基于Android的移動警用人像識別比對系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)

余銘華

摘要 為滿足移動執(zhí)法過程中對人像比對的要求，設(shè)計實(shí)現(xiàn)了基于Android的移動警用人像識別比對系統(tǒng)。系統(tǒng)由Android客戶端、人像比對服務(wù)端組成，基于內(nèi)外網(wǎng)數(shù)據(jù)交換安全原因需要，系統(tǒng)構(gòu)建REST架構(gòu)服務(wù)利用安全隔離網(wǎng)閘實(shí)現(xiàn)內(nèi)外網(wǎng)數(shù)據(jù)交換。系統(tǒng)對提交的圖片利用圖像處理技術(shù)，進(jìn)行人臉檢測、人臉定位、人臉建模、模板匹配比對等過程，從而完成人像識別比對功能。本文闡述了移動人像識別比對系統(tǒng)的流程，并對設(shè)計、實(shí)現(xiàn)過程做了詳細(xì)介紹。經(jīng)測試，該系統(tǒng)對人像識別的準(zhǔn)確度和實(shí)時性都能達(dá)到移動執(zhí)法應(yīng)用中人像比對的要求。

【關(guān)鍵詞】人像識別比對系統(tǒng) 移動警務(wù)設(shè)備Android

1 引言

人像識別技術(shù)以人臉信息為基礎(chǔ)，其包括人像檢測、人像預(yù)處理、人像特征、匹配識別四個部分，不僅可以實(shí)現(xiàn)人像的靜態(tài)檢索和動態(tài)比對，還可實(shí)現(xiàn)人臉結(jié)合人體的人像應(yīng)用。由于人像識別應(yīng)用具有直觀、高效、準(zhǔn)確、方便等特點(diǎn)，隨著人像識別的突破性發(fā)展以及人體部位和要素的識別與分析快速推進(jìn)，在公安管理中已經(jīng)得到有效的應(yīng)用，切實(shí)的解決了目前公安管理工作中的盲點(diǎn)，對常住人口、暫住人口、重點(diǎn)人口、在押人員、出入境人員等信息實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化、實(shí)時化管理，為公安系統(tǒng)工作提供了有效手段。

伴隨著公安執(zhí)法工作所涉及的范圍越來越廣，執(zhí)法工作量的日益增加。在公安移動執(zhí)法過程中，需要隨時隨地獲得公安業(yè)務(wù)信息數(shù)據(jù)的支持來解決在通緝、協(xié)查、堵截、搜查等一線執(zhí)法工作中所發(fā)現(xiàn)的嫌疑人身份查詢比對問題，實(shí)現(xiàn)快速現(xiàn)場執(zhí)法，提高工作效率。

本項目基于公安部門工作的移動性、突發(fā)性、緊迫性等特點(diǎn)，在人像識別比對系統(tǒng)應(yīng)用的基礎(chǔ)上，結(jié)合網(wǎng)閘數(shù)據(jù)交換技術(shù)，將人像識別比對系統(tǒng)在移動警務(wù)中拓展應(yīng)用。

2 系統(tǒng)概況

移動警用人像識別比對系統(tǒng)由Android客戶端、數(shù)據(jù)交換網(wǎng)閘、WebService接口服務(wù)、人像識別比對服務(wù)端四部分組成。系統(tǒng)通過網(wǎng)閘完成了跨網(wǎng)的絡(luò)數(shù)據(jù)交換，利用WebService接口實(shí)現(xiàn)了人像1：1比對、人像1：N比對，結(jié)果查詢等功能，滿足了移動執(zhí)法中查詢身份信息的應(yīng)用需求。

3 系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)拓?fù)?/p>

基于Android的移動警用人像識別比對系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。

3.2 流程設(shè)計

按照業(yè)務(wù)場景需要和數(shù)據(jù)交換方式，基于Android的移動警用人像識別比對系統(tǒng)的業(yè)務(wù)處理流程設(shè)計如下：

（1）在Android客戶端，操作用戶輸入警號進(jìn)行系統(tǒng)登錄，系統(tǒng)會檢查SQLite數(shù)據(jù)庫是否有相應(yīng)的登錄記錄，如果有記錄，系統(tǒng)直接進(jìn)入到功能操作界面，如果沒有記錄，系統(tǒng)將連接到后臺確認(rèn)該登錄用戶是否存在，如果存在則登錄并在客戶端SQLite數(shù)據(jù)庫中創(chuàng)建記錄;登錄用戶如果在后臺不存在則進(jìn)入用戶注冊，在完成注冊后將在客戶端SQLite數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建記錄，然后進(jìn)入到功能操作界面。

（2）用戶登錄后在功能操作界面中，可以選擇直接拍照或從相冊中選擇文件來獲取人臉照片，并依據(jù)使用需求選擇同步方式或異步方式來完成人像1：1比對或人像1：N比對。

（3） Android客戶端對人像照片進(jìn)行人臉檢測和預(yù)處理，并將比對請求發(fā)送給Intemet外網(wǎng)服務(wù)器上部署的WebService服務(wù)程序。

（4） Intemet外網(wǎng)服務(wù)器部署的WebService服務(wù)程序接受Android客戶端請求，將請求生成XML格式文件，并生成的XML文件放到網(wǎng)閘外網(wǎng)的共享請求目錄，同時等待指定時間。

（5）通過在網(wǎng)閘中配置內(nèi)外網(wǎng)的共享請求目錄與共享響應(yīng)目錄，網(wǎng)閘會定時掃描內(nèi)外網(wǎng)服務(wù)器的指定的若干目錄，檢查有無新增文件，有則同步過去。

（6）公安業(yè)務(wù)內(nèi)網(wǎng)服務(wù)器Webservice服務(wù)程序內(nèi)部定時掃描指定請求目錄，在網(wǎng)閘將Internet外網(wǎng)服務(wù)器的請求文件同步到公安業(yè)務(wù)內(nèi)網(wǎng)服務(wù)器的請求目錄后，公安業(yè)務(wù)內(nèi)網(wǎng)程序檢測到請求文件則立即觸發(fā)調(diào)用本地的Webservice服務(wù)，請求人像比對。

（7）人像比對系統(tǒng)服務(wù)端接到比對請求后，完成比對，并將比對結(jié)果隊列生成響應(yīng)文件放到響應(yīng)目錄。

（8）網(wǎng)閘檢測響應(yīng)目錄的新增文件，將文件同步到Internet外網(wǎng)服務(wù)器的響應(yīng)目錄，Internet外網(wǎng)服務(wù)器程序線程接受到請求后，一直等待指定時間，掃描響應(yīng)目錄下有無比對結(jié)果響應(yīng)文件產(chǎn)生，讀取到響應(yīng)文件后，返回給Internet外網(wǎng)Android客戶端調(diào)用者。

（9） Android客戶端對返回的數(shù)據(jù)進(jìn)行界面展示，完成人像1：N比對。

3.3 Android客戶端的設(shè)計

Android客戶端的系統(tǒng)設(shè)計主要包括用戶界面UI、Socket通信、SQLite數(shù)據(jù)庫設(shè)計。Android主要由Activity顯示界面，Service服務(wù)，Broadcast Receiver廣播接收器，ContentProvider內(nèi)容提供者等四大基本組件組成，每個組件在應(yīng)用程序中都可以完成不同的任務(wù)，既可以單獨(dú)被激活，又可以由其它應(yīng)用程序激活。

對Android客戶端功能進(jìn)行如下功能設(shè)計：

3.3.1 人臉檢測預(yù)處理功能

自動檢測識別提交圖片中的人臉，并對圖片中的人臉進(jìn)行定位和姿態(tài)矯正。

3.3.2 人像1：1比對功能模塊

實(shí)現(xiàn)對兩張照片進(jìn)行人像識別比對，輸出兩張照片是否為同一人，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用方式不同，實(shí)現(xiàn)兩種模式：

模式一、輸入兩張目標(biāo)人照片，自動建模比對，確認(rèn)是否為同一人。

模式二、輸入一張目標(biāo)人照片與目標(biāo)證件號碼或者姓名，通過證件號碼或者姓名在人像目標(biāo)庫中讀取照片，確認(rèn)與目標(biāo)人是否為同一人。

3.3.3 人像1：N比對功能模塊

實(shí)現(xiàn)攝像頭采集（或選擇）一張圖像，與人像比對特征庫進(jìn)行匹配比對，可選擇一個或多個比對目標(biāo)庫，根據(jù)相似度值從高到低，返回一定數(shù)量的候選比對結(jié)果。返回的候選比對結(jié)果的數(shù)量可自定義。為加快比對速度，支持用戶選擇比對條件，如性別、區(qū)域、年齡段等。比對結(jié)果為候選人列表形式，信息項包括照片、相似度（分?jǐn)?shù)）、人員信息等，結(jié)果候選人按照相似度排序輸出。

3.3.4 查看結(jié)果功能模塊

查看已經(jīng)提交的所有的比對記錄和比對結(jié)果?？梢酝ㄟ^證件號，報警類型，任務(wù)創(chuàng)建時間，比對類型，庫別和任務(wù)狀態(tài)等信息進(jìn)行單個或者組合查詢。

3.3.5 系統(tǒng)配置功能模塊

可以設(shè)置相似度、年齡范圍、性別、比對方式、比對庫別等比對參數(shù)，同時可配置連接后臺的服務(wù)器IP地址和端口，以及版本更新和本地日志、數(shù)據(jù)、照片清理。

3.4 網(wǎng)閘數(shù)據(jù)交換設(shè)計

網(wǎng)閘數(shù)據(jù)交換實(shí)現(xiàn)方法是通過用戶在信息系統(tǒng)上發(fā)送一個請求，請求到達(dá)前置機(jī)時，進(jìn)入等待狀態(tài)，請求被打包成文件，存入數(shù)據(jù)共享A區(qū)的對應(yīng)文件夾內(nèi)，通過網(wǎng)閘進(jìn)行文件擺渡到共享數(shù)據(jù)B區(qū)的相應(yīng)文件夾內(nèi)，后置機(jī)監(jiān)測到共享數(shù)據(jù)B區(qū)的新文件生成，對文件進(jìn)行解析并刪除該文件，調(diào)用遠(yuǎn)端提供的WebService數(shù)據(jù)接口，執(zhí)行解析出來的請求，并把執(zhí)行結(jié)果打包成文件，放入共享數(shù)據(jù)區(qū)B的對應(yīng)文件夾，再次通過網(wǎng)閘，把文件擺渡到數(shù)據(jù)共享A區(qū)的對應(yīng)文件夾下，前置機(jī)監(jiān)測到新文件，解析文件后把結(jié)果返回給剛才等待狀態(tài)的請求，并刪除文件。收到返回結(jié)果后，恢復(fù)會話，顯示結(jié)果。

基于網(wǎng)閘數(shù)據(jù)交換實(shí)現(xiàn)原理，分別在網(wǎng)閘的前置機(jī)和后置機(jī)上構(gòu)建REST架構(gòu)服務(wù)，服務(wù)功能設(shè)計如下：

3.4.1 前置機(jī)上程序設(shè)計

前置機(jī)上程序監(jiān)聽Android客戶端請求，在收到請求后將請求內(nèi)容進(jìn)行結(jié)構(gòu)化，生成結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的XML請求文件，并將該XML請求文件寫入網(wǎng)閘擺渡文件目錄中，待網(wǎng)閘將該請求文件擺渡到后置機(jī)中的對應(yīng)目錄后，同時新建一個進(jìn)程對返回結(jié)果進(jìn)行處理，等待返回結(jié)果文件，利用唯一標(biāo)識與之前的請求進(jìn)行對應(yīng)管理，將結(jié)果返回給Android客戶端，同時對返回結(jié)果文件進(jìn)行備份。

3.4.2 后置機(jī)上程序設(shè)計

在后置機(jī)中，服務(wù)一直監(jiān)聽文件夾。如果有新的文件擺渡來，將信息讀出，同時將該文件備份后刪除。將數(shù)據(jù)讀出后，獨(dú)立新建一個進(jìn)程，對該請求進(jìn)行處理。取得比對調(diào)用結(jié)果后，將比對結(jié)果寫入文件，經(jīng)由網(wǎng)閘擺渡回前置機(jī)。

3.5 WebService接口服務(wù)設(shè)計

服務(wù)器端使用的是SSH2框架的技術(shù)，開發(fā)的接口功能包括登錄、退出、獲取基礎(chǔ)數(shù)據(jù)字典、人像1：N比對、獲取1：N比對結(jié)果、查詢?nèi)蝿?wù)信息、數(shù)據(jù)調(diào)用等接口。接口訪問必須先提供身份證明（Licence）登錄，經(jīng)驗證成功獲取會話ID，使用會話ID調(diào)用其他接口。

3.5.1 登錄

使用Licence串請求驗證，以獲取會話ID，并使用會話ID以調(diào)用其他接口。

3.5.2 獲取基礎(chǔ)數(shù)據(jù)字典接口

調(diào)用成功后返回基礎(chǔ)數(shù)據(jù)字典，如比對庫、比對條件等。

3.5.3 人像1：N比對接口

比對圖片中的人像和指定范圍類的所有目標(biāo)的人像，返回滿足條件的比對結(jié)果列表。

3.5.4 獲取人像1：N比對結(jié)果

根據(jù)任務(wù)ID號，獲取任務(wù)的相關(guān)信息，返回比對結(jié)果列表。

3.5.5 查詢?nèi)蝿?wù)信息接口

根據(jù)任務(wù)ID號，獲取比對任務(wù)的相關(guān)信息，返回比對任務(wù)詳情。

3.5.6 身份查詢接口

通過身份證號或姓名獲取身份信息，返回人像照片和基本信息。

3.5.7 數(shù)據(jù)調(diào)用接口

服務(wù)器端在得到“HTTP POST或GET請求”后，把需要返回的數(shù)據(jù)進(jìn)行XML編輯，然后發(fā)送回Android客戶端。

3.5.8 升級功能接口

檢測系統(tǒng)是否存在更新升級，確認(rèn)存在升級更新包后返回更新安裝包。

4 系統(tǒng)驗證

Android客戶端采用華為honor 5C手機(jī)進(jìn)行測試，服務(wù)器端使用Tomcat7.0部署WebService，并保證客戶端與服務(wù)器端網(wǎng)絡(luò)連接正常。啟動軟件，這時軟件提示輸入登錄警號，驗證通過后進(jìn)入到操作界面，點(diǎn)擊“人像比對”，調(diào)用手機(jī)攝像頭，拍攝人像數(shù)據(jù)后，點(diǎn)擊“比對”，確認(rèn)比對參數(shù)，完成比對任務(wù)提交，比對成功后返回比對結(jié)果，并提示完成相關(guān)處理操作。Android客戶端人像比對過程及結(jié)果界面如圖2所示。

5 結(jié)束語

本文基于Android平臺設(shè)計并實(shí)現(xiàn)了移動警用人像識別比對系統(tǒng)，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了人臉檢測、人臉預(yù)處理、人像1：1比對、人像1：N比對等功能，系統(tǒng)客戶端可以在不同硬件平臺的Android設(shè)備中安裝，實(shí)測結(jié)果證明了該系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和實(shí)時性，系統(tǒng)能夠滿足移動警務(wù)的應(yīng)用場景，后續(xù)將提高系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。

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