人脸监控系统在某机场的应用

一、应用背景

作为现代城市的主要交通出入口，民航机场已经成为目前人口流动、进出城市的必经渠道之一，在如此大的客流之下，逃犯、恐怖分子等特殊人群极易暗藏其中进行逃逸或者恐怖活动，而这些人往往都是警方追捕、禁止登机的重点对象。在9.11事件发生以后，警方对机场出现的这些特殊人群的监控投入了更多的精力。然而如何能准确、有效地发现这些特殊人员就成为机场安全保卫部门的迫切需求。

根据目前国内多数机场候机楼的登机流程和机场口岸出入境管理流程的模式来看，机场候机楼内的安全检查柜台和入境检查柜台都是长期有人值守的地方，而且是旅客必经之地。另外在这类地区旅客的流动速度会放慢，因为每个旅客都要单独在此接受检查。当有特殊人群的查找任务出现时，上述地点将会成为安保部门最为关注的地点。但是，由于人工查找和比对有很大的局限性，例如：人的记忆力有限，通常不能清楚地记住短时间接触的对象的面部特征；不能同时辨认多个对象；不能长时间保持注意力和辨认力等等。因此利用计算机影像系统辅助人的面像识别成为机场安报部门的有力工具。

通常，机场安保部门已经在安检柜台和入境检查处都安装了录像监控设备，可以利用这些地点的特殊性来布置和实施信息网络，搜集旅客的面部信息进行辨认识别。来判断经过者是否是黑名单中的成员，如果是，系统会实时发出警报，警方实施抓捕。

二、应用介绍

1.系统工作原理

人脸实时监控系统的工作主要分为以下几个部分：

（1）模板照片注册，即入库。库中的人脸照片是系统所要监控的对象人群的照片集，例如：我们有一组恐怖分子的信息（包括人脸照片信息），我们的目标是禁止这组目标人群登机，进入火车站等。那么我们首先就应该入库，即将这组人员的照片导入人脸实时监控系统的数据库中，提取人脸照片的特征，建立人脸数据档案。

（2）用户识别，即实时监控识别。沿用上面的例子，库中已有目标人员的人脸信息数据库，当这组人群在经常设控的场所被摄像头及时捕捉到人脸的时候，系统会将监控到的照片进行人脸的检测、特征提取。

（3）特征比对。即将确定的用户的人脸特征编码与人脸数据档案中的人脸特征编码进行比对，得出比对结果。

（4）根据设定的相似度进行报警，通知相关人员采取措施。

系统原理图

2.应用特点

(1)人脸识别技术的应用主要有1：N人脸大库比对，1：N人脸实时监控和1：1人脸验证三种应用模式。1：N人脸实时监控应用模式，不同于大库比对的应用模式，它库容一般较小，相对来说，它应用的目标人群，如机场禁飞人员、恐怖分子、重大逃犯、作案嫌疑人等，一般来说数量不大。

(2)系统响应时间必须与人脸比对过程同步或者近似同步，这样才能有利于相关人员对报警做出实时响应。因此，人脸监控系统的人脸识别比对过程必须是快速的。系统返回的是排名第一的候选人照片，认定功能的实现完全通过系统自动进行而无需人工干预，因此，要求人脸监控系统的识别准确而快速，所以人脸实时监控系统的应用应尽量保证库容量不能过大。

(3)由于人脸实时监控系统安装于公共场所，它监控的对象是每一张经过摄像头的人脸，所以报警率不能过高，每报警一次都应该是准确的或者比较准确的。这就要求系统具有极高的准确率和极低的误识别率。

(4)比对照片来自于摄像头视频流。由于视频监控系统中，人的运动、光照等都是不可控的，这些不可控的外界环境在一定程度上影响了识别的性能。因此怎样对人脸实时监控系统的环境进行人为的控制和改善将会在很大程度上决定应用的效果。

3.系统组成

(1)检测前端：输入为视频信号，输出为检测到的人脸图像。对于已经有视频监控系统的场合，系统可以接一个人脸定位器。将每一个摄像头的视频信号分一路给人脸定位器，人脸检测结果通过网口传出。对于没有安装视频监控系统的场合，需要安装摄像头等人脸采集前端设备。

(2)比对中心：用于人脸比对，它同时也是一个数据库服务器，人脸的模板图像存储在比对中心。比对中心中的比对是人脸特征与特征之间的比对。由海鑫提供的人脸识别算法进行一次比对只需要10ms左右。考虑到网络传输、数据库处理等方面的因素，一个比对中心可以同时支持25路摄像头输入。同时，对监控的路数要求越大，比对中心对数据的处理上也会承受更多的压力。

(3)监控中心：主要用于比对任务的分发、系统管理、比对结果存储、打印等。它主要为了工作人员对数据、比对结果等数据进行方便的管理，从而使得系统的业务流程上更加流畅。

系统组成图

4.系统网络拓扑图

系统网络拓扑结构图