智慧校園人臉識(shí)別解決方案

1. 現(xiàn)狀

1.1. 項(xiàng)目背景

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，社會(huì)開(kāi)放程度的提高，社會(huì)上的一些違法犯罪事件也日漸影響到學(xué)校校園。如何建立一個(gè)安全的校園環(huán)境，保障師生的學(xué)習(xí)、校園生活安全一直是教育部門(mén)和社會(huì)各界關(guān)注的焦點(diǎn)。校園安全問(wèn)題，維系著社會(huì)的穩(wěn)定，牽動(dòng)著家庭的幸福，已成為全社會(huì)密切關(guān)注的話(huà)題，直接影響到和諧社會(huì)的建設(shè)。據(jù)社會(huì)調(diào)查顯示，造成學(xué)校安全事故發(fā)生的原因，很大一部分是由外來(lái)的侵害造成的，包括非法人員闖入、社會(huì)不良人員進(jìn)入等給校園安全帶來(lái)極大危害。

為落實(shí)建設(shè)平安校園，桃源派出所在其轄區(qū)的六所學(xué)校（桃源小學(xué)、卓雅小學(xué)、南山外國(guó)語(yǔ)中學(xué)、南山國(guó)際學(xué)校、新安職業(yè)技術(shù)學(xué)院（包括校區(qū)和宿舍區(qū)）、南山文理實(shí)驗(yàn)學(xué)校）建設(shè)人臉識(shí)別黑名單預(yù)警系統(tǒng)，在各校區(qū)的人員出入口，通過(guò)人臉識(shí)別系統(tǒng)將非法黑名單員識(shí)別出來(lái)，并在派出所的平臺(tái)進(jìn)行預(yù)警，及時(shí)通知值班民警，及時(shí)阻斷危害事件發(fā)生，為智慧平安校園的建設(shè)提供強(qiáng)大助力，保障師生的學(xué)習(xí)、生活安全。

1.2. 項(xiàng)目需求

在桃源派出所轄區(qū)內(nèi)的6所學(xué)校，均安裝有傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，門(mén)禁系統(tǒng)等，以上系統(tǒng)只能做到事后查看和事后追蹤的效果，而采用人臉識(shí)別系統(tǒng)則可以將對(duì)校園有威脅的人員拒之門(mén)外，能做到事前預(yù)防，將涉及到校園安全的危險(xiǎn)人員在入口出就能識(shí)別找出，智能化提升校園安全保護(hù)工作。?

2. 解決方案

2.1. 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

? 經(jīng)濟(jì)性

充分利用現(xiàn)有傳輸線(xiàn)路，通過(guò)合理的結(jié)構(gòu)，盡可能減少新增投資;避免盲目追求最新技術(shù)，同時(shí)又要防止系統(tǒng)處理能力不夠;整個(gè)系統(tǒng)易用、實(shí)用、易于維護(hù)。

? 可靠性

采用可靠的軟硬件產(chǎn)品是保證系統(tǒng)可靠性的關(guān)鍵。系統(tǒng)應(yīng)最大限度集成穩(wěn)定且優(yōu)秀的技術(shù)及組件，采用成熟技術(shù)以降低系統(tǒng)的不穩(wěn)定性; 系統(tǒng)應(yīng)該支持基于集群技術(shù)的負(fù)載均衡功能，保證系統(tǒng)核心應(yīng)用有足夠的備份容錯(cuò)，提高系統(tǒng)的可靠穩(wěn)定性。

? 開(kāi)放性

技術(shù)方案和軟件具有良好的互聯(lián)、互操作能力及升級(jí)能力，遵循最新的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，遵循開(kāi)放的原則。便于被更高層次的管理軟件集成。

? 先進(jìn)性

系統(tǒng)技術(shù)水平保證先進(jìn)性，符合當(dāng)今計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展潮流。系統(tǒng)軟件平臺(tái)、硬件平臺(tái)技術(shù)代表當(dāng)今計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的方向，并經(jīng)實(shí)踐證明其有很強(qiáng)的實(shí)用性;開(kāi)發(fā)單位有能力進(jìn)行該項(xiàng)產(chǎn)品的持續(xù)性開(kāi)發(fā)，可以保證該項(xiàng)技術(shù)不斷地更新并順利升級(jí)而維持系統(tǒng)的先進(jìn)性。

? 可擴(kuò)展性

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)易于擴(kuò)充，以適應(yīng)今后可能出現(xiàn)的較大任務(wù)負(fù)載。硬件平臺(tái)具有可升級(jí)性，當(dāng)需要時(shí)可以通過(guò)設(shè)備擴(kuò)展以提高系統(tǒng)的處理能力，從而保護(hù)原有投資。系統(tǒng)軟件應(yīng)具有可擴(kuò)充性。采用面向?qū)ο蟮慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，具有很強(qiáng)的靈活性、可操作性和可擴(kuò)展性。完全模塊化的軟件架構(gòu)使得在今后業(yè)務(wù)發(fā)生變化時(shí)，模塊的增加和對(duì)模塊的修改不應(yīng)對(duì)其他模塊產(chǎn)生影響。

? 易用性

采用易熟悉的易于維護(hù)的系統(tǒng)平臺(tái)?？刹僮餍约敖缑嬗押?，充分考慮使用人員的特點(diǎn)，使數(shù)據(jù)處理工作簡(jiǎn)單、方便、快捷。業(yè)務(wù)流程清晰，符合常規(guī)業(yè)務(wù)處理習(xí)慣?；诰W(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，可以遠(yuǎn)程配置管理，實(shí)施方便、維護(hù)方便。而系統(tǒng)軟件采用統(tǒng)一風(fēng)格的軟件界面，操作方便,采用中文圖形界面。

? 全面性

系統(tǒng)能夠派出所提出的各項(xiàng)功能，符合需求中提出的所有基本要求，同時(shí)系統(tǒng)具備良好的兼容性和可擴(kuò)展性，

2.2. 人臉識(shí)別技術(shù)簡(jiǎn)介

人臉識(shí)別是人體生物認(rèn)證技術(shù)的一種，人臉識(shí)別技術(shù)相對(duì)于其他生物識(shí)別技術(shù)，具有生物特征唯一性、可測(cè)量性、可識(shí)別性、終身不變性等特點(diǎn)。人臉識(shí)別利用可見(jiàn)光獲取人臉圖像信息，而不同于指紋識(shí)別或者虹膜識(shí)別，需要利用電子壓力傳感器采集指紋，或者利用紅外線(xiàn)采集虹膜圖像，這些特殊的采集方式很容易被人察覺(jué)，從而更有可能被偽裝欺騙。

人臉識(shí)別系統(tǒng)響應(yīng)速度迅速，從比對(duì)到判定在1秒以?xún)?nèi)。是人工比對(duì)確認(rèn)的數(shù)十倍。同時(shí)采用人像跟蹤技術(shù)，減少同一人的照片存儲(chǔ)數(shù)量，降低數(shù)據(jù)冗余與硬件設(shè)備的投資。較其他識(shí)別技術(shù)，人臉識(shí)別技術(shù)具有本質(zhì)的區(qū)別：

? 自然性：適合視覺(jué)“以貌識(shí)人”的自然習(xí)慣；

? 隱蔽性：不被察覺(jué)對(duì)于一種識(shí)別方法也很重要，這會(huì)使該識(shí)別方法不令人反感，并且因?yàn)椴蝗菀滓鹑说淖⒁舛蝗菀妆黄垓_；

? 非接觸性：用戶(hù)不需要和設(shè)備直接接觸就能獲取人臉圖像；

? 非強(qiáng)制性：用戶(hù)不需要專(zhuān)門(mén)配合人臉采集設(shè)備，幾乎可以在無(wú)意識(shí)的狀態(tài)下就可獲取人臉圖像，這樣的取樣方式?jīng)]有“強(qiáng)制性”；

? 并發(fā)性：在實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景下可以進(jìn)行多個(gè)人臉的分揀、判斷及識(shí)別。

一個(gè)典型的人臉識(shí)別系統(tǒng)主要包括訓(xùn)練過(guò)程和識(shí)別過(guò)程。訓(xùn)練過(guò)程主要完成將已知人臉進(jìn)行定位、特征提取與選擇、以及分類(lèi)器的設(shè)計(jì)；識(shí)別過(guò)程則完成將未知圖片進(jìn)行處理，并最終識(shí)別出身份的分類(lèi)和決策。其工作流程如圖所示

2.3. 系統(tǒng)概述

本系統(tǒng)擬在6個(gè)校區(qū)和宿舍區(qū)的大門(mén)人員出入口，安裝人臉識(shí)別系統(tǒng)，系統(tǒng)包含兩個(gè)攝像頭，可用于抓拍識(shí)別進(jìn)、出兩個(gè)方向的人員，并將前端的連個(gè)攝像機(jī)頭通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)礁髯孕^(qū)的監(jiān)控機(jī)房?jī)?nèi)，接入到人臉識(shí)別主機(jī)，在通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)所有的數(shù)據(jù)傳輸?shù)教以磁沙鏊笓]中心。

如上圖所示，各校區(qū)和宿舍區(qū)的人員出入通道，出、入方向各安裝一臺(tái)攝像機(jī)，在保安室安裝1臺(tái)人臉識(shí)別主機(jī)和1臺(tái) NVR，通過(guò)校區(qū)內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)連接到校區(qū)機(jī)房的交換機(jī)內(nèi)，并通過(guò)互聯(lián)將人臉識(shí)別主機(jī)的識(shí)別結(jié)果傳輸?shù)教以磁沙鏊钠脚_(tái)上，供派出所統(tǒng)一管理指揮。

攝像機(jī)給視頻門(mén)禁設(shè)備提供訪(fǎng)問(wèn)權(quán)限，供其獲取視頻流。

人臉識(shí)別主機(jī)同時(shí)將識(shí)別結(jié)果通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)傳輸給視頻門(mén)禁平臺(tái)，給視頻門(mén)禁平臺(tái)提供上行/下行數(shù)據(jù)協(xié)議，由視頻門(mén)禁平臺(tái)管理人臉識(shí)別主機(jī)，包括管理黑名單人員，獲取比對(duì)結(jié)果，設(shè)備數(shù)據(jù)上傳等。

在NVR存儲(chǔ)攝像頭的監(jiān)控視頻，最低存儲(chǔ)3個(gè)月。同時(shí)，NVR接入高點(diǎn)監(jiān)控?cái)z像機(jī)，為其提供存儲(chǔ)。

2.4. 系統(tǒng)流程

人臉識(shí)別黑名單預(yù)警系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程，出入口攝像機(jī)采集視頻區(qū)域內(nèi)的人臉圖像，與黑名單庫(kù)內(nèi)的人員模板進(jìn)行比對(duì)，比對(duì)成功則向派出所的平臺(tái)發(fā)出預(yù)警信息，并彈窗提示，同時(shí)保存現(xiàn)場(chǎng)照片和識(shí)別記錄，流程圖如下：

具體工作流程如下：

(1) 通視頻門(mén)禁平臺(tái)向校區(qū)和宿舍區(qū)的人臉識(shí)別主機(jī)下發(fā)黑名單人員信息，建立預(yù)警人員模板庫(kù)；

(2) 行人進(jìn)入校區(qū)和宿舍區(qū)人員通道的人臉識(shí)別區(qū)域，人臉識(shí)別主機(jī)將自動(dòng)識(shí)別人員，并從視頻流中抽取一張人臉；

(3) 人臉識(shí)別主機(jī)將抓拍頭像與數(shù)據(jù)庫(kù)中預(yù)警人員人臉庫(kù)照片進(jìn)行比對(duì)；

(4) 比對(duì)一致，向視頻門(mén)禁平臺(tái)和派出所管理平臺(tái)推送預(yù)警信息，提醒工作人員。

2.5. 點(diǎn)位設(shè)計(jì)