基于4G移動(dòng)式人臉識(shí)別比對(duì)的建設(shè)與應(yīng)用

□ 文/吳立新 路大為

人臉識(shí)別比對(duì)技術(shù)作為視頻圖像深度應(yīng)用的一項(xiàng)新興技術(shù)，在公安實(shí)戰(zhàn)中起到的作用越來(lái)越顯著，靜態(tài)人臉識(shí)別比對(duì)系統(tǒng)經(jīng)過(guò)近幾年的飛速發(fā)展，已較為成熟，因其應(yīng)用場(chǎng)景較為單一，在此不做贅述。動(dòng)態(tài)人臉識(shí)別比對(duì)技術(shù)和靜態(tài)人臉識(shí)別比對(duì)技術(shù)既有區(qū)別也有聯(lián)系，它是以人臉抓拍照片結(jié)構(gòu)化為基礎(chǔ)，由前端視頻/圖片采集和人臉檢測(cè)、網(wǎng)絡(luò)傳輸、后端特征提取、比對(duì)識(shí)別及布控報(bào)警等一系列流程組成，業(yè)務(wù)流程和戰(zhàn)法應(yīng)用較靜態(tài)人臉比對(duì)要復(fù)雜和豐富得多。目前，天津市公安局在全市機(jī)場(chǎng)、車(chē)站、綜合商業(yè)體等人流密集區(qū)域建設(shè)了1000余路人臉抓拍點(diǎn)位，在市局搭建了系統(tǒng)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)前端抓拍人臉信息的實(shí)時(shí)匯聚、結(jié)構(gòu)化解析，并對(duì)關(guān)注目標(biāo)開(kāi)展全網(wǎng)布控和分級(jí)報(bào)警。

隨著公安維穩(wěn)安保工作的不斷加強(qiáng)，在一些大型活動(dòng)安保、臨時(shí)應(yīng)急處突等場(chǎng)景，利用已建成的固定點(diǎn)位動(dòng)態(tài)人臉采集前端開(kāi)展動(dòng)態(tài)人臉比對(duì)已越來(lái)越不能滿(mǎn)足實(shí)戰(zhàn)需要，因此開(kāi)發(fā)一款基于4G回傳、多場(chǎng)景快速布控的移動(dòng)人臉布控前端的需求越來(lái)越迫切。2017年，天津市公安局圖偵技防總隊(duì)結(jié)合實(shí)戰(zhàn)需求，自主研發(fā)設(shè)計(jì)了一款移動(dòng)式人臉識(shí)別比對(duì)系統(tǒng)，可在車(chē)站、碼頭等專(zhuān)網(wǎng)未鋪設(shè)的重點(diǎn)部位進(jìn)行快速移動(dòng)部署，實(shí)現(xiàn)對(duì)人臉信息的采集，通過(guò)4G網(wǎng)絡(luò)回傳至后端解析中心，實(shí)現(xiàn)人臉數(shù)據(jù)的比對(duì)，從而有效地對(duì)在逃人員、重點(diǎn)人員等關(guān)注目標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)布控、即時(shí)預(yù)警，為安保維穩(wěn)工作提供重要的技術(shù)支撐。

系統(tǒng)架構(gòu)

移動(dòng)式人臉識(shí)別比對(duì)系統(tǒng)由三部分組成：一是前端移動(dòng)式人臉采集設(shè)備，可將過(guò)往行人人臉照片進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)和采集；二是無(wú)線(xiàn)傳輸，將前端采集的人臉照片、GPS位置信息等數(shù)據(jù)通過(guò)4G網(wǎng)絡(luò)回傳至后端解析中心；三是后端解析應(yīng)用，通過(guò)搭建人臉結(jié)構(gòu)化、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、應(yīng)用平臺(tái)等多臺(tái)服務(wù)器，對(duì)接收到的人臉照片進(jìn)行特征提取和實(shí)時(shí)比對(duì)，對(duì)接收到的GPS信號(hào)進(jìn)行地圖定位，與市局動(dòng)態(tài)人臉識(shí)別比對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)關(guān)注目標(biāo)的實(shí)時(shí)預(yù)警。系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖1所示。

▲圖1

建設(shè)內(nèi)容

前端人臉采集設(shè)備

前端人臉采集設(shè)備作為移動(dòng)式人臉識(shí)別比對(duì)系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的提供者，是整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，包括了移動(dòng)設(shè)備箱、前端采集攝像機(jī)、攝像機(jī)支架、4G無(wú)線(xiàn)圖傳模塊、箱體電源防雷模塊、前端GPS模塊、數(shù)據(jù)交換模塊和UPS電源。組成圖如圖2所示。

▲圖2

移動(dòng)設(shè)備箱：箱體采用高強(qiáng)度金屬材質(zhì)，抗沖擊能力強(qiáng)，不易形變，預(yù)留2個(gè)支架安裝位置，以及外接電源及網(wǎng)絡(luò)接線(xiàn)口，具備鎖閉功能。具備室外自然環(huán)境防腐蝕、防銹蝕特性，具備防水能力。箱體底部帶有萬(wàn)向轉(zhuǎn)輪，具備鎖定功能，可穩(wěn)定支撐箱體上加裝的伸縮支架及攝像頭設(shè)備，具備抗風(fēng)防抖動(dòng)能力。內(nèi)部設(shè)計(jì)預(yù)留安裝位置，具備GPS模塊、本地?cái)?shù)據(jù)交換模塊、供電模塊、4G無(wú)線(xiàn)圖傳模塊，可外接本地顯示模塊等，具備抗震能力。

攝像機(jī)支架：可與移動(dòng)設(shè)備箱便捷固定，采用高強(qiáng)度金屬材質(zhì)、不易形變、可伸縮，安裝至設(shè)備箱后，攝像頭舉高高度可在3米范圍內(nèi)手動(dòng)調(diào)節(jié)，不影響整體穩(wěn)定性。

內(nèi)置電源模塊：內(nèi)置UPS電源模塊是為滿(mǎn)足前端人臉采集、數(shù)據(jù)交換、無(wú)線(xiàn)傳輸?shù)仍O(shè)備的供電需求，以保證獲得穩(wěn)定、可靠的電源服務(wù)。因此設(shè)計(jì)設(shè)備箱內(nèi)置電源模塊功率大于1000VA，在外接電源中斷時(shí)，可持續(xù)供電大于2小時(shí)。

箱體電源防雷模塊：因前端人臉采集設(shè)備使用場(chǎng)景的不確定，且系統(tǒng)工作需要一個(gè)穩(wěn)定可靠，能獨(dú)立運(yùn)行的工作環(huán)境，因此設(shè)計(jì)有電源防雷模塊，采用工作電壓：Un（AC）AC220V/50Hz，限制電壓UP：1.4KV，放電電流 In：20KA，響應(yīng)時(shí)間 Ta：25 ns，最大后備保險(xiǎn)絲強(qiáng)度：63A的性能。

4G無(wú)線(xiàn)圖傳模塊：設(shè)計(jì)為支持多種網(wǎng)絡(luò)的4G無(wú)線(xiàn)路由器，提供前端人臉照片傳輸至后端解析中心的鏈路通道。

數(shù)據(jù)交換模塊：箱體內(nèi)配置8口交換機(jī)組建的局域網(wǎng)，將前端人臉比對(duì)設(shè)備與管理端互聯(lián)，完成數(shù)據(jù)信息的傳遞和交互。

前端GPS模塊：采集設(shè)備箱位置信息回傳至后端，可實(shí)現(xiàn)位置信息在電子地圖上的實(shí)時(shí)展示。

網(wǎng)絡(luò)傳輸

天津市公安局與北訊集團(tuán)天津分公司、中國(guó)聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司天津市分公司合作，建立了4G無(wú)線(xiàn)專(zhuān)網(wǎng)與視頻監(jiān)控網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)銜接，實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控網(wǎng)與4G專(zhuān)網(wǎng)內(nèi)設(shè)備實(shí)現(xiàn)互訪(fǎng)，該系統(tǒng)即利用北訊和聯(lián)通專(zhuān)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的回傳。

▲圖3

后端解析中心

后端解析中心由人臉識(shí)別服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)服務(wù)器、GPS服務(wù)器、對(duì)接服務(wù)器等硬件設(shè)備和人臉實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用平臺(tái)組成（見(jiàn)圖3所示）。通過(guò)對(duì)接收前端人臉采集設(shè)備回傳的人臉照片進(jìn)行特征提取、信息比對(duì)，開(kāi)展關(guān)注人員的布控報(bào)警。

人臉解析

后端中心人臉識(shí)別服務(wù)器與前端移動(dòng)式人臉采集設(shè)備建立良好的網(wǎng)絡(luò)通信，前端人臉采集攝像機(jī)在人臉識(shí)別服務(wù)器上進(jìn)行注冊(cè)，采集人臉視頻后通過(guò)無(wú)線(xiàn)圖傳模塊將實(shí)時(shí)視頻流傳輸至人臉識(shí)別服務(wù)器進(jìn)行分析處理。

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

后端中心采用集中存儲(chǔ)架構(gòu)，包括3臺(tái)16盤(pán)位NVR磁盤(pán)陣列，可對(duì)前端人臉采集攝像機(jī)視頻存儲(chǔ)90天，對(duì)前端人臉采集圖片數(shù)據(jù)存儲(chǔ)90天。采用智能緩存補(bǔ)錄、動(dòng)態(tài)碼流直存和N+M熱備方案，有效保障系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)安全，具有系統(tǒng)處理性能高、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)安全性高、數(shù)據(jù)檢索速度快和系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)全面等特點(diǎn)

GPS信息回傳

后端中心部署GPS服務(wù)器，利用NNEA-0183協(xié)議與前端設(shè)備中的GPS模塊建立通信，通過(guò)4G無(wú)線(xiàn)圖傳模塊將位置信息傳輸至GPS服務(wù)器進(jìn)行處理，并在電子地圖上實(shí)時(shí)顯示前端設(shè)備地理位置。

數(shù)據(jù)對(duì)接

后端解析中心系統(tǒng)與視頻監(jiān)控網(wǎng)內(nèi)的人像數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)對(duì)接，將本系統(tǒng)內(nèi)的人臉抓拍圖片上傳至市局人臉平臺(tái)做進(jìn)一步的分析應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)市局公安實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用的信息數(shù)據(jù)高度集成，為各部門(mén)進(jìn)行各項(xiàng)實(shí)戰(zhàn)業(yè)務(wù)提供人臉識(shí)別技術(shù)和數(shù)據(jù)支撐（如圖4所示）。

實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用

通過(guò)利用上述硬件設(shè)備的搭建，在視頻監(jiān)控網(wǎng)部署了一套人臉實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用平臺(tái)，作為重點(diǎn)人員比對(duì)、布控報(bào)警、分析研判的實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用界面。

人臉檢索

可根據(jù)時(shí)間、地點(diǎn)以及抓拍人員的性別、年齡段、是否戴眼鏡等人臉屬性信息進(jìn)行抓拍圖片查詢(xún)，點(diǎn)擊查詢(xún)記錄即可查看圖片和相關(guān)信息。

可實(shí)現(xiàn)以人臉?biāo)讶四樀墓δ埽ㄟ^(guò)輸入人臉照片，可查詢(xún)到該人員的其他抓拍記錄。所有被抓拍的路人被自動(dòng)存入路人庫(kù)，當(dāng)上傳一張查詢(xún)照片，系統(tǒng)可在路人記錄中快速搜索與上傳照片相似的人臉，如果找到相似人臉，則按照相似度排位返回結(jié)果。

布控報(bào)警

可根據(jù)工作需要把要關(guān)注人員的信息（包含姓名、性別、身份證號(hào)、人臉照片等信息）加入到比對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)，按照時(shí)間、地點(diǎn)、相似度報(bào)警閥值等信息，對(duì)關(guān)注人員進(jìn)行布防。系統(tǒng)對(duì)在各處抓拍的人臉照片與比對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的人臉特征數(shù)據(jù)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)會(huì)自動(dòng)通過(guò)聲音提示、視覺(jué)信息提示等方式進(jìn)行預(yù)警，提醒執(zhí)勤和監(jiān)控管理人員，采取進(jìn)一步處理措施。

▲圖4

系統(tǒng)將前端攝像頭抓拍到的人臉圖像和報(bào)警庫(kù)中的“黑名單”人員作匹配，并實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)報(bào)警。當(dāng)目標(biāo)人出現(xiàn)于攝像機(jī)畫(huà)面時(shí)，報(bào)警延遲＜3s。當(dāng)布控庫(kù)為10000人且誤報(bào)率為1%時(shí)，漏報(bào)率＜5%。對(duì)于布控結(jié)果，工作人員可以在系統(tǒng)界面上可通過(guò)攝像頭、時(shí)間范圍、是否報(bào)警等指定條件進(jìn)行檢索。

軌跡分析

平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)人臉軌跡分析功能，對(duì)于輸入的人臉照片，通過(guò)檢索所有點(diǎn)位的人臉抓拍記錄，查詢(xún)和分析關(guān)注人員的行動(dòng)軌跡路線(xiàn)，為公安機(jī)關(guān)破案提供有效線(xiàn)索。（如圖5所示）

▲圖5

多布控庫(kù)管理

平臺(tái)可以同時(shí)管理多個(gè)布控人員名單庫(kù)，支持目標(biāo)庫(kù)的增加、刪除和修改；同時(shí)支持布控人臉照片的單張導(dǎo)入和批量導(dǎo)入功能，可以靈活選擇目標(biāo)庫(kù)進(jìn)行布控，可設(shè)置不同聯(lián)動(dòng)預(yù)案和處置方式。

分級(jí)管理

平臺(tái)支持可設(shè)定預(yù)警判斷閾值或針對(duì)報(bào)警級(jí)別進(jìn)行分類(lèi)顯示。對(duì)視頻中的警情可實(shí)現(xiàn)預(yù)警提醒，系統(tǒng)預(yù)警閾值可自動(dòng)設(shè)定，并可聯(lián)動(dòng)不同的預(yù)案。還可以對(duì)報(bào)警進(jìn)行分級(jí)管理，對(duì)布控人臉信息進(jìn)行分級(jí)設(shè)置，并以不同顏色進(jìn)行區(qū)分，報(bào)警后可聯(lián)動(dòng)不同預(yù)案進(jìn)行對(duì)應(yīng)處理。

典型應(yīng)用

中華人民共和國(guó)第十三屆全國(guó)運(yùn)動(dòng)會(huì)于2017年8月—9月期間在天津市舉行，在此期間，為了保證全運(yùn)會(huì)的順利召開(kāi)，確保開(kāi)幕式和閉幕式以及運(yùn)動(dòng)員、教練員、媒體人員以及工作人員的安全有序的開(kāi)展賽會(huì)各項(xiàng)比賽，天津市公安局在開(kāi)、閉幕式場(chǎng)館全運(yùn)村等重要部位進(jìn)出口的安檢通道部署了移動(dòng)式人臉識(shí)別比對(duì)系統(tǒng)，系統(tǒng)后臺(tái)部署白名單和黑名單兩類(lèi)人員庫(kù)（白名單庫(kù)為參會(huì)人員、安保人員、工作人員等活動(dòng)參與人員），黑名單庫(kù)為在逃人員、嫌疑人員等重點(diǎn)關(guān)注目標(biāo)），通過(guò)部署在重點(diǎn)區(qū)域的前端人臉采集設(shè)備對(duì)進(jìn)入?yún)^(qū)域的人員進(jìn)行人臉檢測(cè)和采集，并與后端數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行實(shí)時(shí)比對(duì)，實(shí)時(shí)對(duì)通行人員身份進(jìn)行甄別，其精準(zhǔn)識(shí)別、實(shí)時(shí)報(bào)警的特點(diǎn)為公安民警進(jìn)行安全保衛(wèi)提供了重要的技術(shù)支撐。這樣的安保方式，既不需要參與活動(dòng)的刻意配合，也不愿需要對(duì)人員身份證件進(jìn)行逐一檢查，在保證活動(dòng)進(jìn)行的流暢和有序的情況下，“悄無(wú)聲息”就完成了參與活動(dòng)人員的甄別和核驗(yàn)。

結(jié)束語(yǔ)

天津市公安局作為全國(guó)第一家組建視頻圖像建設(shè)、管理、維護(hù)、研究和應(yīng)用專(zhuān)業(yè)隊(duì)伍的省級(jí)公安機(jī)關(guān)，緊貼實(shí)戰(zhàn)聚力攻關(guān)，自主研發(fā)設(shè)計(jì)了基于4G回傳的移動(dòng)式人臉識(shí)別比對(duì)系統(tǒng)，用于大型活動(dòng)安保維穩(wěn)、突發(fā)案事件處置等公共安全領(lǐng)域，是強(qiáng)化社會(huì)治安、維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定的又一科技利劍，提升了公共安全應(yīng)用和科技含量和實(shí)戰(zhàn)效率。