傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)能實(shí)時(shí)再現(xiàn)本地或遠(yuǎn)程視頻畫(huà)面，使安保人員能進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視。借助實(shí)時(shí)再現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)還能實(shí)時(shí)記錄監(jiān)控圖像，這樣極大地方便了事后追溯回放查看，為案例分析提供了有力的證據(jù)。

固然，圖像監(jiān)控系統(tǒng)是安防系統(tǒng)中最常用也是最重要的系統(tǒng)，但不管是實(shí)時(shí)監(jiān)視和回放查看都無(wú)法將對(duì)“人”的分析和處理，比如身份識(shí)別辨認(rèn)，自動(dòng)完成，而都是通過(guò)人工肉眼的方式來(lái)完成，區(qū)別只是在于實(shí)時(shí)還是事后。除了密碼口令、IC卡外，真正的對(duì)人的識(shí)別目前只有通過(guò)生物識(shí)別技術(shù)來(lái)完成，而長(zhǎng)期以來(lái)的生物識(shí)別技術(shù)如DNA識(shí)別、指紋識(shí)別、掌形識(shí)別、虹膜識(shí)別等，都似乎和監(jiān)控系統(tǒng)是完全不沾邊的，原因很簡(jiǎn)單：目前的監(jiān)控系統(tǒng)根本無(wú)法支持對(duì)這些生物特征的采集。因此生物識(shí)別技術(shù)和監(jiān)控系統(tǒng)似乎從來(lái)就沒(méi)有交叉的可能，監(jiān)控系統(tǒng)似乎也從沒(méi)奢望過(guò)識(shí)別人的身份。但隨著一種新的生物識(shí)別技術(shù)——人臉識(shí)別技術(shù)的出現(xiàn)，這一切都有了可能，并且迅速成為現(xiàn)實(shí)。

實(shí)時(shí)人臉監(jiān)控的原理\r\n人臉識(shí)別的基本原理是對(duì)數(shù)字圖像中的人臉進(jìn)行分析和處理，提取出人臉特征信息，建立人臉模板，并與實(shí)時(shí)采集的人臉進(jìn)行識(shí)別對(duì)比。監(jiān)控系統(tǒng)中的數(shù)字視頻是由一幀一幀的數(shù)字圖像組成，因此只需事先存儲(chǔ)監(jiān)控對(duì)象的照片，同時(shí)將實(shí)時(shí)的數(shù)字視頻作為輸入交給后臺(tái)服務(wù)器上的人臉識(shí)別系統(tǒng)，即可進(jìn)行實(shí)時(shí)的人臉識(shí)別和監(jiān)控。而人臉識(shí)別系統(tǒng)處理過(guò)程如下：

1、人臉檢測(cè)：按照設(shè)定的窗口大小對(duì)畫(huà)面進(jìn)行地毯式的掃描，并根據(jù)像素的灰度分布與人臉拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)進(jìn)行模式匹配，看畫(huà)面中是否有人臉，有幾個(gè)人臉。

2、人臉定位：發(fā)現(xiàn)畫(huà)面中有人臉出現(xiàn)后，立即對(duì)每一張人臉按照雙眼瞳孔位置進(jìn)行定位，位置信息通過(guò)瞳孔所對(duì)應(yīng)的象素的二維坐標(biāo)數(shù)據(jù)表示。

3、人臉捕捉：定位每張人臉之后，按照算法約定的標(biāo)準(zhǔn)尺寸大小將人臉部分從原有畫(huà)面中切割下來(lái)，得到一張張類(lèi)似于數(shù)碼證件照片那樣的人臉圖片，后續(xù)的分析處理以人臉為單位在這些人臉圖片上進(jìn)行。

4、人臉?lè)治觯簩?duì)每張人臉圖片進(jìn)行特征分析和提取，根據(jù)像素灰度等信息定位特征點(diǎn)并計(jì)算相應(yīng)的特征數(shù)值信息（不同的人臉識(shí)別算法處理方式各有不同），最終得到的是表示該人臉具有的特征的一組數(shù)據(jù)，即人臉模板。

5、人臉比對(duì)：事先存儲(chǔ)在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中的監(jiān)控對(duì)象的人臉照片（即黑名單），在導(dǎo)入的時(shí)候往往已經(jīng)進(jìn)行了上述分析處理，生成了對(duì)應(yīng)的人臉模板。將每一張現(xiàn)場(chǎng)采集到的人臉的模板與黑名單中所有的人臉模板進(jìn)行比對(duì)運(yùn)算，以得出與每個(gè)黑名單人員之間的匹配程度，當(dāng)與任何一人的匹配程度滿(mǎn)足了設(shè)定的報(bào)警門(mén)檻（如相似程度在70％以上），系統(tǒng)立即進(jìn)行報(bào)警提示，并給出匹配雙方的照片以供值班人員參考。

實(shí)時(shí)人臉監(jiān)控的難點(diǎn)

人臉識(shí)別技術(shù)是最近幾年才出現(xiàn)的全新科技，但是人臉監(jiān)控直到現(xiàn)在才得以實(shí)現(xiàn)，除了人臉識(shí)別技術(shù)自身需要不斷發(fā)展和成熟之外，可以說(shuō)，在人臉識(shí)別技術(shù)的所有應(yīng)用中，實(shí)時(shí)監(jiān)控是實(shí)現(xiàn)難度最大的。到目前為止，基本成熟的人臉識(shí)別技術(shù)有很多，但是真正能做到實(shí)時(shí)監(jiān)控的，卻鳳毛麟角。

之所以困難，主要有兩個(gè)原因，一要求實(shí)時(shí)，即要求處理速度非常之快；二是配合，被監(jiān)控人員不會(huì)主動(dòng)等著采集他的人臉信息。再?gòu)募夹g(shù)角度細(xì)分，實(shí)時(shí)人臉監(jiān)控實(shí)現(xiàn)的難點(diǎn)有如下幾點(diǎn)：[nextpage]

1、動(dòng)態(tài)人臉檢測(cè)：不同于人臉門(mén)禁等人員主動(dòng)配合的應(yīng)用，而人臉監(jiān)控是人員在不知情不配合、以各種步行或跑動(dòng)的速度經(jīng)過(guò)畫(huà)面。很明顯，對(duì)動(dòng)態(tài)人臉進(jìn)行檢測(cè)和采集，要遠(yuǎn)遠(yuǎn)難于捕捉靜態(tài)人臉；

2、多人臉檢測(cè)：大部分監(jiān)控場(chǎng)合，人員也不會(huì)像門(mén)禁系統(tǒng)那樣，一個(gè)一個(gè)地按順序走過(guò)來(lái)讓你識(shí)別，保證每次只需采集和處理一張人臉。而人臉監(jiān)控是面對(duì)處理人臉，可能同時(shí)出現(xiàn)在同一個(gè)實(shí)時(shí)監(jiān)控畫(huà)面中的人臉可能有多個(gè)。同時(shí)采集到多張移動(dòng)中的人臉而不影響處理速度，顯然難度大幅攀升；

3、多角度人臉檢測(cè)：另一個(gè)和主動(dòng)配合式應(yīng)用不同的是，任何被監(jiān)控黑名單不會(huì)直盯著攝像機(jī)讓你逮個(gè)正臉，攝像機(jī)的安裝高度也普遍高于身高，加上監(jiān)控對(duì)象出現(xiàn)的時(shí)候可能在低頭沉思，可能在東張西望，可能在看書(shū)打手機(jī)，還可能在扭頭后別人說(shuō)話(huà)，因此系統(tǒng)能捕捉到的人臉將會(huì)從各個(gè)不同的角度，而且與數(shù)據(jù)庫(kù)中黑名單照片的角度不同。此外，人員的面部還可能會(huì)被帽子、手機(jī)，以及前面的行人遮擋。在這種情況下進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別，難度自然遠(yuǎn)遠(yuǎn)大過(guò)主動(dòng)配合時(shí)的正臉；

4、實(shí)時(shí)速度要求：實(shí)時(shí)監(jiān)控，就是要求在黑名單人員出現(xiàn)的時(shí)候立即報(bào)警；

5、工作量驚人：那么這一瞬間到底要完成多少工作呢？不妨以5萬(wàn)人的監(jiān)控黑名單為例進(jìn)行粗略計(jì)算。假設(shè)只有一路監(jiān)控?cái)z像機(jī)，每秒鐘25幀，每幀畫(huà)面里只出現(xiàn)一張人臉，假設(shè)系統(tǒng)進(jìn)行人臉采集的速度只有每秒20幀，那么每秒鐘將有20張人臉需要逐一被分析提取特征，然后這20個(gè)人臉模板的每一個(gè)都要和5萬(wàn)個(gè)黑名單人臉進(jìn)行逐一對(duì)比，如有匹配則進(jìn)行報(bào)警。所有這些工作都需要在一秒鐘內(nèi)完成，即：20次人臉檢測(cè)定位和特征提取，以及20×5萬(wàn)＝100萬(wàn)次人臉比對(duì)。而實(shí)際情況是每一幀畫(huà)面的人臉數(shù)量遠(yuǎn)不止一個(gè)、監(jiān)控?cái)z像機(jī)也不止一路，每增加一個(gè)人臉每多一路攝像機(jī)，上面統(tǒng)計(jì)的工作量都要翻一倍。實(shí)現(xiàn)的難度和對(duì)識(shí)別技術(shù)的要求顯而易見(jiàn)；

6、人臉變化因素不可控：此外人臉變化因素在監(jiān)控應(yīng)用中完全難以控制，進(jìn)一步增加處理難度。如現(xiàn)場(chǎng)人員出現(xiàn)時(shí)的表情變化、佩戴眼鏡、現(xiàn)場(chǎng)的光線(xiàn)條件與黑名單照片的光線(xiàn)差別很大（光線(xiàn)是對(duì)人臉識(shí)別影響最大的因素），以及黑名單照片的圖片質(zhì)量，以及年齡跨度人臉變化等等，統(tǒng)統(tǒng)都會(huì)對(duì)識(shí)別帶來(lái)非常大的影響。

所以說(shuō)，實(shí)時(shí)人臉監(jiān)控是人臉識(shí)別技術(shù)最難的一種應(yīng)用，是實(shí)現(xiàn)難度的集大成者。一般來(lái)講，為了保證整個(gè)系統(tǒng)的響應(yīng)速度，實(shí)時(shí)人臉監(jiān)控系統(tǒng)都分成采集和搜索兩大部分。采集服務(wù)器與搜索服務(wù)器之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊。

采集服務(wù)器\r\n直接與監(jiān)控?cái)z像機(jī)相連，需要對(duì)每秒25幀的視頻畫(huà)面不停地進(jìn)行多人臉檢測(cè)定位和捕捉處理。一個(gè)采集服務(wù)器可以同時(shí)接收1-4路甚至更多的攝像機(jī)視頻輸入。采集服務(wù)器對(duì)每幀實(shí)時(shí)視頻圖像進(jìn)行分析處理后，將采集得到的一張張人臉圖片通過(guò)網(wǎng)絡(luò)送給搜索服務(wù)器。

搜索服務(wù)器每接到一張人臉圖片，立即對(duì)其進(jìn)行分析并提取人臉特征，得到人臉模板，然后與黑名單人臉進(jìn)行快速的逐一比對(duì)，如有匹配的立即發(fā)出報(bào)警信息。攝像機(jī)的數(shù)量、攝像機(jī)的幀速、現(xiàn)場(chǎng)的人流密度、黑名單的大小，都決定了搜索服務(wù)器的在一秒之內(nèi)要完成的工作量，視具體應(yīng)用情況及服務(wù)器性能不同，可以配備多臺(tái)搜索服務(wù)器進(jìn)行并行處理，以保證實(shí)時(shí)的響應(yīng)速度。[nextpage]

與現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行集成，主要是如何提供實(shí)時(shí)視頻的輸入輸出接口。因此從理論上講任何能夠?qū)F(xiàn)場(chǎng)畫(huà)面的數(shù)字圖像傳送給識(shí)別系統(tǒng)的方式均為可行。如：模擬攝像機(jī)的模擬視頻線(xiàn)可直接接到采集服務(wù)器的視頻采集卡；如是網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)則給出視頻URL地址，如是監(jiān)控系統(tǒng)軟件則給出的數(shù)字視頻流或者數(shù)字圖片，等等。之后的事情就是人臉監(jiān)控系統(tǒng)完成采集處理和識(shí)別報(bào)警。

如之前所述，實(shí)時(shí)人臉監(jiān)控面臨的難度很大，而且有很多不可控的因素，雖然速度要求可以通過(guò)算法效率和諸多輔助途徑加以保證，但是會(huì)導(dǎo)致很多非常不理想甚至極端的情況導(dǎo)致無(wú)法準(zhǔn)確識(shí)別，如：現(xiàn)場(chǎng)人臉完全被遮擋，現(xiàn)場(chǎng)光線(xiàn)過(guò)暗無(wú)法看清人臉，畫(huà)面中人臉過(guò)小信息不足，黑名單照片年代過(guò)久或者圖片質(zhì)量過(guò)差，等等。因此不可能像門(mén)禁類(lèi)應(yīng)用那樣作過(guò)高的標(biāo)準(zhǔn)的量化要求，而只能在一定的特定條件下討論系統(tǒng)的性能指標(biāo)。在如表1所述的正常情況下，一個(gè)好的實(shí)時(shí)人臉識(shí)別系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)能實(shí)現(xiàn)超過(guò)95%的識(shí)別報(bào)警率，同時(shí)誤報(bào)率在10%以下：

光線(xiàn)條件 沒(méi)有過(guò)強(qiáng)的背光曝光側(cè)光，面部部位基本清晰可辨\r\n人臉角度 上下左右30度以?xún)?nèi)的角度，雙眼均可見(jiàn)\r\n人臉?lè)直媛?雙眼瞳孔之間距離不少于90像素\r\n圖片質(zhì)量 壓縮比小于15：1，8位灰度\r\n時(shí)間跨度 盡量提供近期照片，早期照片不可有過(guò)大的相貌變化\r\n佩戴眼鏡 保證雙眼可見(jiàn)可辨，墨鏡略有影響\r\n遮擋物 帽沿、頭發(fā)等沒(méi)有遮擋眼鼻顴骨等重要特征部位\r\n典型應(yīng)用及其延伸\r\n實(shí)時(shí)人臉監(jiān)控最典型的應(yīng)用當(dāng)屬通道式的實(shí)時(shí)黑名單布控，因?yàn)橥ǖ兰俺鋈肟谛偷膱?chǎng)合，人流集中且具有方向性，在正對(duì)人流方向的適當(dāng)位置安裝攝像機(jī)很容易采集到理想角度的人臉。

適合實(shí)時(shí)人臉監(jiān)控應(yīng)用的典型的通道出入口及類(lèi)似場(chǎng)所有：\r\n·機(jī)場(chǎng)柜臺(tái)、安檢通道、人行電梯通道、登機(jī)口等；\r\n·機(jī)場(chǎng)、車(chē)站、港口、地鐵的驗(yàn)票通道和出入口；\r\n·海關(guān)過(guò)境通道、公路卡口；\r\n·體育場(chǎng)館、賓館酒店、娛樂(lè)場(chǎng)所的電梯、出入口；\r\n·銀行大廳入口、銀行柜臺(tái)、ATM自助取款機(jī)。\r\n實(shí)時(shí)監(jiān)控按照?qǐng)?bào)警提示的模式還可以分為正向報(bào)警和逆向報(bào)警，前者只對(duì)與監(jiān)控名單匹配的對(duì)象報(bào)警，而后者只對(duì)不在名單上的人報(bào)警。此外按照監(jiān)控對(duì)象的不同還可以分為黑名單監(jiān)控和白名單監(jiān)控，前者主要針對(duì)罪犯和危險(xiǎn)分子，后者則可用于VIP會(huì)員及其他需要針對(duì)性提高服務(wù)質(zhì)量的尊貴用戶(hù)。

應(yīng)用局限性及前景\r\n由于生物識(shí)別和視頻監(jiān)控本來(lái)是獨(dú)立發(fā)展的毫無(wú)關(guān)聯(lián)的應(yīng)用技術(shù)，彼此發(fā)展過(guò)程中并沒(méi)有事先為與對(duì)方結(jié)合做專(zhuān)門(mén)的準(zhǔn)備。因此在結(jié)合過(guò)程中必然存在一些不夠理想的環(huán)節(jié)，應(yīng)用中也存在一定的局限性和限制，現(xiàn)列舉如下：[nextpage]

1、視頻圖像的格式。視頻監(jiān)控中的一個(gè)重要關(guān)鍵詞就是“壓縮”，為了盡量節(jié)省錄像空間和提高傳輸速度，必須以犧牲圖像質(zhì)量為代價(jià)。而人臉識(shí)別是基于圖像中隱含的信息進(jìn)行分析處理，圖像質(zhì)量越高效果越好。因此這就形成了一個(gè)矛盾，目前監(jiān)控系統(tǒng)很多通行的視頻格式（如H.264）的分辨率和壓縮比大多都會(huì)影響人臉識(shí)別發(fā)揮最佳性能。

2、監(jiān)控場(chǎng)所和方式。最理想的應(yīng)用方式當(dāng)然是天羅地網(wǎng)式的所有攝像機(jī)全部應(yīng)用實(shí)時(shí)人臉監(jiān)控，并且監(jiān)控所有存在的黑名單（如全國(guó)近40萬(wàn)人的追逃數(shù)據(jù)庫(kù)）。但是一來(lái)很多攝像機(jī)的位置和角度和焦距都很難采集到合適角度和大小的人臉，二來(lái)很多黑名單人員在一些場(chǎng)合出現(xiàn)的幾率幾乎為零，全部監(jiān)控會(huì)浪費(fèi)資源而且降低效率，此外，很多現(xiàn)有的黑名單照片本身的質(zhì)量基本上不足以用于人臉識(shí)別，因此有針對(duì)性地選擇監(jiān)控場(chǎng)所和監(jiān)控對(duì)象進(jìn)行重點(diǎn)布控才是最佳應(yīng)用方式。

3、監(jiān)控系統(tǒng)的規(guī)模。首先，從工作量上看，如上所述，實(shí)時(shí)人臉監(jiān)控工作量非常之大，5萬(wàn)人10路監(jiān)控的系統(tǒng)就已經(jīng)屬于大系統(tǒng)之列，需要配置大量的服務(wù)器進(jìn)行采集和搜索處理才能滿(mǎn)足實(shí)時(shí)要求。因此很多試圖一個(gè)系統(tǒng)支持幾百上千路攝像機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控的設(shè)想本身有欠斟酌；其次，目前的遠(yuǎn)程監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的傳輸帶寬和速度都是針對(duì)經(jīng)過(guò)壓縮后的視頻圖像和碼率進(jìn)行配置的，如果按照滿(mǎn)足人臉識(shí)別要求的高清晰畫(huà)面去傳輸，路數(shù)一多網(wǎng)絡(luò)延遲和塞車(chē)本身就是一個(gè)巨大的瓶頸。

人臉識(shí)別技術(shù)和監(jiān)控系統(tǒng)的這一結(jié)合，如上文所述，兩個(gè)互無(wú)干系的技術(shù)和應(yīng)用偶然走到一起，誰(shuí)都沒(méi)有事先為對(duì)方留有支持的余地，而且又都不大可能去為對(duì)方改變，因?yàn)楸舜税l(fā)展的方向本來(lái)不同，對(duì)方又不足以構(gòu)成自己的全部。因此人臉識(shí)別和視頻監(jiān)控就像兩個(gè)不平行的直線(xiàn)，在這一點(diǎn)相交后仍然會(huì)繼續(xù)前行互相偏離。人臉識(shí)別技術(shù)確實(shí)是有待成熟和完善，會(huì)越來(lái)越精確，但是基于普通二維數(shù)字圖像的人臉識(shí)別技術(shù)已經(jīng)走到極致，全世界關(guān)注的新方向是視頻監(jiān)控設(shè)備無(wú)法支持也不會(huì)刻意去支持的三維人臉取像和建模，此外三維識(shí)別將意味著更大的數(shù)據(jù)量和運(yùn)算量。

所以說(shuō)人臉識(shí)別技術(shù)是會(huì)進(jìn)一步成熟和改善，但是這個(gè)進(jìn)程卻基本上不會(huì)改善上面提到的那些應(yīng)用限制。實(shí)時(shí)人臉監(jiān)控的應(yīng)用時(shí)機(jī)就是現(xiàn)在，等待無(wú)益，不然這次前無(wú)古人后無(wú)來(lái)者的科技結(jié)合就會(huì)被奢侈的浪費(fèi)。當(dāng)然，在目前的基礎(chǔ)上如何更好的對(duì)兩者進(jìn)行無(wú)縫集成，還是需要人臉識(shí)別和視頻監(jiān)控業(yè)界共同努力，讓這支高科技之花借著“平安城市”的監(jiān)控大潮精彩綻放。