一種公安交管動態(tài)人臉識別應(yīng)用方案

楊卓敏 李杰 尤冬海 公安部交通管理科學(xué)研究所

引言

生物特征識別技術(shù)就是通過計算機(jī)利用人體所固有的生理特征或行為特征來進(jìn)行個人身份鑒定[1]。常用的生物特征包括：指紋、掌紋、虹膜、視網(wǎng)膜、人臉、聲音、筆跡等。

2015年以來，國務(wù)院先后出臺了《國務(wù)院關(guān)于積極推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”行動的指導(dǎo)意見》、《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，對包括生物特征識別技術(shù)在內(nèi)的人工智能發(fā)展任務(wù)做出了頂層設(shè)計。2017年12月工信部發(fā)布《促進(jìn)新一代人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展三年行動計劃》，提出了人臉識別的近期規(guī)劃。

近年人臉識別精度顯著提高，2018年在知名的人臉識別評測LFW和百萬人臉識別挑戰(zhàn)MegaFace中，多個中國團(tuán)隊(duì)都取得了接近甚至超過99.8%的成績。科技的突破總是能帶來業(yè)務(wù)的巨大革新，AI人臉識別精度已接近100%，顯著超越人眼的識別能力，特別是“大數(shù)據(jù)+人臉識別”強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，深刻地改變著很多行業(yè)，使得許多不可能的業(yè)務(wù)逐步進(jìn)入實(shí)用。公安交管行業(yè)也不例外，已經(jīng)和正在各項(xiàng)業(yè)務(wù)中引入人臉識別技術(shù)，改造傳統(tǒng)業(yè)務(wù)，發(fā)展全新業(yè)務(wù)。尤其在涉證違法行為管控、行人、二輪車輛違章管理等駕駛?cè)?、行人動態(tài)管理方面，人臉識別有著無可取代的應(yīng)用價值。

一、人臉識別在公安交管業(yè)務(wù)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

公安交通管理主要針對車和人的管理，包括靜態(tài)管理和動態(tài)管理，比如車輛駕駛?cè)说柔槍o態(tài)信息的管理就屬于靜態(tài)管理，而針對路面動態(tài)車輛的緝查布控、非現(xiàn)場違法、二次識別、以圖搜車等就屬于動態(tài)管理。目前對車的管理已經(jīng)從靜態(tài)管理轉(zhuǎn)向動靜結(jié)合的管理模式。

人臉識別應(yīng)用按照采集方式也可以分為動態(tài)采集與靜態(tài)采集。動態(tài)采集是指獲取處于運(yùn)動、變化狀態(tài)下采集對象人臉圖像信息的過程，主要應(yīng)用于人員篩查。靜態(tài)采集是指獲取相對靜止?fàn)顟B(tài)下采集對象人臉圖像信息的過程，主要應(yīng)用于身份查證（即人證合一）、合法身份管理、人員管制等。目前公安交管業(yè)務(wù)中的人臉識別應(yīng)用主要基于靜態(tài)采集：

（一）交通違法處理

為規(guī)范交通違法處理程序，公安部交通管理局發(fā)布了公交管[2017]552《關(guān)于嚴(yán)格道路交通安全違法處理堅(jiān)決遏制買分賣分行為的通知》，要求嚴(yán)格落實(shí)人證一致要求，強(qiáng)化身份認(rèn)證。為此，公安交通管理綜合應(yīng)用平臺采用了三合一高拍儀自動讀取二代身份證信息，以及拍攝當(dāng)事人二代身份證、駕駛證、機(jī)動車行駛證及當(dāng)事人現(xiàn)場照片進(jìn)行人證比對，確保駕駛?cè)吮救瞬拍芴幚矸乾F(xiàn)場交通違法。

（二）互聯(lián)網(wǎng)“面簽”

面簽就是本人攜帶二代身份證到車管所大廳窗口，現(xiàn)場注冊登錄“互聯(lián)網(wǎng)交通安全綜合服務(wù)管理平臺”，從而增加可辦理業(yè)務(wù)。目前，交管部門正嘗試在“交管12123”手機(jī)APP中新增人臉識別網(wǎng)上認(rèn)證功能，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上面簽，深化“放管服”改革，便民利民。

（三）現(xiàn)場檢查執(zhí)法中身份查證

在交警執(zhí)法站重點(diǎn)車輛安全檢查、現(xiàn)場執(zhí)法中，民警采用警務(wù)通APP采集人臉，實(shí)現(xiàn)駕駛?cè)松矸菘焖俦葘Γ行Ы鉀Q駕駛證現(xiàn)場查驗(yàn)困難的問題。

二、交管業(yè)務(wù)對動態(tài)人臉識別的應(yīng)用需求

以上應(yīng)用按采集方式來說均為靜態(tài)采集，采集對象也是配合狀態(tài)，技術(shù)上比較成熟，推廣應(yīng)用也較為順利。但公安交通管理對于動態(tài)中的人體、人臉信息也有需求。

（一）涉證違法行為管控

本文根據(jù)主觀惡性和客觀危害性，將涉證違法行為分為無證駕駛、失駕行為及準(zhǔn)駕不符。其中未取得駕駛證、注銷、吊銷、撤銷、停止使用等情況下依然開車的稱為無證駕駛，超分、扣留、扣押、逾期未換證、逾期未審驗(yàn)等稱為失駕行為。以下舉例說明：

1. 依法注銷吸毒人員駕駛證

自2012年7月公安部下發(fā)公通字[2012]35《公安部關(guān)于加強(qiáng)吸毒人員駕駛機(jī)動車管理的通知》以來，截至2015年底，全國公安機(jī)關(guān)依法注銷了18萬名吸毒成癮人員的機(jī)動車駕駛證。

2. 基礎(chǔ)信息與戶籍資料身份證信息不一致

在2016年開展的駕駛?cè)嘶A(chǔ)信息集中排查清理試點(diǎn)工作中，共發(fā)現(xiàn)兩省近9萬本基礎(chǔ)信息與戶籍資料身份證號相同，但姓名、出生日期不一致的駕駛證。

3. 酒駕醉駕行為

酒駕醉駕無證、失駕人員數(shù)量巨大。僅2018年11月中旬至12月中旬的一個月期間，全國就有10萬4千多駕駛?cè)艘蚓岂{、醉駕被處罰?？v觀2018年至2019年，基本保持在每月10萬人左右的處罰規(guī)模，這意味著酒駕醉駕一年就將產(chǎn)生120萬的失格駕駛?cè)恕?/p>

4. 機(jī)動車駕駛?cè)顺旨巴Ｖ故褂?/p>

超分駕駛?cè)藬?shù)量規(guī)模更大。2019年1月至5月，中部某省的超分駕駛?cè)藬?shù)量已超過14萬人，全國各省保守估計每年人數(shù)在200萬左右。

綜上，每年因各種原因產(chǎn)生的無證、失格駕駛?cè)艘詳?shù)百萬計，他們中的不少人因?yàn)楦鞣N原因會經(jīng)?；蚺紶栐俅务{駛機(jī)動車。由于缺乏對無證、失格駕駛?cè)笋{駛非名下車輛的管控手段，使得駕駛資格管理的有效性和嚴(yán)肅性大打折扣。

（二）行人、二輪車輛違章管理

行人、二輪車輛也是公安交通管理的對象，但長期以來，由于行人、摩托車、非機(jī)動車駕駛?cè)穗y以非現(xiàn)場確認(rèn)，而路面警力又不足，其違章行為長期處于失管失控狀態(tài)。隨著人臉識別精度的顯著提高，在行人闖紅燈等交通違法治理中，逐步引入了人臉識別技術(shù)。

行人闖紅燈設(shè)備通過高清人臉卡口與交通信號系統(tǒng)聯(lián)動，抓拍闖紅燈行人人臉，經(jīng)人臉識別系統(tǒng)進(jìn)行1:N的人臉比對，找出違章者。通過語音、路側(cè)大屏公告違章者的部分身份信息，以此警告違章者也警示其他交通參與者。

類似技術(shù)也可應(yīng)用于其他行人、摩托車、非機(jī)動車違章，比如騎摩托車不戴頭盔，無證駕駛摩托車、輕便摩托車，非機(jī)動車載人、闖紅燈、逆行、占用機(jī)動車道等。

（三）重點(diǎn)人員監(jiān)控

社會治安綜合治理也是公安交管部門的分內(nèi)工作。特別是重點(diǎn)人員采用機(jī)動車作為交通工具時，交警部門具有其他警種不具備的技術(shù)手段與信息優(yōu)勢。

三、公安交管動態(tài)人臉識別應(yīng)用方案

影響人臉識別效果的主要因素包括人臉圖像獲取過程中的不確定性（如光的方向及光的強(qiáng)度），人臉模式的多樣性（如胡須、眼鏡、發(fā)型等），人臉?biāo)苄宰冃蔚牟淮_定[2]性（如表情等） 。動態(tài)場景下，人臉的各種不確定性與多樣性更為明顯，比如行進(jìn)過程中光照的變化及強(qiáng)度、人臉的角度、表情變化等。因而動態(tài)采集的人臉識別精度一般情況下遠(yuǎn)低于靜態(tài)采集，不少業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為目前動態(tài)人臉識別還不夠成熟。然而近年來，隨著700~900萬高清人臉卡口的應(yīng)用和深度學(xué)習(xí)技術(shù)發(fā)展，分別從圖像采集質(zhì)量和識別能力上實(shí)現(xiàn)了大幅提升，使得動態(tài)人臉識別成為可能。為此，我們研究了一種基于高清人臉卡口與深度學(xué)習(xí)人臉檢測的應(yīng)用方案。

（一）系統(tǒng)架構(gòu)

1. 前端設(shè)備層

系統(tǒng)以路面高清車輛卡口和高清行人卡口作為動態(tài)人臉信息來源，其中車輛卡口采集機(jī)動車駕駛?cè)?、乘客人臉，行人卡口采集行人、非機(jī)動車駕駛?cè)巳四槨?/p>

2. 分析檢測層

包括分析調(diào)度服務(wù)、車輛智能分析服務(wù)、人臉檢測服務(wù)，分別用于獲取卡口圖片信息、車輛信息提取與人臉特征提取。

3. 識別比對層

由人臉識別比對服務(wù)和人臉數(shù)據(jù)庫組成，其中人臉數(shù)據(jù)庫包括人口庫、駕駛?cè)藥旒捌渌攸c(diǎn)監(jiān)控人員庫（如在逃人員庫、涉毒人員庫）。通過將前端上傳的動態(tài)人臉特征與人臉數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比對，確定人員身份。

4. 業(yè)務(wù)應(yīng)用層

根據(jù)識別的人員身份，實(shí)現(xiàn)涉證違法行為分析預(yù)警、行人摩托車非機(jī)動車違章分析預(yù)警、重點(diǎn)人員監(jiān)控等具體業(yè)務(wù)功能。

（二）網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

人臉識別系統(tǒng)部署的典型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖3所示。

路側(cè)網(wǎng)絡(luò)匯聚、采集高清卡口圖像。公安視頻專網(wǎng)實(shí)現(xiàn)分析調(diào)度、車輛智能分析、人臉檢測服務(wù)，提取車輛及人臉特征信息。公安網(wǎng)實(shí)現(xiàn)動態(tài)人臉特征與人臉數(shù)據(jù)庫的識別比對，確認(rèn)人員身份信息，通過與其它系統(tǒng)關(guān)聯(lián)，由人臉識別系統(tǒng)完成分析預(yù)警等功能。

（三）主要功能

系統(tǒng)遠(yuǎn)期設(shè)計包括涉證違法行為分析預(yù)警、行人摩托車非機(jī)動車違章分析預(yù)警、重點(diǎn)人員監(jiān)控等功能。為快速驗(yàn)證方案的可行性，近期以涉證違法行為、涉證人員監(jiān)管為突破口，研發(fā)集成指揮平臺人臉識別系統(tǒng)。主要功能包括無證駕駛?cè)四樂治鲱A(yù)警、失駕人員人臉分析預(yù)警、準(zhǔn)駕不符人臉分析預(yù)警、人臉黑名單布控、駕駛?cè)颂卣鬈壽E查詢等。通過與公安交通集成指揮平臺對接，初步實(shí)現(xiàn)了以人臉識別為基礎(chǔ)的涉證違法發(fā)現(xiàn)（分析）、預(yù)警、攔截、處置（處罰）、反饋、查詢、統(tǒng)計的完整業(yè)務(wù)鏈條，貼近交警實(shí)戰(zhàn)業(yè)務(wù)，在試點(diǎn)應(yīng)用中取得了良好的戰(zhàn)果與口碑。

四、試點(diǎn)應(yīng)用情況

集成指揮平臺人臉識別系統(tǒng)，陸續(xù)在江蘇泰州、江西南昌、上饒、山東聊城、廣東韶關(guān)、重慶等地試點(diǎn)應(yīng)用。自2019年3月22日至4月底，各地累計發(fā)現(xiàn)準(zhǔn)駕不符人員違法駕駛行為63起，無證駕駛?cè)藛T違法駕駛行為772起，現(xiàn)場查獲206起，其中未申領(lǐng)駕駛證駕駛機(jī)動車的95起。

五、結(jié)語

公安交通管理存在對于海量的交通參與者動態(tài)監(jiān)管的需求，其核心就是如何快速、低干擾地完成動態(tài)場景下的人員身份鑒定。而人臉識別技術(shù)具有非接觸、無需合作和不易察覺的優(yōu)點(diǎn)，恰好滿足了這一需求。本文設(shè)計了一種基于卡口圖片的動態(tài)人臉識別方案，以涉證違法行為、涉證人員監(jiān)管為突破口，通過多地試點(diǎn)應(yīng)用驗(yàn)證其可行性與有效性。