基于ATM機(jī)的智能監(jiān)控系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)

翁金芳，陳書明，母洪妃，羅榕華

(龍巖學(xué)院 數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院，福建 龍巖364012)

自動取款機(jī)(ATM)在各銀行機(jī)構(gòu)的大量投入使用，在方便了銀行用戶存取款等金融業(yè)務(wù)的同時(shí)，也導(dǎo)致ATM金融犯罪日益增多,特別是盜用他人銀行卡取錢及對ATM取款用戶實(shí)行搶劫。與此同時(shí),出現(xiàn)越來越多的ATM監(jiān)控系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)[1-4],李煦麗等[5]對ATM取款機(jī)人的異常行為進(jìn)行分析及跟蹤，但并不能有效地防止他人盜用銀行卡進(jìn)行取款；楊麗梅等[6]對ATM系統(tǒng)進(jìn)行多通道身份識別，但缺乏有效的提醒及警報(bào)功能。

目前,在ATM機(jī)視頻監(jiān)控方面仍然出現(xiàn)一系列的問題，主要表現(xiàn)為：(1)視頻錄制存儲量過大，加大了公安部門破案的壓力，延緩了破案的進(jìn)度；(2)缺乏對監(jiān)控視頻的智能分析，從而缺乏對用戶的提醒警報(bào)功能。針對ATM監(jiān)控系統(tǒng)的以上不足,在ATM監(jiān)控系統(tǒng)加入實(shí)時(shí)人臉檢測、人臉識別、特殊視頻錄制和實(shí)時(shí)反搶警報(bào)提醒等功能，當(dāng)視頻中出現(xiàn)多個(gè)人時(shí)或者不是持卡者本人取款時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的警報(bào)提醒處理。這種改進(jìn)不僅能有效避免持卡用戶不必要的經(jīng)濟(jì)損失，而且在一定程度上降低了國家犯罪率。

1 系統(tǒng)構(gòu)成

本文結(jié)合圖像處理、模式識別和數(shù)理統(tǒng)計(jì)等知識，針對當(dāng)前ATM機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)不太智能的缺陷，在視頻監(jiān)控系統(tǒng)基礎(chǔ)上,在ATM取款機(jī)上安裝相應(yīng)的攝像頭，如圖1所示，可以有效地檢測到ATM機(jī)周圍的人群。除此之外，在視頻監(jiān)控軟件上增加了人臉檢測、人臉識別、警報(bào)提醒和特殊視頻錄制等功能,系統(tǒng)流程圖如圖2所示。

圖1 ATM視頻監(jiān)控系統(tǒng)示意圖

1.1 人臉檢測

人臉檢測是在視頻幀圖像中確定是否有人臉區(qū)域，如果有，則把人臉區(qū)域圖像提供給ATM視頻監(jiān)控系統(tǒng)，以便進(jìn)行人臉識別。人臉檢測具體步驟如下：

(1)讀取一幀視頻圖像。

圖2 ATM機(jī)智能監(jiān)控系統(tǒng)流程圖

(2)對圖像進(jìn)行膚色區(qū)域檢測，采用高斯膚色模型[7]來完成膚色像素的定位，它能克服橢圓膚色模型過分隔和欠分隔情況,并且能有效克服光照等其他情況的影響。

(3)對檢測到的膚色區(qū)域采用Adboost算法[8]對 ATM監(jiān)控圖像進(jìn)行人臉區(qū)域檢測，如果檢測到人臉部分，系統(tǒng)自動保存人臉區(qū)域圖像并添加時(shí)間地點(diǎn)信息。

1.2 ATM機(jī)人臉識別

在本系統(tǒng)中，人臉識別是指在ATM攝像頭前檢測到人臉照片是否與銀行卡持卡人人臉照片一致,如果一致,說明取款人和持卡人是同一人;否則取款人取款行為屬于偷盜犯罪行為。人臉識別具體步驟如下：

(1)在上一步檢測到的人臉圖像基礎(chǔ)上提取出人臉圖像的邊緣特征值及LBP特征值[9]，分別對其特征賦以不同權(quán)值進(jìn)行人臉特征值求取。

(2)采用支持向量機(jī)算法(SVM)[10]對 ATM取款機(jī)前待檢測的人和持卡人的人臉圖像進(jìn)行比較，從而判別取款人與持卡人是否一致。如果取款人與持卡人一致，在屏幕上輸出持卡客戶的簡單個(gè)人信息；如果取款人不是持卡人本人，系統(tǒng)就進(jìn)行文字提醒、語音警報(bào)及視頻詳細(xì)錄制等操作。

1.3 ATM機(jī)周圍人臉檢測

在銀行用戶取款時(shí),可能會出現(xiàn)多個(gè)人臉，這時(shí)要對取款用戶進(jìn)行提醒。主要檢測AMT攝像頭范圍內(nèi)人臉數(shù)量，如果檢測出兩張及兩張以上人臉圖像，系統(tǒng)在ATM取款界面發(fā)出文字提醒及語音提醒并進(jìn)行視頻詳細(xì)錄制等操作；如果未能檢測到多張人臉，系統(tǒng)提醒存取款用戶放心取款。

1.4 視頻特殊錄制

視頻特殊錄制主要用于出現(xiàn)非持卡人取款及ATM取款機(jī)前出現(xiàn)多個(gè)人的情況下對其進(jìn)行特殊視頻錄制。為了方便警察調(diào)查，文件采用“時(shí)間+持卡人姓名”來命名。

1.5 警報(bào)處理功能

針對ATM取款機(jī)出現(xiàn)的不同異常情況采取不同的警報(bào)處理方式。

(1)當(dāng)取款人不是持卡者本人時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)行語音警報(bào)處理，以啟到震懾作用。

(2)當(dāng)持卡者本人取款并且身后出現(xiàn)多個(gè)人的情況下，對取款用戶取款進(jìn)行安全提醒，以免造成不必要的損失。

2 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

本文模擬銀行儲戶在ATM取款機(jī)進(jìn)行存取款操作來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。該系統(tǒng)采用3種視頻輸入方式：?？低暡杉ê蚐ONY攝像頭接入方式、AVI視頻方式以及普通攝像頭接入方式。針對海康威視采集卡和SONY攝像頭接入方式，本系統(tǒng)把視頻采集卡安插在PC主板上，以方便用戶進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測試工作。另外,本系統(tǒng)以Visual Studio 2008為開發(fā)平臺,采用C++語言進(jìn)行開發(fā)。系統(tǒng)驗(yàn)證內(nèi)容包括：ATM取款機(jī)人臉檢測、人臉識別、報(bào)警/提醒、視頻特殊錄制等。

2.1 ATM人臉檢測與人臉識別

當(dāng)某銀行儲戶在ATM取款機(jī)前進(jìn)行存取款操作時(shí)，系統(tǒng)通過攝像頭進(jìn)行圖像采集，然后根據(jù)采集到的圖像進(jìn)行人臉檢測，將檢測到的人臉與持卡人本人的人臉圖像進(jìn)行對比，具體實(shí)驗(yàn)效果如圖3所示。

圖3 ATM取款機(jī)人臉檢測及人臉識別示意圖

2.2 ATM警報(bào)/提醒功能

當(dāng)不法分子試圖用偷盜來的銀行卡進(jìn)行取款時(shí)，系統(tǒng)會根據(jù)取款人的人臉圖像進(jìn)行識別，識別出是否是持卡人本人，如果不是，系統(tǒng)會進(jìn)行相應(yīng)的警報(bào)處理。(1)ATM屏幕文字警報(bào)“警報(bào)：盜用他人銀行卡進(jìn)行取款屬于盜竊違法行為！”；(2)啟動語音警報(bào)，目的是引起周圍人群的注意，為及時(shí)向110報(bào)警贏得寶貴的時(shí)間；(3)視頻特殊錄制，對這段時(shí)間的視頻詳細(xì)錄制，以備查案之用。

當(dāng)持卡人在ATM取款機(jī)進(jìn)行取款并且周圍有部分人圍觀時(shí)候，系統(tǒng)會對持卡人進(jìn)行安全取款提醒處理：(1)ATM屏幕進(jìn)行文字安全提醒—“請注意周圍可疑人群，避免不必要的經(jīng)濟(jì)損失!”；(2)視頻特殊錄制，對這段時(shí)間的視頻詳細(xì)錄制，以備查案之用。

2.3 ATM警報(bào)/提醒功能

當(dāng)不法分子試圖用偷盜來的銀行卡進(jìn)行取款時(shí)，系統(tǒng)會根據(jù)取款人的人臉圖像進(jìn)行識別，識別出是否是持卡人本人，如果不是，系統(tǒng)會發(fā)出文字相應(yīng)的警報(bào)處理：(1)ATM屏幕文字警報(bào)“警報(bào)：盜用他人銀行卡進(jìn)行取款屬于盜竊違法行為!”;(2)啟動語音警報(bào)，目的是引起周圍人群的注意，為及時(shí)向110報(bào)警贏得寶貴的時(shí)間;(3)視頻特殊錄制，對這段時(shí)間的視頻詳細(xì)錄制，以備查案之用。

當(dāng)持卡人在ATM取款機(jī)進(jìn)行取款并且周圍有部分人圍觀時(shí)，系統(tǒng)會對持卡人進(jìn)行安全取款提醒處理。(1)ATM屏幕進(jìn)行文字安全提醒 “請注意周圍可疑人群，避免不必要的經(jīng)濟(jì)損失！”;(2)視頻特殊錄制，對這段時(shí)間的視頻詳細(xì)錄制，以備查案之用。

為了驗(yàn)證系統(tǒng)的可靠性，采用多個(gè)視頻對該系統(tǒng)進(jìn)行功能測試。測試結(jié)果表明,該系統(tǒng)在一定程度上能有效地識別出持卡用戶與非持卡用戶，與此同時(shí)，也能有效地對檢測出ATM取款機(jī)周圍的人臉，并對取款用戶進(jìn)行有效的提醒。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

如圖4所示，將計(jì)算機(jī)圖像處理應(yīng)用在ATM的視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，能夠有效提高ATM服務(wù)的安全性和可靠性，能有效地提高銀行客戶取款的安全性，在一定程度上降低了犯罪率。在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中加入人臉檢測、人臉識別和多人檢測功能，極大地方便了值守人員的認(rèn)為監(jiān)控，減少ATM的風(fēng)險(xiǎn)。采用該技術(shù)的監(jiān)控系統(tǒng)將有很大的發(fā)展前景，但目前人臉識別技術(shù)有限，需要繼續(xù)研究以提高人臉識別準(zhǔn)確率。

圖4 ATM取款異常處理示意圖

[1]徐永安，孫艷峰.圖像輪廓提取技術(shù)在ATM監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)工程，2009,35(1):195-197.

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[3]張震震,李臨生.基于 DSP的視頻監(jiān)控平臺的設(shè)計(jì)[J].微型機(jī)與應(yīng)用,2013,32(6):86-88.

[4]梁艷.基于OpenCV的ARM嵌入式網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)[J].微型機(jī)與應(yīng)用,2013,32(9):29-31.

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