文/孫建偉 上海云思智慧信息技術(shù)有限公司產(chǎn)品研發(fā)中心首席架構(gòu)師

　　當(dāng)前人臉識(shí)別已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，像刷臉辦卡、遠(yuǎn)程貸款、自主開(kāi)戶、人臉支付、人臉考勤、人臉門禁、刷臉登錄等應(yīng)用已逐步融入到人們的工作、生活中。這些應(yīng)用一般以手機(jī)、平板、USB攝像頭作為人臉捕獲設(shè)備，近距離捕獲高清正臉照，在捕獲人臉時(shí)會(huì)有較強(qiáng)的人機(jī)交互，如捕獲的人臉會(huì)呈現(xiàn)在對(duì)應(yīng)的手機(jī)、平板或電腦顯示屏上，也會(huì)在屏幕上指示相關(guān)操作。然而有些應(yīng)用場(chǎng)景因人流量較大，對(duì)單人的識(shí)別時(shí)間有較高的要求，如果通過(guò)增加人臉采集設(shè)備與識(shí)別設(shè)備勢(shì)必對(duì)場(chǎng)地、成本提出更高的要求；另外從用戶體驗(yàn)的角度考慮，不是所有的應(yīng)用都需要較強(qiáng)的人機(jī)交互，弱化人機(jī)交互或無(wú)人機(jī)交互會(huì)很大程度上提升用戶體驗(yàn)。本文闡述的無(wú)感人臉識(shí)別可解決大流量和消除人機(jī)交互，只需提升后端的算力即可提高人流量的上限。通過(guò)多個(gè)人臉采集設(shè)備（一般為監(jiān)控?cái)z像頭）從不同距離和角度捕獲人臉圖片，再通過(guò)軌跡融合、人臉圖片質(zhì)量評(píng)估選出較優(yōu)人臉圖片進(jìn)行識(shí)別，使得在低照度、低分辨率時(shí)也能有較高的識(shí)別率。系統(tǒng)的識(shí)別率隨引入系統(tǒng)的人臉采集設(shè)備的數(shù)量增加而指數(shù)級(jí)提升，這主要是因?yàn)橄到y(tǒng)類同并聯(lián)系統(tǒng)構(gòu)建而成。

　　打造無(wú)感出入口

　　科技日新月異，人工智能、深度學(xué)習(xí)已經(jīng)應(yīng)用到工作、生活的方方面面。人臉識(shí)別因其應(yīng)用性較強(qiáng)更是得到廣泛應(yīng)用，在深入應(yīng)用后用戶對(duì)人臉識(shí)別的需求也逐步提高，而無(wú)感人臉識(shí)別就是從用戶體驗(yàn)、交互時(shí)間、人流量、實(shí)施場(chǎng)地等方面考慮提出的，以滿足用戶更加豐富的需求。無(wú)感人臉識(shí)別應(yīng)用推薦無(wú)人機(jī)交互或弱人機(jī)交互的方式為用戶提供服務(wù)，人員無(wú)需任何智能設(shè)備的使用經(jīng)驗(yàn)，也不需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行一些學(xué)習(xí)，不同年齡、不同教育背景的用戶都能獲得相同的用戶體驗(yàn)，可以說(shuō)用戶在使用無(wú)感人臉識(shí)別時(shí)幾乎感覺(jué)不到系統(tǒng)的存在。因無(wú)需人機(jī)交互或弱人機(jī)交互，故此交互時(shí)間接近為零，人員通過(guò)人臉采集點(diǎn)無(wú)需停頓、對(duì)視人臉采集設(shè)備，只需正常行走通過(guò)即可。一般通過(guò)人臉閘機(jī)或人臉考勤機(jī)時(shí)需要一一通行，當(dāng)人流量大時(shí)會(huì)出現(xiàn)大量人員的滯留等待，而無(wú)感人臉識(shí)別可應(yīng)對(duì)大人流量，只需增加算力和采集設(shè)備。另外無(wú)感人臉識(shí)別對(duì)實(shí)施場(chǎng)地要求較低，不需要安裝人臉閘機(jī)或定點(diǎn)的人臉面板機(jī)，可選擇在人員通行的過(guò)道頂棚、角落或大門內(nèi)則等處安裝槍機(jī)、球機(jī)進(jìn)行人臉采集并實(shí)現(xiàn)無(wú)感人臉識(shí)別，這樣使得設(shè)備不用安裝在人員過(guò)道或固定的人臉采集點(diǎn)處，從而不影響人員正常通行?？梢?jiàn)無(wú)感人臉識(shí)別對(duì)實(shí)施場(chǎng)地的要求更低，人臉采集設(shè)備安裝位置的選擇余地更多。

　　無(wú)感人臉識(shí)別在人員通行的過(guò)道頂棚、角落或大門內(nèi)則安裝若干人臉采集設(shè)備，人臉采集設(shè)備的數(shù)量以捕獲的畫面能覆蓋所有區(qū)域?yàn)榧眩话阌?臺(tái)人臉采集設(shè)備即可滿足需求，每臺(tái)人臉采集設(shè)備可獨(dú)立完成人臉采集以及跟蹤，并標(biāo)識(shí)每個(gè)進(jìn)入畫面的人員。捕獲的人臉先進(jìn)行人臉圖片質(zhì)量評(píng)估，如得分滿足要求，則按一定的策略進(jìn)行優(yōu)選，并在一個(gè)周期內(nèi)輸出一張較優(yōu)的人臉用于后續(xù)識(shí)別。人臉采集設(shè)備優(yōu)選出的人臉圖將匯總至后端服務(wù)器中，服務(wù)端將多個(gè)采集設(shè)備的人臉圖進(jìn)行融合，對(duì)未識(shí)別的人臉進(jìn)行對(duì)比、識(shí)別，識(shí)別結(jié)果將回傳至人臉采集設(shè)備，人臉設(shè)備將由此確定是否需要繼續(xù)進(jìn)行優(yōu)選。

　　使用多源融合提升系統(tǒng)魯棒性

　　如果多個(gè)人臉采集設(shè)備采集的人臉各自進(jìn)行對(duì)比、識(shí)別，這將會(huì)浪費(fèi)前端人臉采集設(shè)備和后端服務(wù)器的算力，也會(huì)產(chǎn)生冗余的通行記錄，同時(shí)也會(huì)提高系統(tǒng)的誤識(shí)別率。引入多源融合將多個(gè)人臉采集設(shè)備采集的人臉進(jìn)行融合，也就是將進(jìn)入不同畫面的相同的人員進(jìn)行關(guān)聯(lián)，進(jìn)而后端服務(wù)器可以統(tǒng)一對(duì)比、識(shí)別，各采集設(shè)備共享識(shí)別結(jié)果。由于不同的設(shè)備的安裝角度，在多個(gè)采集設(shè)備中優(yōu)選可以得到得分更高的清晰正臉照，清晰正臉照更利于對(duì)比、識(shí)別，從而降低系統(tǒng)的整體誤識(shí)別率，提高系統(tǒng)的識(shí)別率。從并聯(lián)系統(tǒng)的可靠性計(jì)算公式可得（如單系統(tǒng)的可靠性為90%，則三重并聯(lián)系統(tǒng)的可靠度為99.9%），多源融合后系統(tǒng)的整體識(shí)別率將以指數(shù)方式提高。

　　出入在海量人流下的應(yīng)對(duì)

　　無(wú)論是辦公樓宇還是廠區(qū)，上下班時(shí)間點(diǎn)的人流量都會(huì)比較大，如100人集中辦公的工作區(qū)在上下班時(shí)間點(diǎn)會(huì)出現(xiàn)5~10人的人流峰值，而幾萬(wàn)人的廠區(qū)更是會(huì)出現(xiàn)幾十上百的人流峰值。出現(xiàn)人流峰值對(duì)系統(tǒng)會(huì)有相當(dāng)大的沖擊，一般表現(xiàn)為來(lái)人漏拍、誤識(shí)別為其他人員，來(lái)人漏拍主要是算力不足，無(wú)法在人員行進(jìn)過(guò)采集點(diǎn)的時(shí)間內(nèi)捕獲且對(duì)比、識(shí)別人臉。誤識(shí)別也主要因算力不足，無(wú)法優(yōu)選出較為清晰的正臉照而造成人流峰值時(shí)誤識(shí)別率變高。

　　應(yīng)對(duì)人流峰值沖擊最為簡(jiǎn)單的方法是增加算力，包括前端人臉采集設(shè)備和后端服務(wù)器資源，很顯然這種方法會(huì)直接增加系統(tǒng)的投入成本，一般建議前后端算力資源配為均化流量后消耗50~80%的資源可完成計(jì)算任務(wù)為佳，簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)設(shè)備的平均CPU使用率為50~80%即可。另外一種行之有效的方法是優(yōu)化資源使用配置，優(yōu)化資源使用配置的主要思想有：算力因盡量保證均分到每個(gè)來(lái)人；如果捕獲的圖片經(jīng)評(píng)估不滿足最低得分則應(yīng)該盡早排除；系統(tǒng)應(yīng)該開(kāi)設(shè)一個(gè)合適的任務(wù)緩沖池來(lái)緩解峰值沖擊帶來(lái)的問(wèn)題。

　　引入邊緣計(jì)算優(yōu)化系統(tǒng)

　　邊緣計(jì)算有不少優(yōu)點(diǎn)，如：減少數(shù)據(jù)傳輸開(kāi)銷、充分利用前端設(shè)備算力節(jié)省成本、部署更加靈活性、提高系統(tǒng)的整體魯棒性。無(wú)感人臉識(shí)別推薦向采集設(shè)備方向轉(zhuǎn)移計(jì)算任務(wù)，或者在采集設(shè)備就近構(gòu)建邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)。向采集設(shè)備方向轉(zhuǎn)移的計(jì)算任務(wù)又可以分為只檢測(cè)和檢測(cè)、識(shí)別同時(shí)完成兩種。只檢測(cè)的完成人臉捕獲、人臉圖形質(zhì)量檢查、人臉跟蹤這三項(xiàng)任務(wù)。檢測(cè)、識(shí)別在采集設(shè)備中同時(shí)完成的則需要完成人臉捕獲、人臉圖形質(zhì)量檢查、人臉跟蹤的同時(shí)做人臉對(duì)比、人臉識(shí)別，前者向上級(jí)計(jì)算節(jié)點(diǎn)或服務(wù)器推送人臉圖片、跟蹤信息以及人臉圖片質(zhì)量信息。后者上級(jí)計(jì)算節(jié)點(diǎn)或服務(wù)器推送人臉圖片、跟蹤信息、識(shí)別結(jié)果（如為注冊(cè)人員則返回標(biāo)識(shí)，否則標(biāo)注為陌生人）。在采集設(shè)備就近構(gòu)建邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)的方案對(duì)采集設(shè)備的要求較低，采集設(shè)備只需提供視頻流，邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)收到采集設(shè)備的視頻流后做后續(xù)任務(wù)。后續(xù)任務(wù)包括：人臉捕獲、人臉圖形質(zhì)量檢查、人臉跟蹤、人臉對(duì)比、人臉識(shí)別，當(dāng)然人臉對(duì)比、人臉識(shí)別根據(jù)需要可以轉(zhuǎn)有服務(wù)器節(jié)點(diǎn)完成。邊緣節(jié)點(diǎn)推送給服務(wù)器節(jié)點(diǎn)的信息同上，包括：人臉圖片、人臉圖片質(zhì)量信息、跟蹤信息、識(shí)別結(jié)果。

　　由此可見(jiàn)人臉采集前端設(shè)備或邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)只向服務(wù)器節(jié)點(diǎn)推送結(jié)構(gòu)化后的信息，數(shù)據(jù)傳輸開(kāi)銷顯著下降；通過(guò)調(diào)節(jié)由前端設(shè)備完成的任務(wù)多少可以讓前端設(shè)備處于算力飽和狀態(tài)；網(wǎng)絡(luò)傳輸視頻流時(shí)容易丟包，通過(guò)邊緣計(jì)算從則面解決了丟包視頻幀變花進(jìn)而導(dǎo)致的誤識(shí)別提高問(wèn)題；通過(guò)授權(quán)讓邊緣節(jié)點(diǎn)獲得一定的獨(dú)立工作能力，如讓邊緣節(jié)點(diǎn)控制開(kāi)門，這樣在服務(wù)器節(jié)點(diǎn)不可用時(shí)，系統(tǒng)整體通過(guò)服務(wù)降級(jí)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的可用性。在使用邊緣計(jì)算的情況下服務(wù)器節(jié)點(diǎn)可以不作對(duì)比、識(shí)別，僅僅做一些管理、調(diào)配、融合和決策任務(wù)就能讓系統(tǒng)正常工作。

　　高體驗(yàn)應(yīng)用場(chǎng)景實(shí)例

　　辦公樓宇周邊、辦公樓宇底層大廳、辦公樓宇樓層租戶各自的大門處都可以使用無(wú)感人臉識(shí)別。辦公樓宇周邊可以檢測(cè)徘徊與逗留等，可以只對(duì)未注冊(cè)人員做這些檢測(cè)，對(duì)注冊(cè)人員系統(tǒng)可以不預(yù)警，這點(diǎn)非常有意義，系統(tǒng)的預(yù)警事件應(yīng)該為提高安保人員的工作效率而設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)，像安保人員巡邏、內(nèi)部人員抽煙、內(nèi)部人員等待訪客產(chǎn)生的事件均無(wú)意義。

　　辦公樓宇底層大廳可以完成陌生人預(yù)警、配合梯控、混入預(yù)警、滯留預(yù)警、逗留預(yù)警等，從系統(tǒng)提供的功能列表不難看出“辦公樓宇底層大廳”對(duì)應(yīng)的功能相對(duì)“辦公樓宇周邊”較多，用戶對(duì)“辦公樓宇底層”的相關(guān)安防需要比對(duì)“辦公樓宇周邊”要高很多。注冊(cè)人員（內(nèi)部人員）從底樓大門進(jìn)入、到通過(guò)大廳、再到進(jìn)入電梯全程均是無(wú)障礙式的，對(duì)未注冊(cè)人員可以通過(guò)語(yǔ)音、大屏等引導(dǎo)進(jìn)行訪客登記。

　　辦公樓宇樓層內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)人臉門禁、人臉考勤、混入預(yù)警、滯留預(yù)警等。人臉門禁也就是刷臉進(jìn)門，功能同人臉面板機(jī)，但無(wú)需定點(diǎn)式刷臉，一般無(wú)感人臉門禁會(huì)配置自動(dòng)移門一起使用，人們對(duì)紅外感應(yīng)自動(dòng)門的體驗(yàn)應(yīng)該比較熟悉，無(wú)感人臉兼有紅外人感應(yīng)自動(dòng)門的體驗(yàn)和人臉識(shí)別帶來(lái)的高安全性。系統(tǒng)可以將部分或全部人臉采集設(shè)備配置為人臉考勤節(jié)點(diǎn)，如果配置為人臉考勤節(jié)點(diǎn)，則捕獲并識(shí)別為員工時(shí)將計(jì)入考勤，在多個(gè)采集設(shè)備的協(xié)同工作下，其漏打卡的幾率比員工自己打卡還要低不少?；烊腩A(yù)警、滯留預(yù)警是針對(duì)訪問(wèn)的，一般在樓層門口會(huì)引導(dǎo)訪客或陌生人進(jìn)行訪客登記，如果混在員工中進(jìn)行辦公區(qū)域則會(huì)報(bào)警。

　　總結(jié)：基于多源融合的無(wú)感人臉識(shí)別應(yīng)用具備低成本、性價(jià)比高和用戶體驗(yàn)好等特性

　　基于多源融合的無(wú)感人臉識(shí)別應(yīng)用對(duì)前端采集設(shè)備的要求相對(duì)較低，在監(jiān)控行業(yè)內(nèi)屬于中低端設(shè)備，系統(tǒng)使用各種優(yōu)選策略，使得這些前端采集設(shè)備上能優(yōu)選出較優(yōu)清晰正臉照；系統(tǒng)采用邊緣計(jì)算、資源的合理調(diào)配來(lái)優(yōu)化系統(tǒng)，系統(tǒng)并不需要算力強(qiáng)勁的服務(wù)器節(jié)點(diǎn)，故此整個(gè)系統(tǒng)的成本相對(duì)比較低；用戶體驗(yàn)好是無(wú)感人臉識(shí)別的顯著特點(diǎn)，無(wú)需人機(jī)交互，不用使用經(jīng)驗(yàn)，不需要系統(tǒng)學(xué)習(xí)時(shí)間，來(lái)人很自然地進(jìn)行過(guò)采集設(shè)備就能完成人臉識(shí)別。