萬張照片，因此，在有些數(shù)碼相機(jī)中，增加了對(duì)人臉進(jìn)行年齡段視頻的功能，自動(dòng)完成按照年齡段對(duì)照片中的人物進(jìn)行分類，從而實(shí)現(xiàn)了快速檢索，為用戶提供了更好的使用體驗(yàn)。

3 人臉識(shí)別中存在的不足

相對(duì)于其他生物識(shí)別的方法，人臉識(shí)別技術(shù)更加的主動(dòng)便捷、精準(zhǔn)且可以有效保護(hù)個(gè)人隱私，但是在高清視頻監(jiān)控時(shí)代，人臉識(shí)別在公共安全中的應(yīng)用仍存在一定的不足。

由于人臉結(jié)構(gòu)特征相似，人臉器官的結(jié)構(gòu)外形也有相似之處，因此，不同個(gè)體間的實(shí)際區(qū)別并不大，這樣一來，人臉識(shí)別技術(shù)雖然可以有效利用人臉圖像進(jìn)行定位，但是利用人臉圖像特征區(qū)分人類個(gè)體還是存在一定的限制，可以通過遮蓋物，如鴨舌帽、口罩、墨鏡等裝飾物來隱蔽人臉特征，導(dǎo)致識(shí)別系統(tǒng)無法提取特征點(diǎn)[1]。傳統(tǒng)的人臉識(shí)別技術(shù)采用的可見光圖像的人臉識(shí)別方式，而可見光圖像受光源影響較大，因此，人臉識(shí)別技術(shù)在實(shí)際的應(yīng)用過程中還會(huì)受到光照條件的影響，白天黑夜、室內(nèi)室外的光照條件不同，在識(shí)別人臉時(shí)會(huì)存在一定的誤差。如果光照條件發(fā)生變化，識(shí)別效果也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，識(shí)別準(zhǔn)確度降低。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷按照，人臉識(shí)別技術(shù)也可以采用主成分分析法與線性辨別分析相結(jié)合的方法對(duì)紅外與可見光人臉圖像進(jìn)行分析，確定人臉識(shí)別結(jié)果，可以顯著提高人臉識(shí)別的準(zhǔn)確率。

4 結(jié)語(yǔ)

人臉識(shí)別技術(shù)作為一種極具實(shí)用價(jià)值的身份識(shí)別技術(shù)，在相關(guān)的理論研究與應(yīng)用開發(fā)中已經(jīng)取得了一定的成果，在高清視頻監(jiān)控時(shí)代，更是在各領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。當(dāng)然，在人臉識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用也存在一定的問題，但隨著研究的不斷深入，相信問題將會(huì)逐步得到解決，以人臉識(shí)別技術(shù)為基礎(chǔ)的綜合系統(tǒng)必將成為未來視頻監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展的主要方向。

［1］張錦,成奮華,林雪梅,等.基于子圖特征組合的人臉識(shí)別技術(shù)研究[J].湖南大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版,2007(6)：70-73.

［2］侯鯤,賈隆嘉,王赫寧.人臉識(shí)別技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)[J].科協(xié)論壇(下半月),2010(11)：34-39.

［3］曾文斌.技術(shù)先導(dǎo),產(chǎn)業(yè)先鋒——銀晨人臉識(shí)別技術(shù)與應(yīng)用介紹[J].安防科技,2007(05)：56-62.