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人脸识别技术在智慧城市建设中的深度应用
编辑:雁枫 [ 2017-10-12 16:06:43 ] 文章来源:数字标牌网
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一、人脸识别技术在智慧城市中的应用优势

人脸识别是基于人的脸部特征信息进行身份识别的一种生物识别技术,分为两个大类:一类是确认(verification),这是指定人脸图像与数据库中已存的该人图像比对的过程,回答“你是不是你”的问题;另一类是辨认(identification),这是指定人脸图像与数据库中已存的所有图像匹配的过程,回答“你是谁”的问题。人脸识别的过程主要分为以下三步:

1.人脸检测

人脸识别流程首先要完成的是对目标图片的扫描检测,确定画面中是否存在人脸,人脸的位置以及人脸的质量等信息。

2.关键点定位

人脸识别的第二步是人脸关键点定位,主要目的是确定眼睛、鼻子、嘴等核心区域的位置,为人脸识别做准备。

3.特征提取及比对

人脸识别的第三步是将人脸核心区域的特征值提取后,与人员底库中保存的人脸特征值计算比对,识别出人脸身份。

在实际生活中,人们通过对面部(人脸)的识别实现个体辨认,而非指纹、掌纹、虹膜等其他方式。因此,在众多生物特征识别技术中,人脸识别技术极具吸引力,因为它直观、自然,符合人类认知规律,它的优势在于直观性、识别速度快、非侵扰等。

(1)直观性突出

人脸识别技术的使用依据是人的面部图像,而人脸无疑是肉眼能够判别的最直观的信息源,“以貌取人”符合人类认知规律,同时也便于后期人工确认,具有再利用等明显优势。

(2)识别速度快

与其它生物识别技术相比,人脸识别属于自动识别技术,因其非干预性和非接触性,使采集时间大幅缩短,一秒内便可识别多次(人)。

(3)非侵扰,无需配合

人脸照片的采集可使用摄像头自动拍照,无须工作人员干预,也无须被采集者配合,只需以正常状态经过摄像头即可。

海康威视凭借雄厚的研发实力,完全自主研发人脸识别算法,并能快速响应行业个性化需求。产品系列全面,为用户提供一体化的解决方案,并且在不同领域均有多个成功案例,下面将对一些案例进行具体介绍。

二、人脸识别技术在智慧城市应用案例解析

人脸识别最开始运用于公安部门的案件侦破行为,如嫌疑目标追踪、后期刑侦等。当前人脸识别技术在智慧城市构建过程中的应用,主要包含以下几大类别:

1.刑侦破案

2017年5月18日至22日,在“矿晶之都”湖南郴州举行的第五届中国(湖南)国际矿物宝石博览会期间,当地公安部署的海康威视人脸识别系统发挥了关键作用。在保障期间,系统成功预警、比中348名重点人员(预警有效率达98%以上),并协助公安成功抓捕一名全国在逃人员。

海康威视人脸识别系统采用“前端智能采集+云端解析应用”的模式,对进入矿博会展馆的人员进行实时人脸抓拍、分析和建模,同时关联公安业务数据进行碰撞、比对、分析等信息化应用。

海康威视人脸识别系统改变了传统依靠人工排查的工作方式,推动公共安全领域人员管控由“事后被动侦查”向“事前分析预警、事中缉查布控、事后身份查询确认”的多元化应用转变。该系统在矿博会的出色应用,得到了市领导和郴州市公安局的高度肯定。

2.大型活动安保

2017年6月12日至18日,2017南亚东南亚国家商品展暨投资贸易洽谈会在昆明举办,来自全球86个国家和地区的4000余家企业参展,涉及19项系列活动,17个展馆8000个标准展位,50余万人次入场观展。

此次展会的安保任务时间紧、任务重,海康威视全力配合云南省厅和昆明市局任务部署,在集成商有力协助下,三天时间内完成了9个人员安检口、42套海康深眸人脸抓拍机以及6个车辆出入口,12套海康深眸车辆抓拍机的安装调试工作。并与省厅、市局的人脸&车脸识别系统打通,实现出入展会核心区域的人车管控。

商洽会期间,海康深眸人脸抓拍机共采集人脸图像973661张。人脸图像识别系统共预警重点人员405次,其中:抓获全国在逃人员5人,查获携带毒品的前科人员1人,发现并处置扒窃前科人员5人,查获冒用他人参展证入场人员1人,核查其他重点布控人员328人,馆内扒窃警情较去年同期下降70.8%。通过科技手段,有力地保障了商洽会的顺利召开。

 

图2:海康威视人脸识别系统在商洽会的应用情况

3.身份验证:智慧景区,刷脸入园

前不久,敦煌市鸣沙山月牙泉景区联合海康威视,干了一件“大事”:景区利用先进的人脸识别技术,让游客再次进入景区时,通过刷脸进行验证识别,认证成功即可二次入园。月牙泉景区这一创新做法,提升了景区的管理水平,也更好地服务于广大游客,获得了各方的一致好评。

当下,“智慧景区”是一个全新的命题,通过智能数据挖掘、高性能的信息处理等新技术,让景区管理、服务、营销变得更加简单,也更加人性化。而“刷脸入园”正是这样一种集智慧与便捷于一身的业务应用,除了上述月牙泉的二次入园应用之外,此方案也适用于如下场景:

(1)景区原住民刷脸入园人脸或人证(身份证)比对入园;

(2)景区员工、VIP刷脸入园;

(3)景区月票/季票/年票游客刷脸入园。

4.交通管理:人脸识别助力整治行人闯红灯

文明出行一直以来都是我们倡导的,国家对此更是有明确的法律规定,但行人闯红灯的现象依然存在。除一些行人的意识淡薄外,缺乏科技手段的监督亦是一大原因。机动车闯红灯可以通过抓拍系统自动识别取证,以扣分、罚款、教育等方式进行有效管理,但是行人、非机动车闯红灯取证较困难,缺乏行之有效的管理手段。

海康威视“人脸比对行人闯红灯交通管理报警系统”,是基于视频分析理解,对人脸进行检测、跟踪、特征提取和识别等技术在智能交通领域的全新综合应用。

通过海康神捕行人闯红灯检测一体机对闯红灯人员进行人脸抓拍、人脸特征的提取,并将数据送入后端海康脸谱人脸信息综合应用系统,实现人脸动态比对、实时预警等功能,路口前端安装显示信息大屏进行实时告警发布显示。整套系统融合了深度学习技术,加上深度智能产品“海康神捕+脸谱”相配合,实际应用中的准确率高。

山东、江苏交警部门率先运用这一科技手段来改善交通秩序,并得到了央视肯定,央视新闻频道在6月11、12日连续两天对此进行了报道。经过一段时间的实际应用,这两个案例都取得了良好成效:

在山东济南,自5月初启用人脸识别系统以来,已经抓取了6200多起闯红灯违法行为,除了罚款,闯红灯的人还将接受交通安全教育,被安排到路口执勤。江苏宿迁目前已在10个路口安装人脸识别系统,自5月中旬以来共曝光了580余次行人和非机动车闯红灯行为,人脸识别准确率超过90%。交警表示,通过一段时间的整治,路口秩序有了明显好转,也引起了人们对斑马线、停车线以及遵守红灯的重视,形成了良好的交通习惯。

海康威视人脸识别技术应用于交通管理,大大提高了闯红灯行为整治效率,同时也提升了交通的安全系数和城市的文明水平。

 

三、人脸识别技术在智慧城市中的应用疑难

近年来,随着深度学习方法和大数据的引入和发展,人脸识别技术取得了长足的进步。但在实际应用中,人脸具备的相似性和易变性以及当人脸数据量猛增时,人脸识别的效果会受到一定影响。

1.相似性

人类脸部存在相似性,不同个体之间的区别并不大,所有人脸的结构都相似,甚至人脸器官的结构外形也有很多相似点。如此特点利于通过人脸进行定位,但不利于用人脸区分个体。即有人脸是确定的,但明确知道这张脸是谁的存在一定困难。

2.易变性

人脸具有易变性的特征。人可以通过脸部变化产生大量表情;不同的观察角度,人脸的视觉图像也有较大差别。此外,人脸识别还受光照条件(如白天和夜晚,室内和室外等)、遮盖物(如口罩、墨镜、头发、胡须等)、年龄等多方面因素影响,尤其是在环境光照发生变化时,识别效果会急剧下降。

3.数据量巨大

当数据库中的人脸数据增至十万、百万以上时,识别的性能也会有一定程度下降,这些都限制了人脸识别技术在更复杂环境中的进一步使用,存在一定的局限性。因而,进一步提高算法对于光照、年龄等各种因素的鲁棒性是人脸识别技术亟待解决的问题。

5.计算难度大

更深更大的神经网络虽然带来了性能的大幅提升,但与此同时也使计算复杂度大为增加。在实际应用中有大量需求需在前端进行人脸识别,而前端(如移动终端)受限于能耗等原因,计算能力相对薄弱。即使是部署在计算中心或超算中心城市级别的应用,其需要处理的图像/视频数量也是极其庞大的。不论是边缘计算还是云计算的部署模式都要求人脸识别能在保持相对较高准确率的情况下,降低计算复杂性。

 

 


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