人臉識別技術(shù)在城市軌道交通的應(yīng)用分析

顧亞超

摘要：科技的快速發(fā)展，使我國快速進入現(xiàn)代化發(fā)展階段?？茖W(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，為人們的工作和生活帶來諸多便利，隨著數(shù)學(xué)統(tǒng)計、生物技術(shù)、視頻圖像處理技術(shù)、人工智能技術(shù)等多學(xué)科技術(shù)不斷發(fā)展、相互融合，人臉識別技術(shù)就是其表現(xiàn)形式之一，人臉識別技術(shù)被廣泛的應(yīng)用于大型公共場所。

關(guān)鍵詞：人臉識別技術(shù);城市軌道交通;應(yīng)用

引言

我國城市建設(shè)的快速發(fā)展離不開國家經(jīng)濟的大力支持。人臉識別技術(shù)是多學(xué)科領(lǐng)域的具有挑戰(zhàn)性的難題，涵蓋數(shù)字圖像處理、模式識別、計算機視覺、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、心理學(xué)、生理學(xué)、數(shù)學(xué)等內(nèi)容，同時也具有十分廣泛的應(yīng)用意義。過去幾年里，人臉識別技術(shù)取得了長足的發(fā)展，在城市軌道交通領(lǐng)域發(fā)揮了重要的作用。

11人臉識別技術(shù)概述

所謂的人臉識別技術(shù)，是運用計算機技術(shù)對人臉圖像進行分析，從大數(shù)據(jù)系統(tǒng)中提取相關(guān)識別信息，快速辨別人員身份的一種技術(shù)。人臉識別技術(shù)通過感覺器官來完成，首先需要先進行信息采集，將人臉圖像信息錄入到系統(tǒng)中，然后系統(tǒng)通過采集的圖像與人臉進行比對，如果數(shù)據(jù)庫中存在人臉信息則對人臉圖像進行識別，通過系統(tǒng)中存在的相關(guān)信息確認身份。人臉識別技術(shù)是一種方便、快捷、實用并且具有加密性強、防侵犯的識別系統(tǒng)，被大量應(yīng)用在企事業(yè)單位及公眾場所中。

2人臉識別技術(shù)的研究范圍

（1）人臉檢測，就是從各種不同的場景中檢測出人臉的存在并確定其位置。這方面的研究主要受光照、噪聲、面部傾斜度以及各種各樣的遮擋的影響。（2）人臉表征，就是采取某種表示方法表示檢測出的人臉和數(shù)據(jù)庫中的已知人臉。通常的表示法包括幾何特征（歐式距離、曲率、角度等）、代數(shù)特征（如矩陣特征矢量）、固定特征模版、特征臉、云紋圖等。（3）人臉比對，就是將待識別的人臉與數(shù)據(jù)庫中的已知人臉比較，得出相關(guān)信息。這個過程是選擇適當(dāng)?shù)娜四槺碚鞣绞脚c匹配策略。整個識別系統(tǒng)的構(gòu)造與人臉的表征方式密切相關(guān)。

3人臉識別技術(shù)特點

（1）非接觸，采集更易眾多的生物識別技術(shù)中，掌紋、指紋及靜脈識別等技術(shù)都需要被識別個體與識別設(shè)備直接接觸。而人臉識別則沒有這方面的限制，以非接觸模式通過近端或遠端渠道輕易的獲取，獲取渠道更加靈活，受限條件更加少，其應(yīng)用性更加強。（2）非強制性，主動性更強相較于指紋識別和虹膜識別需強制個體的配合，人臉識別不需要個體的授權(quán)和配合。目前的技術(shù)可以做到在個體沒有意識的情況下，獲得人臉圖像，因此，在安防和甄別工作中應(yīng)用優(yōu)勢明顯，在公公場合即可對流動人口進行監(jiān)控和識別。（3）并發(fā)性，效率更高在同一場景下，人臉識別設(shè)備可以進行多人人臉的分揀、判斷及識別，識別效率更高，單一場景獲取的有用信息更多，相較于其他生物識別技術(shù)的單進程獲取模式更加適用于錯綜復(fù)雜的現(xiàn)實環(huán)境。（4）以貌取人，符合視覺特性人臉識別具有“以貌取人”的特性及操作簡單、結(jié)果簡單，操作性好的特點。

4人臉識別技術(shù)在城市軌道交通的應(yīng)用

4.1人臉識別實現(xiàn)

簡單來說，人臉識別就是從圖像中提取面部特征關(guān)鍵點，比如骨骼特征、眉毛高度等，通過比對輸出結(jié)果。在城市軌道交通場景中，人臉識別大致可以分為1∶1和1∶N兩種。1∶1等級的人臉識別，實現(xiàn)的是最初級的“證明你是你”。從字面上就可以看出，1∶1是用戶提前上傳個人照片儲存于系統(tǒng)中，每次驗證時，線下拍照與系統(tǒng)中存儲的照片信息進行對比，進而確定“你是不是你”。手機解鎖、刷臉支付、網(wǎng)上買票、醫(yī)院掛號、政府惠民工程項目，以及各種證券開戶、電信開戶、互聯(lián)網(wǎng)金融開戶……這都是1∶1人臉識別的應(yīng)用場景。同其他方式相比，1∶1識別準確率高，對算力的要求也相對較低。而1∶N的人臉識別算法則主要用于人臉檢索，“證明你是誰”。顯然，如果城市軌道交通推行刷臉支付，只能是1∶N這種實現(xiàn)難度更大的類型。

4.2后端子系統(tǒng)

負責(zé)實現(xiàn)對轄區(qū)內(nèi)相關(guān)數(shù)據(jù)的匯聚、處理、人臉建模、存儲、應(yīng)用、管理與共享，由中心管理平臺、存儲系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)平臺和人臉比對服務(wù)器等組成。中心管理平臺由搭載平臺軟件模塊的服務(wù)器組成，包括：管理服務(wù)器、大數(shù)據(jù)服務(wù)器、臉譜服務(wù)器、云存儲管理服務(wù)器和云存儲節(jié)點等。

4.3人臉識別技術(shù)系統(tǒng)應(yīng)用實現(xiàn)

（1）人臉捕獲。在車站出入口以及換乘通道中設(shè)置攝像機，攝像機可捕獲到現(xiàn)場視頻監(jiān)控圖像，通過視頻分析服務(wù)器，能夠從所有視頻圖像中檢測到人臉，并將其從背景中分離出來，以用于后期識別中，同時還可以對人臉信息進行自動化保存。在此過程中，攝像機的像素、安裝位置等會對人臉捕獲質(zhì)量產(chǎn)生較大影響。（2）提取人臉特征。在人臉識別中，提取人臉特征至關(guān)重要，其會在很大程度上影響人臉識別結(jié)果的準確性。人臉特征的提取主要依靠車站視頻分析服務(wù)器來完成。面部識別系統(tǒng)應(yīng)該具備提取信息的功能，通過提取面部信息，有利于避免光照、人的表情等因素對人臉識別質(zhì)量造成不良影響。在成功提取人臉特征后，即可形成人臉模型數(shù)據(jù)，然后將其傳遞至遠程監(jiān)控中心。（3）人臉比對。在遠程監(jiān)控中心中可以進行人臉識別比對，在城市軌道交通視頻監(jiān)控中，應(yīng)用一對多比的形式，首先搜索出重點人臉數(shù)據(jù)庫，判斷攝像機所捕獲到的人臉信息是否存在于重點人員的人臉數(shù)據(jù)庫中，在此過程中，必須合理選擇人臉表征方式以及匹配策略。（4）數(shù)據(jù)庫管理。在城市軌道交通人臉識別系統(tǒng)的實際應(yīng)用中，數(shù)據(jù)庫發(fā)揮著十分重要的作用，因此，加強數(shù)據(jù)庫維護管理至關(guān)重要。（5）輸出顯示。在人臉識別系統(tǒng)的實際應(yīng)用中，對于識別結(jié)果，可傳遞至遠程監(jiān)控中心，并通過遠程監(jiān)控中心的識別終端進行顯示，便于監(jiān)控中心管理人員查看監(jiān)控信息，并進行相關(guān)記錄。與此同時，還應(yīng)該注意，識別終端可以作為警方對鑒定結(jié)果二次確認的基礎(chǔ)。對于人臉識別系統(tǒng)所顯示的輸出內(nèi)容，必須與報警功能具有一定的關(guān)聯(lián)，同時，在人臉識別系統(tǒng)中，還應(yīng)該顯示出報警時間、報警級別、報警地點、報警日志信息等等。（6）系統(tǒng)管理。人臉識別系統(tǒng)中運用了大量的設(shè)備，設(shè)備上運行了不同的軟件，各種硬件和軟件一起構(gòu)成了完整的系統(tǒng)。其主要包括高清攝像機、錄像機、視頻分析服務(wù)器、識別顯示終端和人臉識別服務(wù)器等設(shè)備。如何讓系統(tǒng)中紛雜的軟件和硬件良性運行下去就需要做好系統(tǒng)管理。系統(tǒng)管理功能涉及到系統(tǒng)配置管理，設(shè)備配置管理，系統(tǒng)日志管理，用戶管理等功能模塊，該系統(tǒng)還需要預(yù)留與其他系統(tǒng)的接口，便于系統(tǒng)升級和維護。

結(jié)語

綜上所述，現(xiàn)如今，生物特征技術(shù)逐漸成熟，其中的人臉識別技術(shù)也由理論探索轉(zhuǎn)入了實際使用階段，人臉識別技術(shù)的發(fā)展前景非常廣闊，在邊防、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、身份信息識別、金融業(yè)和大數(shù)據(jù)分析中都有典型的應(yīng)用。本文主要對人臉識別技術(shù)在城市軌道交通中的應(yīng)用方式進行了詳細探究，通過應(yīng)用人臉識別技術(shù)，能夠有效解決軌道交通的身份識別、人員跟蹤等難題，進而提升城市軌道交通服務(wù)水平。隨著大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能的蓬勃發(fā)展等，人臉識別技術(shù)日益完善，正逐步應(yīng)用于安防、金融、交通、教育、醫(yī)療等多個領(lǐng)域。

參考文獻

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