智慧校園人臉識別解決方案

1. 現狀

1.1. 項目背景

隨著經濟的發展，社會開放程度的提高，社會上的一些違法犯罪事件也日漸影響到學校校園。如何建立一個安全的校園環境，保障師生的學習、校園生活安全一直是教育部門和社會各界關注的焦點。校園安全問題，維系著社會的穩定，牽動著家庭的幸福，已成為全社會密切關注的話題，直接影響到和諧社會的建設。據社會調查顯示，造成學校安全事故發生的原因，很大一部分是由外來的侵害造成的，包括非法人員闖入、社會不良人員進入等給校園安全帶來極大危害。

為落實建設平安校園，桃源派出所在其轄區的六所學校（桃源小學、卓雅小學、南山外國語中學、南山國際學校、新安職業技術學院（包括校區和宿舍區）、南山文理實驗學校）建設人臉識別黑名單預警系統，在各校區的人員出入口，通過人臉識別系統將非法黑名單員識別出來，并在派出所的平臺進行預警，及時通知值班民警，及時阻斷危害事件發生，為智慧平安校園的建設提供強大助力，保障師生的學習、生活安全。

1.2. 項目需求

在桃源派出所轄區內的6所學校，均安裝有傳統的視頻監控系統，門禁系統等，以上系統只能做到事后查看和事后追蹤的效果，而采用人臉識別系統則可以將對校園有威脅的人員拒之門外，能做到事前預防，將涉及到校園安全的危險人員在入口出就能識別找出，智能化提升校園安全保護工作。?

2. 解決方案

2.1. 系統設計原則

? 經濟性

充分利用現有傳輸線路，通過合理的結構，盡可能減少新增投資;避免盲目追求最新技術，同時又要防止系統處理能力不夠;整個系統易用、實用、易于維護。

? 可靠性

采用可靠的軟硬件產品是保證系統可靠性的關鍵。系統應最大限度集成穩定且優秀的技術及組件，采用成熟技術以降低系統的不穩定性; 系統應該支持基于集群技術的負載均衡功能，保證系統核心應用有足夠的備份容錯，提高系統的可靠穩定性。

? 開放性

技術方案和軟件具有良好的互聯、互操作能力及升級能力，遵循最新的國際標準、國家標準和行業標準，遵循開放的原則。便于被更高層次的管理軟件集成。

? 先進性

系統技術水平保證先進性，符合當今計算機科學的發展潮流。系統軟件平臺、硬件平臺技術代表當今計算機技術發展的方向，并經實踐證明其有很強的實用性;開發單位有能力進行該項產品的持續性開發，可以保證該項技術不斷地更新并順利升級而維持系統的先進性。

? 可擴展性

系統結構易于擴充，以適應今后可能出現的較大任務負載。硬件平臺具有可升級性，當需要時可以通過設備擴展以提高系統的處理能力，從而保護原有投資。系統軟件應具有可擴充性。采用面向對象的結構設計，具有很強的靈活性、可操作性和可擴展性。完全模塊化的軟件架構使得在今后業務發生變化時，模塊的增加和對模塊的修改不應對其他模塊產生影響。

? 易用性

采用易熟悉的易于維護的系統平臺。可操作性及界面友好，充分考慮使用人員的特點，使數據處理工作簡單、方便、快捷。業務流程清晰，符合常規業務處理習慣。基于網絡架構，可以遠程配置管理，實施方便、維護方便。而系統軟件采用統一風格的軟件界面，操作方便,采用中文圖形界面。

? 全面性

系統能夠派出所提出的各項功能，符合需求中提出的所有基本要求，同時系統具備良好的兼容性和可擴展性，

2.2. 人臉識別技術簡介

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

人臉識別系統響應速度迅速，從比對到判定在1秒以內。是人工比對確認的數十倍。同時采用人像跟蹤技術，減少同一人的照片存儲數量，降低數據冗余與硬件設備的投資。較其他識別技術，人臉識別技術具有本質的區別：

? 自然性：適合視覺“以貌識人”的自然習慣；

? 隱蔽性：不被察覺對于一種識別方法也很重要，這會使該識別方法不令人反感，并且因為不容易引起人的注意而不容易被欺騙；

? 非接觸性：用戶不需要和設備直接接觸就能獲取人臉圖像；

? 非強制性：用戶不需要專門配合人臉采集設備，幾乎可以在無意識的狀態下就可獲取人臉圖像，這樣的取樣方式沒有“強制性”；

? 并發性：在實際應用場景下可以進行多個人臉的分揀、判斷及識別。

一個典型的人臉識別系統主要包括訓練過程和識別過程。訓練過程主要完成將已知人臉進行定位、特征提取與選擇、以及分類器的設計；識別過程則完成將未知圖片進行處理，并最終識別出身份的分類和決策。其工作流程如圖所示

2.3. 系統概述

本系統擬在6個校區和宿舍區的大門人員出入口，安裝人臉識別系統，系統包含兩個攝像頭，可用于抓拍識別進、出兩個方向的人員，并將前端的連個攝像機頭通過網絡傳輸到各自校區的監控機房內，接入到人臉識別主機，在通過互聯網經所有的數據傳輸到桃源派出所指揮中心。

如上圖所示，各校區和宿舍區的人員出入通道，出、入方向各安裝一臺攝像機，在保安室安裝1臺人臉識別主機和1臺 NVR，通過校區內的網絡連接到校區機房的交換機內，并通過互聯將人臉識別主機的識別結果傳輸到桃源派出所的平臺上，供派出所統一管理指揮。

攝像機給視頻門禁設備提供訪問權限，供其獲取視頻流。

人臉識別主機同時將識別結果通過互聯網傳輸給視頻門禁平臺，給視頻門禁平臺提供上行/下行數據協議，由視頻門禁平臺管理人臉識別主機，包括管理黑名單人員，獲取比對結果，設備數據上傳等。

在NVR存儲攝像頭的監控視頻，最低存儲3個月。同時，NVR接入高點監控攝像機，為其提供存儲。

2.4. 系統流程

人臉識別黑名單預警系統業務流程，出入口攝像機采集視頻區域內的人臉圖像，與黑名單庫內的人員模板進行比對，比對成功則向派出所的平臺發出預警信息，并彈窗提示，同時保存現場照片和識別記錄，流程圖如下：

具體工作流程如下：

(1) 通視頻門禁平臺向校區和宿舍區的人臉識別主機下發黑名單人員信息，建立預警人員模板庫；

(2) 行人進入校區和宿舍區人員通道的人臉識別區域，人臉識別主機將自動識別人員，并從視頻流中抽取一張人臉；

(3) 人臉識別主機將抓拍頭像與數據庫中預警人員人臉庫照片進行比對；

(4) 比對一致，向視頻門禁平臺和派出所管理平臺推送預警信息，提醒工作人員。

2.5. 點位設計