技術(shù)解析：鐵路視頻監(jiān)控人臉抓拍系統(tǒng)

系統(tǒng)可以根據(jù)需要把要布控人員的信息(包含姓名、性別、身份證號(hào)、家庭住址、人臉照片等信息)加入到黑名單數(shù)據(jù)庫。然后按照時(shí)間、地點(diǎn)、布控等級(jí)、相識(shí)度報(bào)警閾值等信息，對(duì)人員進(jìn)行布防。系統(tǒng)對(duì)在安檢口的人員實(shí)時(shí)與黑名單數(shù)據(jù)庫中的人布控人員進(jìn)行實(shí)時(shí)比對(duì)，如果人臉的相識(shí)度達(dá)到設(shè)定報(bào)警閥值，系統(tǒng)自動(dòng)可通過聲音等方式進(jìn)行預(yù)警，提醒監(jiān)控管理人員。

2010年，鐵道部發(fā)布《鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》文件，要求鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)遵循統(tǒng)一規(guī)劃、合理布局、互聯(lián)互通、資源共享的原則，同時(shí)考慮調(diào)度、車務(wù)、貨運(yùn)、客運(yùn)、機(jī)務(wù)、工務(wù)、車輛、公安、護(hù)路監(jiān)控、防災(zāi)監(jiān)控、牽引供電和電路、救援搶險(xiǎn)、應(yīng)急管理等多種需求。鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)具有安全、可靠、開放和可擴(kuò)充等特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、實(shí)用可靠，構(gòu)建統(tǒng)一的技術(shù)平臺(tái)，并逐步整合既有視頻監(jiān)控系統(tǒng)，做到合理布局、互聯(lián)互通、資源共享，形成鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

鐵路綜合視頻頻監(jiān)控系統(tǒng)，要求采用先進(jìn)的視頻監(jiān)控技術(shù)，基于鐵路系統(tǒng)的IP網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建數(shù)字化、智能化、分布式的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)視頻網(wǎng)絡(luò)資源和信息資源共享。

隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展以及城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，我國城市人口日趨密集，城市人口流動(dòng)性也大大增加，加強(qiáng)對(duì)城市建設(shè)中的諸如交通管理、社會(huì)治安、重點(diǎn)區(qū)域防范、維穩(wěn)等方面的管理迫在眉睫。另外，近年來社會(huì)犯罪率呈逐年升高的態(tài)勢(shì)，高科技犯罪層出不窮，犯罪行為的突發(fā)性、不確定性增強(qiáng)，給防范和偵破工作帶來極大的困難。

高鐵建設(shè)飛速的同時(shí)，也使得公安人員在對(duì)犯罪嫌疑人進(jìn)行人工排查時(shí)如大海撈針，成功率極低，效果也不明顯?，F(xiàn)代城市社會(huì)治安防控、刑偵亟需針對(duì)流動(dòng)人員的人員卡口監(jiān)控系統(tǒng)的面世。

人臉抓拍系統(tǒng)是一套專門針對(duì)出入鐵路安檢口的人員進(jìn)行監(jiān)控的系統(tǒng)，是視頻分析、運(yùn)動(dòng)跟蹤、人臉檢測和識(shí)別技術(shù)在視頻監(jiān)控領(lǐng)域的全新綜合應(yīng)用。通過在前端部署安裝攝像機(jī)設(shè)卡，對(duì)經(jīng)過閘口的人員進(jìn)行人臉抓拍。前端攝像機(jī)將抓拍到的人臉圖片通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，并與人臉黑名單庫進(jìn)行實(shí)時(shí)比對(duì)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)可疑人員時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，采用多種聯(lián)動(dòng)方式通知值班民警。系統(tǒng)集高清人臉圖像的抓拍、傳輸、存儲(chǔ)，人臉特征的提取和分析識(shí)別、自動(dòng)報(bào)警和聯(lián)網(wǎng)布控等諸多功能于一身，并具有強(qiáng)大的查詢、檢索等后臺(tái)數(shù)據(jù)處理功能及強(qiáng)大的通信、聯(lián)網(wǎng)功能。

一、人臉抓拍系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)

政府和相關(guān)部門對(duì)鐵路聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)越來越重視，當(dāng)前鐵路視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)使用監(jiān)控錄像存儲(chǔ)，事件發(fā)生后調(diào)取查閱的方式，這種方式在一定程度上滿足了需求，但是無法實(shí)時(shí)監(jiān)測。傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)存在以下幾方面的問題：

監(jiān)控時(shí)間：視頻監(jiān)控系統(tǒng)在大部分情況下，視頻源的視頻畫面并沒有被安全人員看到，研究表明，人連續(xù)監(jiān)視某個(gè)畫面22分鐘以后，會(huì)丟失90%以上的畫面信息。即使看到，防范人員也不可能完全記得犯罪人員的相貌。

數(shù)據(jù)分析困難：傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)缺乏智能因素，需要24小時(shí)完整的錄像，占用大量磁盤存儲(chǔ)空間，而且錄像數(shù)據(jù)無法被有效的分類存儲(chǔ)，最多只能打上時(shí)間標(biāo)簽，數(shù)據(jù)分析工作變得非常耗時(shí)，很難獲得全部的相關(guān)信息。

被動(dòng)監(jiān)控：目前的監(jiān)控系統(tǒng)大部分情況下都僅起到一個(gè)“錄像”的工作，即將一段時(shí)間內(nèi)的視頻源使用DVR錄制下來，異常情況甚至于突發(fā)事故已經(jīng)發(fā)生之后，再進(jìn)行事后的查驗(yàn)，但此時(shí)損失和影響已經(jīng)造成，無法挽回，完全是一種“亡羊補(bǔ)牢”式的“被動(dòng)監(jiān)控”。

在這些的情況下，人臉抓拍識(shí)別系統(tǒng)就顯得尤為重要，以下幾點(diǎn)為相比普通視頻的優(yōu)勢(shì)：

非接觸。人臉圖像的采集不同于指紋、掌紋需要接觸指掌紋專用采集設(shè)備，指掌紋的采集除了對(duì)設(shè)備有一定的磨損外，也不衛(wèi)生，容易引起被采集者的反感，而人臉圖像采集的設(shè)備是攝像頭，無須接觸。

非侵?jǐn)_，無需配合。人臉照片的采集可使用攝像頭自動(dòng)拍照，無須工作人員干預(yù)，也無須被采集者配合，只需以正常狀態(tài)經(jīng)過攝像頭前即可。

友好。人臉是一個(gè)人出生之后暴露在外的生物特征，因此它的隱私性并不像指掌紋、虹膜那樣強(qiáng)，因此人臉的采集并不像指掌紋采集那樣難以讓人接受。

直觀。我們判斷一個(gè)人是誰，通過看這個(gè)人的臉就是最直觀的方式，不像指掌紋、虹膜等需要相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜也趴梢耘袆e。

快速。從攝像頭監(jiān)控區(qū)域進(jìn)行人臉的采集是非?？焖俚?，因?yàn)樗姆歉深A(yù)性和非接觸性，讓人臉采集的時(shí)間大大縮短。

簡便。人臉采集前端設(shè)備——攝像頭隨處可見，它不是專用設(shè)備，因此簡單易操作。

可擴(kuò)展性好。人臉識(shí)別的應(yīng)用取決于對(duì)人臉數(shù)據(jù)的分析、處理和應(yīng)用。它的采集端完全可以采用現(xiàn)有視頻監(jiān)控系統(tǒng)的攝像設(shè)備。而后端應(yīng)用的擴(kuò)展性決定了人臉識(shí)別可以應(yīng)用在出入控制、黑名單監(jiān)控、人臉照片搜索等多領(lǐng)域。

二、人臉抓拍系統(tǒng)在鐵路視頻監(jiān)控中的實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用

根據(jù)鐵道部發(fā)展計(jì)劃司、運(yùn)輸局、公安局《關(guān)于加強(qiáng)鐵路客站安檢區(qū)域視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)的通知》的要求，某高鐵公安局首先在其中一個(gè)高鐵站對(duì)進(jìn)站旅客進(jìn)行面部特征與行李特征采集，提高安全水平。

在入站口安裝全景采集攝像機(jī)、人臉抓拍攝像機(jī)等設(shè)備，主要實(shí)現(xiàn)以下功能：

1、通過人臉采集攝像機(jī)采集旅客人臉特寫照片;

2、通過旅客面向采集攝像機(jī)采集旅客面向全景圖片;

3、將以上信息關(guān)聯(lián)打包成一條記錄，存儲(chǔ)與數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中。

后端通過數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、中心管理服務(wù)器以及檢索服務(wù)器等實(shí)現(xiàn)對(duì)抓拍的旅客人臉進(jìn)行實(shí)時(shí)建模，并對(duì)抓拍數(shù)據(jù)和視頻等相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行綜合管理。同時(shí)提供基于人臉相似度的事后檢索，在發(fā)生安檢或者重大事件時(shí)，可以通過嫌疑人的人臉圖片進(jìn)行數(shù)據(jù)庫人臉相似度檢索，檢索出與嫌疑人相似的人臉記錄，同時(shí)可以將檢索結(jié)果通過人臉抓拍時(shí)間和采集行李錄像的時(shí)間進(jìn)行關(guān)聯(lián)，可以比較快捷的查出嫌疑人的行李等信息，提高辦案效率。

前端攝像機(jī)采用國內(nèi)領(lǐng)先人臉抓拍機(jī)方案，人臉抓拍機(jī)內(nèi)嵌人臉抓拍功能，能對(duì)圖像中的人臉進(jìn)行自動(dòng)抓拍和上傳，減輕網(wǎng)絡(luò)帶寬和后端服務(wù)器運(yùn)算能力的壓力，減少視頻編解碼過程對(duì)圖像質(zhì)量的損失，提升人臉圖像質(zhì)量。

根據(jù)特定鐵路場所的環(huán)境特性，人臉抓拍機(jī)內(nèi)嵌了人臉區(qū)域自動(dòng)曝光功能，能夠根據(jù)外部不同場景以及光照變化自動(dòng)控制調(diào)節(jié)曝光參數(shù)，確保在逆光等情況下抓拍人臉仍較為清晰。

人臉抓拍機(jī)在能夠?qū)?jīng)過設(shè)定區(qū)域的人員進(jìn)行人臉檢測和人臉跟蹤，利用人臉質(zhì)量評(píng)分算法能自動(dòng)篩選出一張人的正面臉部信息最為清晰的人臉圖像作為該人員的抓拍圖像，并把人臉照片、抓拍地點(diǎn)、抓拍時(shí)間等信息上傳到人臉管理平臺(tái)進(jìn)行存儲(chǔ)，進(jìn)行統(tǒng)一存儲(chǔ)，以方便后期的檢索與查詢。

某高鐵站目前共設(shè)4個(gè)安檢通道，安檢通道的攝像機(jī)和補(bǔ)光安裝實(shí)例如下，其中攝像機(jī)裝在廣告箱內(nèi)，左側(cè)為全景攝像機(jī)，右側(cè)為130萬高清人臉抓拍機(jī);補(bǔ)光利用安檢門頂上的白光燈柱。(見下圖)

三、系統(tǒng)功能

1.實(shí)時(shí)抓拍、比對(duì)報(bào)警

系統(tǒng)可以根據(jù)需要把要布控人員的信息(包含姓名、性別、身份證號(hào)、家庭住址、人臉照片等信息)加入到黑名單數(shù)據(jù)庫。然后按照時(shí)間、地點(diǎn)、布控等級(jí)、相識(shí)度報(bào)警閾值等信息，對(duì)人員進(jìn)行布防。系統(tǒng)對(duì)在安檢口的人員實(shí)時(shí)與黑名單數(shù)據(jù)庫中的人布控人員進(jìn)行實(shí)時(shí)比對(duì)，如果人臉的相識(shí)度達(dá)到設(shè)定報(bào)警閥值，系統(tǒng)自動(dòng)可通過聲音等方式進(jìn)行預(yù)警，提醒監(jiān)控管理人員。監(jiān)控管理人員可以根據(jù)雙擊報(bào)警信息查看抓拍原圖和錄像進(jìn)行核實(shí)。

2.歷史抓拍圖片查詢

選擇不同安檢口位置、時(shí)間段，查詢顯示該卡口位置在設(shè)定時(shí)間段內(nèi)所有抓拍到的人臉圖片，點(diǎn)擊即可查看圖片具體信息(時(shí)間、地點(diǎn)、抓拍時(shí)全景圖片等)。該功能可以有效提升查找可疑人員是否進(jìn)出過重點(diǎn)場所的卡口位置的時(shí)效。

3.人臉?biāo)阉?

在系統(tǒng)中輸入待查詢的人臉照片，系統(tǒng)自動(dòng)檢測出照片中的人臉信息并截取人臉，用戶選擇需要檢索的人臉后進(jìn)行相似度、時(shí)間段等參數(shù)設(shè)置后在對(duì)應(yīng)的人員信息庫內(nèi)開始檢索，最后檢索出的相似人臉的結(jié)果會(huì)在界面上顯示出來，實(shí)現(xiàn)人員信息的快速確認(rèn)。

可根據(jù)公安部門抓捕到普通案事件嫌疑犯的人臉照片和CCIC庫中的在逃人員進(jìn)行人臉檢索比對(duì)，或全國在逃人員庫(CCIC庫)進(jìn)行人員信息的N:N方式比對(duì)檢索等方式，幫忙民警快速過濾該嫌疑犯是否還涉及其他案件的可能性。

4.比對(duì)報(bào)警記錄查詢

人臉抓拍系統(tǒng)在高鐵要道出入口的應(yīng)用有著重要的意義，它彌補(bǔ)了傳統(tǒng)的安檢方式的不足，單純的依靠安檢人員查驗(yàn)身份證核實(shí)身份，工作量大，繁瑣，速度緩慢。只能抽樣檢查弊端，可能造成可疑和社會(huì)不法分子逃之夭夭，對(duì)人民生命財(cái)產(chǎn)安全造成極大的威脅。

由此可見，鐵路人臉識(shí)別系統(tǒng)的建設(shè)必將有助于打擊違法犯罪和消除治安隱患，減輕鐵路公安人員和服務(wù)人員的日常工作量，有效提高工作效率和服務(wù)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)真正意義的科技強(qiáng)警，而且智能視頻分析技術(shù)的功能及應(yīng)用要求被明確寫進(jìn)了《鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》。恰是由于有了明文劃定，幾乎所有中國的高速鐵路都會(huì)用到視頻分析技術(shù)。跟著智能視頻分析技術(shù)被寫進(jìn)規(guī)范，未來智能分析技術(shù)在鐵路領(lǐng)域的應(yīng)用將越來越多。