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浅谈人脸识别技术在公安实时识别监控系统中的应用
　　[摘 要]当前，随着科学技术的不断提高和人口数量的不断增加，犯罪形势也越来越严峻，在这种情况下，采用人脸自动识别技术进行实时监控并及时应用于公安工作当中，以维护稳定和精确打击犯罪分子，提高公安民警工作效率，成为公安机关急需解决的问题。人脸实时识别监控系统在使用时，依据人面像本身所固有的生理特征，利用图像处理技术和模式识别的方法来达到身份验证和识别报警的目的。 中国论文网 /1/view-7446917.htm　　[关键词]人脸识别 公安 实时监控应用 　　中图分类号：TP391.41 文献标识码：A 文章编号：X（8-01 　　引言 　　进入21世纪以来，以互联网为标志的信息技术飞速发展，为社会经济发展带来深刻的变革。信息技术在推动经济社会发展的同时，也为敌对势力和敌对分子进行渗透破坏活动、为犯罪分子实施作案提供了便捷， 更为各类暴力恐怖突发事件和敏感、有害信息的快速传播、扩大影响创造了条件。在社会信息化的大背景下，传统的利用人工识别的工作模式显然已经无法适应形势和任务的需要，迫切需要人脸自动识别技术进行实时监控应用于公安工作当中。我国人口众多，幅员辽阔，犯罪分子流动性较强，情况比较复杂，采用人脸实时识别监控系统在使用时，依据人面部本身所固有的生理特征，利用图像处理技术和模式识别的方法来达到身份验证和识别报警的目的。 　　1 人脸识别技术简介 　　人脸识别技术即基于人的脸部特征，对输入的人脸图像或者视频流进行分析，首先判断其是否存在人脸，如果存在人脸，则进一步给出每个脸的位置、大小和各个主要面部器官的位置信息。并依据这些信息，进一步提取每个人脸中所蕴涵的身份特征，并将其与已知的人脸进行对比，从而识别每个人脸的身份。 　　结合公安实际工作需求，将人脸识别技术应用到公安实时监控系统中，通过人脸检测和定位即对于给定的一幅图像检测图像中是否有人脸若有则确定其在图像中的位置并从背景中分割出来。进一步对已建立的人脸数据库进行比对识别被检测到的人脸身份。人脸识别技术还更多的应用在机场、海关、银行、商场、计算机中心、车站、码头、研究院所、监狱等场所的监控中。随着国际恐怖主义日益猖獗，各种恶性事件不断发生，加强安全已经成为当务之急，因此在重要的关口、部门及人群密集的重要部位，使用人脸识别系统对目标嫌疑人进行比对、锁定和报警，已经成为公共安全领域新的需要。 　　2 人脸实时识别监控系统需求分析 　　我国人口众多，幅员辽阔，犯罪分子流动性较强，尤其近年来流窜作案呈高发态势，暴力恐怖事件向内地转移，维稳态势和犯罪形势也越来越严峻。在公安侦查工作当中，人脸实时识别监控系统旨在对监控范围内的人脸进行检测和分析，继而确定犯罪嫌疑人员的身份。若被检测对象为目标对象，系统自动预警告知，可用于机场、车站、银行等公共布点监控场所。借助实时再现监控系统还能实时记录监控图像，这样极大地方便了事后追溯回放查看，为案例分析提供了有力的证据。 　　人脸实时识别监控系统，将人脸识别技术融合到数字录像监控系统中，使监控系统具备智能化功能，在监控录像过程中，自动地从动态视频流中捕捉人的面像，从周围背景中抽取出来，保存清晰的正面头像，存档备查，为监控录像建立起面像索引。人脸识别数字录像监控系统把动态的视频录像变为静态清晰的正面头像保存，排除了人力的疲劳和疏忽，易于回查。一旦需要查找某人的录像记录，只需根据所需查找人的照片，采用人脸识别检索技术，即可查出该目标出现的时间、地点，并回放当时、当地相应的录像记录。为维护安全、防范犯罪和侦察破案提供有利的条件。 　　3 人脸图像采集 　　采集和处理数字图像数据信息就是该系统中一个重要的环节。在人脸实时识别监控系统中，人脸图像的采集工作过程是实现该系统的前提条件，而且采集到的人脸图像质量对后续处理工作尤为重要。 　　3.2 软件系统硬件组成 　　系统硬件的选择需要考虑多方面因素，但最根本的还是要根据该系统所要实现和达到的性能指标和应用效果来选择该系统的硬件配置。人脸实时识别监控系统的硬件组成主要包括：计算机、摄像头和图像采集卡共三个组成部分。 　　4 人脸特征提取与匹配识别技术研究 　　人脸识别系统中人脸特征提取方法是识别模块的核心部分，极为重要。以数据分析的角度来看，人脸图像的数据空间维数通常比较大，而且这些数据之间有很强的相关性，包含有较多的冗余信息，所以研究有效的特征提取方法以此来降低人脸图像特征的维数也显得非常重要。 　　根据人脸识别技术中人脸特征的不同，从而可以将人脸特征提取和匹配识别分为以下几类： 　　4.1 基于几何特征的人脸识别技术 　　人脸的几何特征，就是指人脸各个部件的几何形状、尺寸以及面部特征点在整个面部中的相对位置。基于几何特征的人脸识别技术方法就是在获取人脸图像中显著特征的在人脸中的相对位置及其参数的基础上进行识别的方法，这种方法比较直观和容易理解。其中经常采用的特征就是面部各个器官的局部形状以及其它各个器官之间的相对位置等。基于几何特征的人脸识别准确率比较依赖脸部特征提取的准确性，而这种方法存在特征提取条件困难、还容易受头部姿态的变化影响等缺点。 　　4.2 基于模型的人脸识别技术 　　基于模型的人脸识别技术是现有人脸识别技术发展的一个重要方向。这种技术的核心思想就是在一种局部点模型匹配的基础之上，再利用统计模型对准备识别的人脸形状进行一定约束，从而就转化为一个优化过程的问题，期望最终优化至符合实际的人脸形状。 　　4.3 基于人脸整体特征的人脸识别方法 　　提取人脸的整体特征作为人脸识别特征的方法是一种非常经典的人脸识别方法，就是将人脸用代数特征矢量来表示，其代数特征是通过代数变换和矩阵分解图像的数据而提取出来的。该方法从整体上捕捉和描述人脸特征，其具有特征提取简单、准确度高等优点。 　　4.4 人脸特征匹配 　　人脸识别技术当中的两个非常重要问题就是特征提取和特征匹配。前面我们已经简要介绍了人脸特征的几种分类。其实，人脸特征匹配过程就是人脸的分类比对过程，根据已知特征进行分类建库，再寻找匹配相同特征的人脸就是符合公安实际应用的人脸特征匹配过程。 　　5 人脸实时识别监控系统的主要构成 　　人脸实时识别监控系统主要分成采集和搜索两大部分，在建立数据库和前端图像采集设备之后，再通人脸识别模块等组成完整的人脸实时识别监控系统。 　　6 总结与展望 　　人脸识别技术和监控系统的这一结合，两个互无干系的技术和应用偶然走到一起，谁都没有事先为对方留有支持的余地，而且又都不大可能去为对方改变，因为彼此发展的方向本来不同，对方又不足以构成自己的全部。因此人脸识别和视频监控就像两个不平行的直线，在这一点相交后仍然会继续前行互相偏离。 　　所以说人脸识别技术是会进一步成熟和改善，但是这个进程却基本上不会改善上面提到的那些应用限制。实时人脸监控的应用时机就是现在，等待无益，不然这次前无古人后无来者的科技结合就会被奢侈的浪费。当然，在目前的基础上如何更好的对两者进行无缝集成，还是需要人脸识别和视频监控业界共同努力，让信息时代的公安工作更加精彩。 　　参考文献 　　[1] 山世光，人脸识别理论与应用研究。信息技术快报，-20. 　　[2] 王宏伟，人脸识别技术的研究与应用：[硕士学位论文]，浙江大学，2002. 　　[3] 刘兆军 基于人脸识别的考勤系统的设计与实现：[硕士学位论文]，四川电子科技大学，2010. 　　[4] 张玉婷，生物识别技术：科技新高度。人民公安报，（7）.
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如果要筛选出一个近期热词十佳榜单，那么“刷脸”一定位列其中。这段时间，“刷脸”成为网络热词，各种刷脸进站、刷脸取款、刷脸支付、机场刷脸的新闻不绝于耳。尤其是在今年苹果发布会和云栖大会上，更是出尽了风头。
&&&&这几天，人脸识别技术的又一则消息引发了大量的关注。据彭博社报道，俄罗斯莫斯科市准备在全市17万个闭路监控摄像头中引入人脸识别技术，以便快速锁定罪犯，提升城市的安全。
&&&&报道显示，莫斯科所采用的人脸识别技术，来自俄罗斯本土公司-Tech.LabLtd。据报道，这家俄罗斯公司的画面识别技术之前已经得到了美国商务部和华盛顿大学的认可。据相关官员介绍，这家公司的技术能够从俄罗斯内政部的罪犯数据库中获得画面信息，并且和监控摄像头进行比对，从而发现嫌疑人目标。今年初，这一系统进行了为期六个月的测试，结果监控摄像头发现了俄罗斯联邦政府通缉的六名重要犯罪嫌疑人。
&&&&“摄像监控+人脸识别”究竟靠谱不靠谱？
&&&&众所周知，经过多年发展，人脸识别技术已经有了长足的进步。目前人脸识别已经在人们衣食住行的各个领域发力，迎来运用的“井喷期”。而莫斯科的这项举措，也预示着公共监控摄像+人脸识别成为可能。但是，在伦敦的一则新闻，却又为这件事带来了一定的变数。
&&&&10月23日消息，当伦敦警察最近试验一个全新的面部识别系统时，他们犯了一个令人担忧而且令人尴尬的错误。在诺丁山狂欢节上，这项技术将大约35位参加狂欢节活动的居民与已知的嫌犯进行了错误的匹配，导致一人被误认为是罪犯而遭到逮捕。
&&&&而这则新闻的的出现，也让“摄像监控+人脸识别”不靠谱的说法甚嚣尘上。众所周知，以摄像头为基础的视觉监控系统被认为能够带来一个更加安全和稳定的社会。但是自动视觉监控仍然受限于环境，在相对受控的环境之下，这样的尝试已经取得了较大的成功，比如探测财产的非法入侵，统计通过特定大门的人员数量或者对车牌的识别，这些工作都能够准确的完成。但是分析一群人的视频或者在一条公共街道上识别个体则变得特别复杂，而且成功率似乎也不是那么高，因为户外场景的变化非常频繁，户外环境非常的复杂。所以，这也让不少人对“摄像监控+人脸识别”表示了怀疑。
&&&&“摄像监控+人脸识别”现实的困境
&&&&事实上“摄像监控+人脸识别”确实也存在现实的困境。上文中所提到的识别率的问题便是其中之一。上文中提到的莫斯科所使用的人脸识别技术来源公司-Tech.LabLtd，其真正实现的识别率也只在七成左右，更别提伦敦犯下的令人啼笑皆非的错误了。
&&&&而除此之外，“摄像监控+人脸识别”还有一个更为现实的困境，那就是成本。据相关官员介绍，莫斯科市政府过去每年拿出大约8600万美元的资金维护闭路监控系统，如果在所有的摄像头上部署人脸识别系统，将导致维护成本增加两倍。由于成本所限，莫斯科只会在最需要的地区部署人脸识别系统。至少翻倍的成本，对于政府来说是一个十足难题。
&&&&除了成本和识别率的问题之外，“摄像监控+人脸识别”还有一个不得不面对的问题――那就是隐私泄露。有专家表示，这样的系统将引发有关个人隐私保护的担忧。如果有外部的黑客攻破了这个人脸识别系统，黑客将很容易获取普通人生活的各种信息，比如居住在哪里，每天都去哪里，途经的路线如何等。综上，识别率、成本、隐私泄露等问题为“摄像监控+人脸识别”未来的发展蒙上了一层阴影。
&&&&然而，虽然存在种种问题与困难，但是从一定意义上来讲，“摄像监控+人脸识别”却是一件不得不为之的事情。不久前，央视综合频道播出《辉煌中国》系列纪录片第五集，提到：中国已经建成世界上最大的网－－＂中国天网＂，视频镜头超过2000万个。这样庞大的数据量，如果单纯通过警察的力量，几乎不可能对庞大的视频数据进行处理。因此，更为智能的分析方式就成为了必要。
&&&&显而易见，从各种技术的角度来看的话，能够对被识别对象进行被动的远距离识别的人脸识别技术，相对于其他的识别方式来说，人脸识别确实有着非常明显的优势。而且，对于“摄像监控+人脸识别”来说，上文中提到的所存在的困境，也都并不是不可调和，无从化解的。识别率过低的问题，随着技术的不算发展必然能够解决；隐私泄露的问题，只要有配套的政策限制，也不是问题；而成本问题则随着技术的提升与政策双管齐下，必然也能获得较好的解决。所以说，对于“摄像监控+人脸识别”来说，并没完全无法解决的难题存在。
&&&&慧聪安防网总结
&&&&人脸识别技术的发展与应用近几年取得了长足的发展。“摄像监控+人脸识别”的发展为公共监控的发展及人脸识别技术的应用又提出了更大的可能性。但是，不可否认在当前的应用来说，表现并不是很完美，所以就现阶段的“摄像监控+人脸识别”究竟靠谱不靠谱，也是公说公有理婆说婆有理。但是小编坚信，历史的车轮滚滚而来，在不久的将来，曾经那些困扰我们的难题终将成为过眼云烟。责任编辑：钟娟娟
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人脸监控产品能对多路摄像头监控范围内的多个人脸同时进行 检测、跟踪并与大规模人脸数据库进行实时比对，实现快速身份识别，可提供24 小时监控与预警。人脸监控产品极大提升了传统视频监控的预警功能和智能化程 度，拓展了人脸识别技术的应用空间，对反恐、追逃等有重要意义。可广泛应用 于各类重点场所，如：车站、机场、海关、银行、政府机关、商场、酒店等。(三) 产品构成人脸监控产品由动态人脸识别预警端、黑名单库管理端构成：1) 动态人脸识别预警端：检测视频中人脸信息，提取人脸特征，并进行黑白名单，VIP名单比对输出预警信息。2) 黑白名单管理端构成：存储注册人员信息，可支持十万级人员信息存储，查询历史报警记录及人员、设备等信息。(四) 性能参数
序号 类别 技术参数1 人脸检测率 大于 99.9% （距离 4-6 米）2 注册时间 小于1秒3 匹配模式 1:N4 人脸注册方式 证件照片，数码照片，或视频照片5 人脸识别率 大于 95% （距离 3-7 米、正面脸相小于20 度、稳定光照下）6 图像格式 支持所有的 windows 图像文件格式(五) 产品特点1) 性能卓越、系统可靠&61656; 识别准确度高、速度快，百万级数据库，即时报警&61656; 多人脸实时监测：能同时检测和识别同一监控视频中的 多个人脸&61656; 抗干扰性强：独有的光线、背景、饰物处理技术，使识 别的准确度受到光线、背景、饰物的影响最小2) 管理简单、操作灵活&61656; 界面友好：可视化报警管理、图形化监控列表管理&61656; 兼容性强：能与公安系统现有多种数据库对接&61656; 集中管理：采用分布式架构，对多路摄像头进行集中管理(六) 产品使用步骤：首先在Windows系统平台安装人脸识别程序，电脑上插入USB硬件加密狗（Ukey），然后解压安装程序便可，安装包里面所有的运行环境和驱动都已打包好自动解压安装，软件安装非常简单方便快捷灵活。 一、黑白名单人脸识别预警端1) 人脸识别预警端首页：导航指向四个页面：布防设置、人员名单查询、记录查看、系统设置、系统重启。本系统可切换两种预警界面切换： （图一）如图一所示，实时视频流支持4路摄像机视频画面，右侧实时报警信息显示，下方显示报警信息显示，双击其中的一个通道界面可放大此画面，再次双击可切换回4通道界面，可在后台设置是否选择预警提示声音。 （图二）图二所示，本界面不显示抓拍的人脸信息，只显示对比成功的记录，双击其中的一个通道界面可放大此画面，再次双击可切换回4通道界面，可在后台设置是否选择预警提示声音。 （图三）2) 布防设置：&61656; 当前状态：分为两种状态布防和撤防。布防表示启用摄像机并进行人脸识别操作；撤防表示摄像机未启动不进行人脸识别操作。&61656; 摄像机类型：可选择本地摄像支持USB、海康及大华中兴，宇视等网络IP摄像机和支持RTSP协议的摄像机。&61656; USB下标：USB下标表示USB的编号，如果电脑上有一个USB摄像机则摄像机下标是0，如果有两个摄像机则下标分别是0和1，多个摄像机以此类推。&61656; 分辨率：此设置相机的分辨率需跟系统设置分辨率一致。&61656; 端口号：表示支持RTSP协议的摄像机，RTSP端口。本系统由于仅支持海康和大华网络IP摄像机，则RSTP端口多数情况下默认是554，如果有特殊的端口号请根据实际RTSP端口设置。&61656; 登陆用户名：此配置为相机出厂登陆账号。&61656; 登陆密码：此设置为摄像机的登陆密码或当前修改的相机密码。&61656; 对比阈值：根据现场使用环境可设置人脸阈值一般设置（0~1），建议阈值0.65，相似度阈值越高，报警显示的结果越精准，根据现场环境和要求设置。&61656; 两眼之间间距：表示最小可对比的人脸大小，可根据摄像机的性能，镜头焦距的远近调整。&61656; 人脸框：如设置显示人脸框画面可显示抓拍的人脸框，也可设置不显示，只是显示实时的视频流。3) 记录查看：人脸识别预警端，支持简易的黑名单查询功能，查询条件支持人员编号和人员名称查询。 （图四）本系统也可导出识别的记录，存放在指定的文件夹中， 4) 系统设置：系统设置主要进行人脸抓拍的相关设置。&61656; 可选择是否保存抓拍到的人脸照片。&61656; 可选择图片保存的位置和文件夹&61656; 可修改主页面2上面的服务器电话等信息，方便客户有问题是随时与技术维 护人员联系。&61656; 可选择是否开启报警声音&61656; 可选择主界面的样式，有两种可选择。 （图六）5) 系统重启：系统配置完摄像头和主界面等信息后，重启系统，所配置的信息才算完成，系统运行正常。
（图七）二、黑名单库管理端：1) 首页面导航包含：人员注册、批量注册、人脸库管理、识别记录查询、布防设置、系统初始化6个人模块。 （图八）2) 人员注册模块：人员注册模块支持照片和USB摄像头拍照两种注册方式，建议注册照片为本人近期照，人员注册信息可标注为VIP名单，黑名单，白名单，方便后期报表导出后查看识别结果等信息。 （图九）3) 批量注册：批量注册可以将大量的黑名单照片进行一次性批量注册，系统自动编号人员信息. （图十）4) 人脸库管理：人脸库管理支持照片查询和普通条件搜索，其中图片搜索可现实图片的相似度从高到底排序，右边信息列表支持右键删除黑名单功能。
（图十一）5）识别记录查询：支持编号、日期和识别通道查询。 （图十二）6）后台布防设置：后台摄像头配置的方式与前端设置方式一样，详情参考图三。 （图十三）7）系统初始化功能：主要设置识别记录和名单库人脸的初始化操作。 &61656;
初始化识别记录后，库中所有的VIP，黑白名单等记录清零。&61656;
初始化人脸库后，库中所有的人脸信息清零，（VIP，黑白名单）等，清零后前端抓到到人脸信息后只抓拍，不做比对，没有报警提示对比源，慎重删除，可选择在人脸库管理选项中逐一删除。 （图十四）配置主机和摄像头架设建议：建议硬件配置和架构图。&61656; 主机服务器硬件配置，标清720P建议两核CUP处理一路，高清1080P建议四核处理一路，建议内存4G以上，硬盘大小250G以上。&61656; 摄像头高度和配置，建议架设高度在2.2米--2.5之间，特殊高度环境根基高度和下面的配置图做调整。&61656; 摄像机镜头的配置，根据识别焦距的远近可选择镜头的大小，焦距数字越小 识别范围越宽，识别距离近；焦距数据越大，识别范围越窄，识别距离越远。&61656; 一般建议8--12mm的手动可变焦镜头，具体根据现场环境做调整选择。a. 图：（摄像机架设配置建议表） b. 图：（模拟监控场景图）
（七）应用领域和价值 动态人脸识别算法。计划应用于公安、航空、港口、海关、银行、大型企事业单位、大型会议活动、高端会所、重要的街道、码头等场所的安全防范，将为当前复杂国内外安全形势下的安全保卫、安全防范带来革命性的变革。&&&&
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FaceVisa服务过城市建设项目还有公安系统，应该是有做人脸识别安防监控的经验的。
采纳率：73%
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全国第一家把人脸识别技术和安全防范技术相结合的专业安防软件开发企业，北京众智益华科技有限公司这家公司的技术与其他同类公司主要不同在于四个方面：一，安防行业使用的人脸识别系统大多数是动态识别，是通过监控摄像头进行动态采集实时图像来与数据库预存的模型进行比对，然后实时启动报警预案；而传统的人脸识别系统大多数是使用静态图片与数据库中的模型比对，显示出相似度相近的结果。二，与安防技术相结合的系统，具有和安防监控系统天生的兼容性，可以与传统的视频监控系统、报警系统无缝连接，避免客户的重复投资。三，与安防技术相结合的人脸识别系统，继承了安防行业本来具备的各种安全防范报警预案。四，安防行业应用环境复杂，因此应用在安防行业的人脸识别系统必须具备很好的自然光线适应性，传统的采用近红外技术的人脸识别很难在安防领域应用。因此要想在安防行业得到更好的应用就必须结合安防行业的特点进行专业优化。
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