隨著軌道安防系統(tǒng)逐步發(fā)展和高清監(jiān)控技術(shù)的完善，目前軌道視頻監(jiān)控正處在由標(biāo)清“看得見(jiàn)”到高清“看得清”的發(fā)展歷程中。軌道監(jiān)控高清化帶來(lái)了實(shí)實(shí)在在的畫面革新，高清攝像機(jī)采集的圖像細(xì)節(jié)更多，對(duì)監(jiān)控對(duì)象局部特征的展現(xiàn)更為細(xì)致。高清監(jiān)控系統(tǒng)給視頻智能分析應(yīng)用提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
人臉識(shí)別系統(tǒng)
XX市軌道交通一號(hào)線共有20個(gè)車站，在每個(gè)車站的出入口閘機(jī)設(shè)置8套人臉識(shí)別設(shè)備，共160套，對(duì)出入閘機(jī)的乘客面部特征實(shí)時(shí)采集，并與后臺(tái)公安部犯罪人員庫(kù)進(jìn)行實(shí)時(shí)比對(duì)報(bào)警(系統(tǒng)構(gòu)架如下圖所示)。
系統(tǒng)架構(gòu)圖
通常頭像正面位置是人臉識(shí)別系統(tǒng)最佳的工作位置，但只要能同時(shí)看到兩只眼睛就可以識(shí)別人臉，而姿勢(shì)變化在35度范圍內(nèi)也不會(huì)影響識(shí)別效果。軌道出入口閘機(jī)作為特殊的通道具有天然的場(chǎng)景優(yōu)勢(shì)，攝像機(jī)可以很容易捕捉到乘客的面部特征，為公安機(jī)關(guān)抓捕犯罪分子和犯罪嫌疑人提供了一種行之有效的手段。
人臉識(shí)別包含人臉檢測(cè)、人臉跟蹤與人臉比對(duì)等技術(shù)。人臉檢測(cè)是指在動(dòng)態(tài)的場(chǎng)景與復(fù)雜的背景中，判斷是否存在人臉并分離出人臉。人臉跟蹤指對(duì)被檢測(cè)到的人臉進(jìn)行動(dòng)態(tài)目標(biāo)跟蹤。人臉比對(duì)則是對(duì)被檢測(cè)到的人臉進(jìn)行身份確認(rèn)或在人臉庫(kù)中進(jìn)行目標(biāo)搜索。
人臉檢測(cè)分為參考模板、人臉規(guī)則、樣本學(xué)習(xí)、膚色模型與特征子臉等方法。參考模板方法首先設(shè)計(jì)一個(gè)或數(shù)個(gè)標(biāo)準(zhǔn)人臉模板，然后計(jì)算測(cè)試樣本與標(biāo)準(zhǔn)模板之間的匹配程度，通過(guò)計(jì)算機(jī)比對(duì)來(lái)判斷是否存在人臉;人臉具有一定的結(jié)構(gòu)分布特征，人臉規(guī)則即提取這些特征生成相應(yīng)的規(guī)則以判斷是否測(cè)試樣本包含人臉;樣本學(xué)習(xí)則采用模式識(shí)別中人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法，通過(guò)對(duì)人臉樣本集和非人臉樣本集的學(xué)習(xí)產(chǎn)生分類器;膚色模型依據(jù)人臉膚色在色彩空間中分布相對(duì)集中的規(guī)律來(lái)進(jìn)行檢測(cè);特征子臉將所有人臉集合視為一個(gè)人臉子空間，基于檢測(cè)樣本與其在子空間的投影之間的距離判斷是否存在人臉。
人臉跟蹤一般采用基于模型的方法或基于運(yùn)動(dòng)與模型相結(jié)合的方法，另外，膚色模型跟蹤也是一種簡(jiǎn)單有效的手段。人臉比對(duì)從本質(zhì)上講是采樣人臉與庫(kù)存人臉的依次比對(duì)并找出最佳匹配對(duì)象。因此，人臉的描述決定了人臉識(shí)別的具體方法與性能。本系統(tǒng)主要采用特征向量法先確定瞳孔、鼻翼、嘴角等人臉五官輪廓的大小、位置、距離、角度等等屬性，然后計(jì)算出它們的幾何特征量，這些特征量形成描述該人臉的特征向量。
XX市軌道交通一號(hào)線的人臉識(shí)別系統(tǒng)采用 "局部特征分析"算法，具有速度快，誤認(rèn)低，無(wú)需學(xué)習(xí)。其主要利用人臉各器官及特征部位的方位、比例、對(duì)應(yīng)幾何關(guān)系等數(shù)據(jù)形成識(shí)別參數(shù)，與數(shù)據(jù)庫(kù)中所有原始參數(shù)比較、判斷、確認(rèn)。
局部特征分析源于類似搭建積木的局部統(tǒng)計(jì)的原理，是基于以下事實(shí)的一種計(jì)算方法,即所有的人臉(包括各種復(fù)雜的式樣)都可以從由很多不能再簡(jiǎn)化的結(jié)構(gòu)單元子集綜合而成。這些單元使用了復(fù)雜的統(tǒng)計(jì)技術(shù)而形成的,它們代表了整個(gè)人臉。他們通?？缭蕉鄠€(gè)象素(在局部區(qū)域內(nèi))并代表了普遍的面部形狀,但并不是通常意義上的面部特征。實(shí)際上面部結(jié)構(gòu)單元比人臉的部位要多得多。
然而,要綜合形成一張逼真,精確的人臉,只需要整個(gè)可用集合中很少的單元子集(12-40特征單元)。要確定身份不僅僅取決于特性的單元,還決定于他們的幾何結(jié)構(gòu)(比如他們的相關(guān)位置)。
通過(guò)這種方式, 局部特征分析將個(gè)人的特性對(duì)應(yīng)成一種復(fù)雜的數(shù)字表達(dá)方式,實(shí)現(xiàn)對(duì)比和識(shí)別。
人臉識(shí)別的步驟
· 建立人臉檔案：可以用攝像機(jī)或照片掃描等方法采集人臉文件或直接取照片文件，生成面部特征向量數(shù)據(jù)庫(kù)，導(dǎo)入現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫(kù);
· 獲取當(dāng)前比對(duì)對(duì)象人臉，用攝像機(jī)等捕捉人臉獲取照片輸入，生成比對(duì)對(duì)象的人臉特征向量數(shù)據(jù);
· 將當(dāng)前人臉的人臉特征向量數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫(kù)中的已有數(shù)據(jù)進(jìn)行檢索比對(duì);
· 確認(rèn)人臉身份或提出相似人員的相似度列表。
上述整個(gè)過(guò)程都是自動(dòng)、連續(xù)、實(shí)時(shí)地完成。而且系統(tǒng)只需要普通的處理設(shè)備。
系統(tǒng)的工作流程為：
· 自動(dòng)地在視頻數(shù)據(jù)流中搜索面部圖像;
· 當(dāng)系統(tǒng)捕捉到出現(xiàn)的完整頭像時(shí);
· 自動(dòng)使用多種類型的匹配算法來(lái)判斷在那個(gè)位置是否真的有一張臉。這些算法能夠精確地探測(cè)出同時(shí)出現(xiàn)的多張臉，并且能夠確定他們的準(zhǔn)確位置;一旦探測(cè)到一張臉，這張臉的圖像就會(huì)被從背景中分離出來(lái)，這幅圖像隨后將經(jīng)過(guò)一系列的特殊處理來(lái)恢復(fù)它的尺寸、光線、表情和姿態(tài);
· 將這幅臉部圖像在系統(tǒng)內(nèi)部轉(zhuǎn)換人臉數(shù)據(jù)，它包含了這張人臉的特有信息;
· 通過(guò)把實(shí)時(shí)獲取的"人臉數(shù)據(jù)"和數(shù)據(jù)庫(kù)中已有的"人臉數(shù)據(jù)"進(jìn)行比對(duì);
· 完成對(duì)某張臉進(jìn)行確認(rèn)。
人臉識(shí)別的比對(duì)方式是根據(jù)臉部的本質(zhì)特征和形狀來(lái)工作的，它可以排除光線、皮膚色調(diào)、面部毛發(fā)、發(fā)型、眼鏡、表情和姿態(tài)的變化，具有強(qiáng)大的可靠性，使得它可以從百萬(wàn)人中精確地辨認(rèn)出一個(gè)人。
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