摘要:人臉抓拍系統是一套專門針對出入鐵路安檢口的人員進行監控的系統，是視頻分析、運動跟蹤、人臉檢測和識別技術在視頻監控領域的全新綜合應用。政府和相關部門對鐵路聯網監控系統越來越重視，人臉抓拍系統在鐵路視頻監控中的實戰應用具有傳統視頻監控系統無法比擬的優勢。
文/任鈞
2010年，鐵道部發布《鐵路綜合視頻監控系統技術規范》文件，要求鐵路綜合視頻監控系統建設應遵循統一規劃、合理布局、互聯互通、資源共享的原則，同時考慮調度、車務、貨運、客運、機務、工務、車輛、公安、護路監控、防災監控、牽引供電和電路、救援搶險、應急管理等多種需求。鐵路綜合視頻監控系統應具有安全、可靠、開放和可擴充等特點，實現技術先進、經濟合理、實用可靠，構建統一的技術平臺，并逐步整合既有視頻監控系統，做到合理布局、互聯互通、資源共享，形成鐵路綜合視頻監控系統。
鐵路綜合視頻頻監控系統，要求采用先進的視頻監控技術，基于鐵路系統的IP網絡，構建數字化、智能化、分布式的網絡視頻監控系統，實現視頻網絡資源和信息資源共享。
隨著經濟的高速發展以及城鎮化進程的加快，我國城市人口日趨密集，城市人口流動性也大大增加，加強對城市建設中的諸如交通管理、社會治安、重點區域防范、維穩等方面的管理迫在眉睫。另外，近年來社會犯罪率呈逐年升高的態勢，高科技犯罪層出不窮，犯罪行為的突發性、不確定性增強，給防范和偵破工作帶來極大的困難。
高鐵建設飛速的同時，也使得公安人員在對犯罪嫌疑人進行人工排查時如大海撈針，成功率極低，效果也不明顯。現代城市社會治安防控、刑偵亟需針對流動人員的人員卡口監控系統的面世。
人臉抓拍系統是一套專門針對出入鐵路安檢口的人員進行監控的系統，是視頻分析、運動跟蹤、人臉檢測和識別技術在視頻監控領域的全新綜合應用。通過在前端部署安裝攝像機設卡，對經過閘口的人員進行人臉抓拍。前端攝像機將抓拍到的人臉圖片通過計算機網絡傳輸到監控中心的數據庫進行數據存儲，并與人臉黑名單庫進行實時比對，當發現可疑人員時，系統自動發出報警信號，采用多種聯動方式通知值班民警。系統集高清人臉圖像的抓拍、傳輸、存儲，人臉特征的提取和分析識別、自動報警和聯網布控等諸多功能于一身，并具有強大的查詢、檢索等后臺數據處理功能及強大的通信、聯網功能。
一、人臉抓拍系統優勢
政府和相關部門對鐵路聯網監控系統越來越重視，當前鐵路視頻監控系統建設使用監控錄像存儲，事件發生后調取查閱的方式，這種方式在一定程度上滿足了需求，但是無法實時監測。傳統的視頻監控系統存在以下幾方面的問題：
監控時間：視頻監控系統在大部分情況下，視頻源的視頻畫面并沒有被安全人員看到，研究表明，人連續監視某個畫面22分鐘以后，會丟失90%以上的畫面信息。即使看到，防范人員也不可能完全記得犯罪人員的相貌。
數據分析困難：傳統視頻監控系統缺乏智能因素，需要24小時完整的錄像，占用大量磁盤存儲空間，而且錄像數據無法被有效的分類存儲，最多只能打上時間標簽，數據分析工作變得非常耗時，很難獲得全部的相關信息。
被動監控：目前的監控系統大部分情況下都僅起到一個“錄像”的工作，即將一段時間內的視頻源使用DVR錄制下來，異常情況甚至于突發事故已經發生之后，再進行事后的查驗，但此時損失和影響已經造成，無法挽回，完全是一種“亡羊補牢”式的“被動監控”。
在這些的情況下，人臉抓拍識別系統就顯得尤為重要，以下幾點為相比普通視頻的優勢：
非接觸。人臉圖像的采集不同于指紋、掌紋需要接觸指掌紋專用采集設備，指掌紋的采集除了對設備有一定的磨損外，也不衛生，容易引起被采集者的反感，而人臉圖像采集的設備是攝像頭，無須接觸。
非侵擾，無需配合。人臉照片的采集可使用攝像頭自動拍照，無須工作人員干預，也無須被采集者配合，只需以正常狀態經過攝像頭前即可。
友好。人臉是一個人出生之后暴露在外的生物特征，因此它的隱私性并不像指掌紋、虹膜那樣強，因此人臉的采集并不像指掌紋采集那樣難以讓人接受。
直觀。我們判斷一個人是誰，通過看這個人的臉就是最直觀的方式，不像指掌紋、虹膜等需要相關領域專家才可以判別。
快速。從攝像頭監控區域進行人臉的采集是非常快速的，因為它的非干預性和非接觸性，讓人臉采集的時間大大縮短。
簡便。人臉采集前端設備——攝像頭隨處可見，它不是專用設備，因此簡單易操作。
可擴展性好。人臉識別的應用取決于對人臉數據的分析、處理和應用。它的采集端完全可以采用現有視頻監控系統的攝像設備。而后端應用的擴展性決定了人臉識別可以應用在出入控制、黑名單監控、人臉照片搜索等多領域。
二、人臉抓拍系統在鐵路視頻監控中的實戰應用
根據鐵道部發展計劃司、運輸局、公安局《關于加強鐵路客站安檢區域視頻監控系統建設的通知》的要求，某高鐵公安局首先在其中一個高鐵站對進站旅客進行面部特征與行李特征采集，提高安全水平。
在入站口安裝全景采集攝像機、人臉抓拍攝像機等設備，主要實現以下功能：
（1）通過人臉采集攝像機采集旅客人臉特寫照片；
（2）通過旅客面向采集攝像機采集旅客面向全景圖片；
（3）將以上信息關聯打包成一條記錄，存儲與數據庫服務器中。
后端通過數據庫服務器、中心管理服務器以及檢索服務器等實現對抓拍的旅客人臉進行實時建模，并對抓拍數據和視頻等相關內容進行綜合管理。同時提供基于人臉相似度的事后檢索，在發生安檢或者重大事件時，可以通過嫌疑人的人臉圖片進行數據庫人臉相似度檢索，檢索出與嫌疑人相似的人臉記錄，同時可以將檢索結果通過人臉抓拍時間和采集行李錄像的時間進行關聯，可以比較快捷的查出嫌疑人的行李等信息，提高辦案效率。
前端攝像機采用國內領先人臉抓拍機方案，人臉抓拍機內嵌人臉抓拍功能，能對圖像中的人臉進行自動抓拍和上傳，減輕網絡帶寬和后端服務器運算能力的壓力，減少視頻編解碼過程對圖像質量的損失，提升人臉圖像質量。
根據特定鐵路場所的環境特性，人臉抓拍機內嵌了人臉區域自動曝光功能，能夠根據外部不同場景以及光照變化自動控制調節曝光參數，確保在逆光等情況下抓拍人臉仍較為清晰。人臉抓拍機在能夠對經過設定區域的人員進行人臉檢測和人臉跟蹤，利用人臉質量評分算法能自動篩選出一張人的正面臉部信息最為清晰的人臉圖像作為該人員的抓拍圖像，并把人臉照片、抓拍地點、抓拍時間等信息上傳到人臉管理平臺進行存儲，進行統一存儲，以方便后期的檢索與查詢。
某高鐵站目前共設4個安檢通道，安檢通道的攝像機和補光安裝實例如下，其中攝像機裝在廣告箱內，左側為全景攝像機，右側為130萬高清人臉抓拍機；補光利用安檢門頂上的白光燈柱。（見圖1）
圖1 攝像機裝在廣告箱內
三、系統功能
1、實時抓拍、比對報警
系統可以根據需要把要布控人員的信息（包含姓名、性別、身份證號、家庭住址、人臉照片等信息）加入到黑名單數據庫。然后按照時間、地點、布控等級、相識度報警閾值等信息，對人員進行布防。系統對在安檢口的人員實時與黑名單數據庫中的人布控人員進行實時比對，如果人臉的相識度達到設定報警閥值，系統自動可通過聲音等方式進行預警，提醒監控管理人員。監控管理人員可以根據雙擊報警信息查看抓拍原圖和錄像進行核實。（見圖2）
圖2 實時抓拍、比對報警
2、歷史抓拍圖片查詢
選擇不同安檢口位置、時間段，查詢顯示該卡口位置在設定時間段內所有抓拍到的人臉圖片，點擊即可查看圖片具體信息（時間、地點、抓拍時全景圖片等）。該功能可以有效提升查找可疑人員是否進出過重點場所的卡口位置的時效。（見圖3）
圖3 歷史抓拍圖片查詢
3、人臉搜索
在系統中輸入待查詢的人臉照片，系統自動檢測出照片中的人臉信息并截取人臉，用戶選擇需要檢索的人臉后進行相似度、時間段等參數設置后在對應的人員信息庫內開始檢索，最后檢索出的相似人臉的結果會在界面上顯示出來，實現人員信息的快速確認。（見圖4）
圖4 人臉搜索
可根據公安部門抓捕到普通案事件嫌疑犯的人臉照片和CCIC庫中的在逃人員進行人臉檢索比對，或全國在逃人員庫（CCIC庫）進行人員信息的N:N方式比對檢索等方式，幫忙民警快速過濾該嫌疑犯是否還涉及其他案件的可能性。
4、比對報警記錄查詢
人臉抓拍系統在高鐵要道出入口的應用有著重要的意義，它彌補了傳統的安檢方式的不足，單純的依靠安檢人員查驗身份證核實身份，工作量大，繁瑣，速度緩慢。只能抽樣檢查弊端，可能造成可疑和社會不法分子逃之夭夭，對人民生命財產安全造成極大的威脅。（見圖5）
圖5 比對報警記錄查詢
由此可見，鐵路人臉識別系統的建設必將有助于打擊違法犯罪和消除治安隱患，減輕鐵路公安人員和服務人員的日常工作量，有效提高工作效率和服務質量，實現真正意義的科技強警，而且智能視頻分析技術的功能及應用要求被明確寫進了《鐵路綜合視頻監控系統技術規范》。恰是由于有了明文劃定，幾乎所有中國的高速鐵路都會用到視頻分析技術。跟著智能視頻分析技術被寫進規范，未來智能分析技術在鐵路領域的應用將越來越多。
（作者單位：杭州海康威視數字技術股份有限公司）
