某機(jī)場(chǎng)出租車(chē)人像識(shí)別準(zhǔn)入系統(tǒng)解決方案
1 建設(shè)目標(biāo)及內(nèi)容
1.1 建設(shè)目標(biāo)
為提升機(jī)場(chǎng)智能化程度,同時(shí)杜絕他駕行為,及忘帶證件、證件過(guò)期等證件無(wú)法使用問(wèn)題,擬通過(guò)出租車(chē)人像識(shí)別準(zhǔn)入系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)出租車(chē)人像識(shí)別準(zhǔn)入制度。
1.2 建設(shè)內(nèi)容
通過(guò)對(duì)原有身份證核驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行改造升級(jí),升級(jí)為人臉實(shí)時(shí)比對(duì)系統(tǒng),在出租車(chē)通道旁架設(shè)現(xiàn)場(chǎng)人車(chē)識(shí)別終端。出租車(chē)司機(jī)需在機(jī)場(chǎng)公安局國(guó)門(mén)公安APP上進(jìn)行身份認(rèn)證,認(rèn)證通過(guò)后即可通過(guò)通道旁人車(chē)識(shí)別終端進(jìn)行人臉、車(chē)牌識(shí)別,并與在冊(cè)的合法出租車(chē)司機(jī)人像庫(kù)、車(chē)輛庫(kù)進(jìn)行比對(duì),比對(duì)無(wú)誤后,進(jìn)而聯(lián)動(dòng)閘機(jī)抬桿放行;支持對(duì)出租車(chē)司機(jī)進(jìn)行誠(chéng)信監(jiān)管,對(duì)于存在不誠(chéng)信經(jīng)營(yíng)的司機(jī),可將其列入管控名單,限制其入場(chǎng)。可實(shí)現(xiàn)黑名單布控功能,對(duì)布控的司機(jī)、車(chē)輛進(jìn)行聲光報(bào)警。
2 總體架構(gòu)
2.1 總體要求
本項(xiàng)目采用雙網(wǎng)多平臺(tái)架構(gòu);
系統(tǒng)基于人臉技術(shù)和車(chē)牌識(shí)別的云計(jì)算架構(gòu);
開(kāi)放式應(yīng)用接口,支持多系統(tǒng)主動(dòng)對(duì)接和被動(dòng)對(duì)接;
支持人臉識(shí)別和人臉特征提取。
2.2 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)
2.3 業(yè)務(wù)流程
本服務(wù)方案滿足司機(jī)身份驗(yàn)證、人車(chē)綁定驗(yàn)證等多種通行方式。
車(chē)輛進(jìn)入通道后首先進(jìn)行車(chē)牌識(shí)別,根據(jù)識(shí)別的車(chē)牌查詢(xún)出該車(chē)輛綁定司機(jī)信息,前端智能終端采集到的人員身份信息進(jìn)行比對(duì),比對(duì)成功后抬桿放行;比對(duì)不成功前端聲光報(bào)警并通知工作人員。
車(chē)牌識(shí)別
本項(xiàng)目運(yùn)用國(guó)際先進(jìn)的動(dòng)態(tài)識(shí)別車(chē)牌技術(shù),車(chē)輛進(jìn)場(chǎng)過(guò)程中(無(wú)需停車(chē))捕獲車(chē)牌并將車(chē)牌照片、識(shí)別結(jié)果、拍攝時(shí)間等相關(guān)信息提取一并發(fā)送至終端進(jìn)行存儲(chǔ),方便后期查閱。
人臉抓拍
通過(guò)人臉檢測(cè)算法,前端智能抓拍機(jī)從實(shí)時(shí)視頻流中自動(dòng)檢測(cè)、跟蹤人臉圖片,通過(guò)對(duì)人臉進(jìn)行檢測(cè)、跟蹤、抓拍、評(píng)分、篩選等一系列的流程,結(jié)合人臉質(zhì)量判斷規(guī)則,自動(dòng)選出符合人臉提取條件的人臉照片抓拍并進(jìn)行輸出。
人臉比對(duì)平臺(tái)
人臉比對(duì)平臺(tái)支持1:1及1:N比對(duì),比對(duì)時(shí)間<1m
3 總體設(shè)計(jì)
3.1 設(shè)計(jì)思路
靈活性(Flexibility)
有效性(Efficiency)
可靠性(Reliability)
可理解性(Understandability)
維護(hù)性(Maintainability)
重用性(Reuse-ability)
適應(yīng)性(Adaptability)
可移植性(Portability)
可追蹤性(Traceability)
互操作性(Interoperability)
3.2 設(shè)計(jì)原則
1)實(shí)用性
實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)入航站樓排隊(duì)拉客的出租車(chē)的實(shí)時(shí)監(jiān)控,保障所有進(jìn)入航站樓內(nèi)拉客的出租車(chē)均為在冊(cè)的出租車(chē),杜絕套牌車(chē)、無(wú)牌車(chē)、非在冊(cè)司機(jī)駕駛等行為。
2)先進(jìn)性
采用領(lǐng)先的科學(xué)技術(shù)水平,集成了先進(jìn)的車(chē)牌識(shí)別、人臉識(shí)別算法,在保證整個(gè)系統(tǒng)功能和性能的前提下,最大限度地采用成熟、可繼承、具備廣闊發(fā)展前景的先進(jìn)技術(shù)。保證整個(gè)系統(tǒng)功能的科學(xué)合理性。
3)可靠性
出租車(chē)準(zhǔn)入系統(tǒng)是處于24小時(shí)工作,系統(tǒng)采用業(yè)內(nèi)主流產(chǎn)品,保證了系統(tǒng)的高穩(wěn)定性、高可靠性。前端智能硬件設(shè)計(jì)上考慮室內(nèi)外工作的特殊性,具有耐高溫、散熱性能好,防雷、防浪涌保護(hù)等多方面安全考慮,為系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。
4)可擴(kuò)展性
無(wú)論在系統(tǒng)軟件、硬件的設(shè)計(jì)和選型上,都充分考慮其后期的可擴(kuò)展性,結(jié)構(gòu)上應(yīng)易于擴(kuò)充,以便于后期新功能的擴(kuò)充。在硬件的接口上也比較豐富,能適應(yīng)后期更多設(shè)備的接入控制。
5)易操作性
系統(tǒng)具有簡(jiǎn)單易學(xué)的操作界面,無(wú)需專(zhuān)業(yè)的計(jì)算機(jī)知識(shí),普通用戶即可輕松完成日常人員管控系統(tǒng)的操作。
3.3 關(guān)鍵技術(shù)
3.3.1 車(chē)牌識(shí)別技術(shù)
系統(tǒng)識(shí)別主要由圖像采集和視頻車(chē)輛檢測(cè)、車(chē)牌定位搜索和分割、字符切割、字符特征提取、單字識(shí)別等幾個(gè)部分組成。對(duì)進(jìn)入通道的車(chē)輛車(chē)牌快速抓拍捕捉確定位置,根據(jù)車(chē)牌顏色,數(shù)字,和字母精準(zhǔn)識(shí)別分割,提取信息并儲(chǔ)存到電腦里,方便車(chē)輛出場(chǎng)時(shí)調(diào)用時(shí)間信息來(lái)計(jì)算費(fèi)用,這樣的算法準(zhǔn)確,高效避免出入口擁堵現(xiàn)象的發(fā)生,高清晰CMOS圖像傳感器,高性能DSP為圖像處理核心,內(nèi)置控制CPU,多項(xiàng)新的技術(shù)可對(duì)圖像編碼、處理分析。其基本工作步驟例如以下:
(1)當(dāng)行駛的車(chē)輛經(jīng)過(guò)時(shí),觸發(fā)攝像的虛擬線圈感應(yīng)區(qū)域,系統(tǒng)被喚醒處于工作狀態(tài);攝像則對(duì)視頻圖像進(jìn)行逐幀實(shí)時(shí)處理,對(duì)比,篩選過(guò)濾選擇最優(yōu)的車(chē)輛圖像。
(2)把采集到的最優(yōu)圖片輸入交換給 DSP進(jìn)行處理,圖像處理包含圖像轉(zhuǎn)換、圖像增強(qiáng)、濾波和水平較正等;
(3)由檢索模塊進(jìn)行牌照搜索與檢測(cè),定位并切割出包括牌照字符號(hào)碼的矩形區(qū)域;
(4)對(duì)牌照字符進(jìn)行二值化并切割出單個(gè)字符,經(jīng)歸一化后輸入字符識(shí)別系統(tǒng)進(jìn)行識(shí)別。
模糊圖像處理
3.3.2 人臉識(shí)別技術(shù)
人臉識(shí)別技術(shù)是指利用分析比較的計(jì)算機(jī)技術(shù)識(shí)別人臉。人臉識(shí)別是一項(xiàng)熱門(mén)的計(jì)算機(jī)技術(shù)研究領(lǐng)域,其中包括人臉追蹤偵測(cè),自動(dòng)調(diào)整影像放大,夜間紅外偵測(cè),自動(dòng)調(diào)整曝光強(qiáng)度等技術(shù)。
3.4 動(dòng)態(tài)人臉識(shí)別
動(dòng)態(tài)人臉識(shí)別是不限制范圍,你只要出現(xiàn)在范圍內(nèi),無(wú)論在哪個(gè)地方,都可以自動(dòng)識(shí)別。也就是說(shuō),人以自然的形態(tài)走過(guò)去,攝像頭會(huì)進(jìn)行信息的抓拍和采集,發(fā)出相應(yīng)的指令,進(jìn)行動(dòng)態(tài)人臉識(shí)別。
相比較靜態(tài)人臉識(shí)別,很明顯,動(dòng)態(tài)人臉識(shí)別體驗(yàn)感更好,因?yàn)槭莿?dòng)態(tài)的,產(chǎn)品價(jià)格相對(duì)較高,用戶容量也比較大。動(dòng)態(tài)人臉識(shí)別識(shí)別速度快,20毫秒實(shí)時(shí)識(shí)別,每秒10張以上。保存本地電腦,私密性較好。
人臉識(shí)別經(jīng)過(guò)40年左右的發(fā)展,技術(shù)上已經(jīng)達(dá)到了一定的成熟度。與其他生物特征識(shí)別技術(shù)相比,人臉識(shí)別在實(shí)用性方面具有獨(dú)到的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。不管是動(dòng)態(tài)人臉識(shí)別還是靜態(tài)人臉識(shí)別,我們都不可忽視其作用性。如今,人臉識(shí)別系統(tǒng)應(yīng)用范圍已經(jīng)相當(dāng)廣泛,可用于公安、機(jī)場(chǎng)、銀行、安防、酒店、地鐵等多個(gè)重要行業(yè)及領(lǐng)域,以及智能門(mén)禁、門(mén)鎖、考勤等民用市場(chǎng)。
3.5 硬件介紹
3.5.1 人臉抓拍機(jī)
采用國(guó)內(nèi)先進(jìn)的人臉抓拍技術(shù)支持:人臉檢測(cè)、跟蹤、去重、質(zhì)量檢測(cè)等。
3.5.1.1 運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)在人臉抓拍中的應(yīng)用
運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)是圖像處理算法中比較成熟的技術(shù),理論簡(jiǎn)單,資源消耗低,根據(jù)“有人臉必有目標(biāo)進(jìn)入”這一原則,首先對(duì)圖像序列進(jìn)行運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè),再對(duì)運(yùn)動(dòng)區(qū)域進(jìn)行人臉檢測(cè)不僅可以大幅提高無(wú)人狀態(tài)下的人臉抓拍的性能,還可以濾除特定光照條件下靜止的誤檢人臉?;趩胃咚狗植嫉谋尘敖2罘址椒梢詽M足人臉檢測(cè)中運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)的需求,首先利用幀間差分處理圖像序列,將檢測(cè)到的背景進(jìn)行單高斯背景建模,再用建模背景與圖像序列差分得到前景目標(biāo),進(jìn)而進(jìn)行形態(tài)學(xué)處理,連通域標(biāo)記獲取運(yùn)動(dòng)區(qū)域,最后求算運(yùn)動(dòng)區(qū)域最大外接矩形,作為一個(gè)整體進(jìn)行人臉檢測(cè)。
當(dāng)人臉靜止時(shí),系統(tǒng)也必須正確地檢出人臉,所以,送入人臉檢測(cè)算法的圖像區(qū)域不僅和當(dāng)前幀的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)結(jié)果相關(guān),還與上一幀的運(yùn)動(dòng)情況和人臉檢測(cè)結(jié)果相關(guān)。采用的處理流程如表1示,需要特別處理的是,前一幀有人,當(dāng)前幀無(wú)運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)檢測(cè)結(jié)果修正為上一幀人像區(qū)域,防止有人走動(dòng)時(shí)突然停止,導(dǎo)致無(wú)人像檢出;前一幀有人無(wú)運(yùn)動(dòng),當(dāng)前幀有運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)檢測(cè)結(jié)果修正為上一幀人臉區(qū)域與當(dāng)前幀運(yùn)動(dòng)區(qū)域的最大外接矩形,防止上一幀靜止的人像被漏檢。
3.5.1.2 人臉位置跟蹤
目前,主流的人臉跟蹤方法包括基于特征匹配的人臉跟蹤方法,基于區(qū)域匹配的人臉跟蹤方法及基于模型匹配的人臉跟蹤方法?;谔卣髌ヅ涞娜四樃櫡椒ɡ媚繕?biāo)物體的個(gè)體特征實(shí)現(xiàn)跟蹤,對(duì)個(gè)體特征的依賴(lài)大。基于區(qū)域匹配的人臉跟蹤利用目標(biāo)區(qū)域的紋理或顏色進(jìn)行跟蹤,長(zhǎng)時(shí)間跟蹤容易產(chǎn)生誤差積累?;谀P推ヅ涞娜四樃櫡椒▽⒛繕?biāo)抽象為數(shù)學(xué)特征,通過(guò)相似度比對(duì)實(shí)現(xiàn)跟蹤,對(duì)特征的準(zhǔn)確性要求高,也很難達(dá)到實(shí)時(shí)性的要求。
本文采用基于位置的人臉跟蹤方法,該方法對(duì)人臉檢測(cè)的實(shí)時(shí)性要求較高。當(dāng)相鄰兩幀人臉發(fā)生面積重疊時(shí),即認(rèn)定為同一個(gè)人臉,否則認(rèn)為新的人臉,該方法原理簡(jiǎn)單,容易實(shí)現(xiàn),除不能處理人臉交叉場(chǎng)景外,可以滿足絕大部分場(chǎng)景下人臉的跟蹤需求。
3.5.2 身份證識(shí)別器
本項(xiàng)目使用RFID識(shí)別技術(shù)可提取身份證中姓名、性別、民族、出生年月、居住地、照片等多種信息。二代身份證融入了ic卡技術(shù),采用智能卡技術(shù),內(nèi)含rfid芯片,芯片無(wú)法復(fù)制,高防偽性能、辦件時(shí)間縮短、儲(chǔ)存信息增多。并且芯片使用特定的邏輯加密算法,有利于證件執(zhí)法、使用中的安全管理,增強(qiáng)防偽功能,芯片和電路線圈在卡內(nèi)封裝,能夠保證證件在各種環(huán)境中正常使用,壽命增長(zhǎng),并且融入的rfid技術(shù),讀寫(xiě)速度增快、使用方便,易于保管,方便各用證部門(mén)使用計(jì)算機(jī)核查,存儲(chǔ)容量大,寫(xiě)入的信息可以劃分安全等級(jí),分區(qū)儲(chǔ)存。
3.5.3 車(chē)牌識(shí)別
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我們選用的車(chē)牌識(shí)別系統(tǒng) |
市面上大部分車(chē)牌識(shí)別系統(tǒng) |
識(shí)別方式 |
視頻寬動(dòng)態(tài)車(chē)牌檢測(cè)
(在檢測(cè)到完整車(chē)牌后,再保存照片識(shí)別) |
連續(xù)拍照檢測(cè)
(定點(diǎn)連續(xù)拍照,有可能會(huì)由于跟車(chē)阻擋了車(chē)牌而導(dǎo)致所拍照片沒(méi)有完整車(chē)牌號(hào)) |
識(shí)別算法 |
與國(guó)內(nèi)國(guó)外幾十家車(chē)牌識(shí)別算法現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試驗(yàn)證和比較,最終篩選出最優(yōu)勢(shì)的算法,該算法識(shí)別別率高(識(shí)別率99.7%),角度大(35度),識(shí)別范圍廣(大陸民軍警車(chē)牌,港澳臺(tái)車(chē)牌等),識(shí)別速度快(小于50ms) |
大多是采用車(chē)牌識(shí)別算法廠家的自薦產(chǎn)品,未作大量的實(shí)驗(yàn)比較和現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證,很多實(shí)驗(yàn)性、僅僅能用的算法在作為產(chǎn)品在使用。穩(wěn)定性、識(shí)別率上特別是在惡劣使用環(huán)境下無(wú)法保證。 |
抗干擾能力 |
對(duì)燈光、氣候等環(huán)境條件依賴(lài)性低
(隨車(chē)輛移動(dòng)變化,光照的變化,在視頻中總會(huì)選擇到較清晰的拍攝效果,大大提高了車(chē)牌號(hào)識(shí)別成功率) |
對(duì)燈光、氣候等環(huán)境條件依賴(lài)性高
(連續(xù)拍照時(shí)曝光過(guò)多或不足會(huì)影響到拍照的效果,導(dǎo)致識(shí)別車(chē)牌號(hào)失敗) |
無(wú)牌或污穢牌 |
系統(tǒng)軟件及時(shí)報(bào)警,按設(shè)置的方式自動(dòng)處理或人工處理,保證不會(huì)堵塞通道 |
在未識(shí)別到車(chē)牌的情況下系統(tǒng)不能進(jìn)行任何提示,需要人工時(shí)時(shí)盯著,往往因?yàn)闊o(wú)法及時(shí)處理而堵塞通道 |
無(wú)人值守連續(xù)跟車(chē)處理 |
逐幀實(shí)時(shí)處理技術(shù),解決連續(xù)跟車(chē)時(shí)后跟車(chē)輛時(shí)不時(shí)關(guān)住不能通過(guò)的問(wèn)題,保證連續(xù)跟車(chē)順利通行 |
暫無(wú)好的解決辦法 |
安裝方式 |
軟件設(shè)置虛擬線圈感應(yīng)范圍調(diào)試方便,攝像機(jī)顯示屏一體式安裝快捷 |
采用地感觸發(fā)方式,如尺寸出現(xiàn)偏差,調(diào)整麻煩;
攝像機(jī)與顯示屏分離式安裝,需要另外立樁,增加施工工時(shí)。 |
3.6 軟件方案
3.6.1 人臉識(shí)別平臺(tái)
平臺(tái)向比對(duì)設(shè)備下發(fā)需要進(jìn)行人臉比對(duì)的人員信息到名單庫(kù)中,比對(duì)設(shè)備接收人員信息后與綁定的前端IPC抓拍的人臉進(jìn)行比對(duì),將相似度閾值(平臺(tái)下發(fā))之上的比對(duì)結(jié)果和信息發(fā)送給平臺(tái),完成比對(duì)。其中:
相似度閾值范圍:由平臺(tái)下發(fā),可根據(jù)用戶需要進(jìn)行設(shè)置不同的閾值,一般人臉比對(duì)閾值為80%~90%,閾值太高可能導(dǎo)致比對(duì)無(wú)結(jié)果,遺漏重要信息;閾值太低導(dǎo)致比對(duì)結(jié)果過(guò)多,需要人工去二次確認(rèn)、造成效率低下。
1、 人臉身份核驗(yàn)
由具備人臉身份核驗(yàn)管理權(quán)限的用戶進(jìn)行人臉身份核驗(yàn)設(shè)置,將需要核驗(yàn)的人臉下發(fā)到名單庫(kù),并將名單庫(kù)與指定的比對(duì)設(shè)備(具備比對(duì)功能的前端攝像機(jī)/后端比對(duì)設(shè)備/服務(wù)器比對(duì))進(jìn)行關(guān)聯(lián)核驗(yàn)。關(guān)聯(lián)后,攝像機(jī)抓拍的人臉只與其關(guān)聯(lián)的名單庫(kù)內(nèi)人臉進(jìn)行比對(duì)識(shí)別和聯(lián)動(dòng)。
人臉比對(duì)設(shè)備將推送過(guò)來(lái)的人臉照片進(jìn)行建模,并和關(guān)聯(lián)的人臉庫(kù)內(nèi)的人臉圖片進(jìn)行比對(duì),如果比對(duì)結(jié)果中有1個(gè)或多個(gè)相似度達(dá)到或超過(guò)預(yù)設(shè)報(bào)警閾值,選取相似度最高的人臉圖片作為識(shí)別結(jié)果(不同的模式上報(bào)的不同張數(shù)),并將識(shí)別的人臉圖片和比對(duì)結(jié)果推送到平臺(tái),在平臺(tái)中人臉比對(duì)事件進(jìn)行查詢(xún)報(bào)警信息和比對(duì)結(jié)果。
2、 人臉庫(kù)管理
1)名單庫(kù)添加
平臺(tái)支持創(chuàng)建、編輯、刪除名單庫(kù),可根據(jù)不同的需要,系統(tǒng)可創(chuàng)建多個(gè)不同的名單庫(kù),可便于用戶根據(jù)自身需求將不同的名單庫(kù)用作不同的比對(duì)功能,如名單庫(kù)可設(shè)置白名單庫(kù)、黑名單庫(kù)等。
人員名單庫(kù)分組管理
2)名單庫(kù)人員添加。
平臺(tái)可向各名單庫(kù)添加、編輯、刪除人員信息和人臉圖片,進(jìn)行人員信息和人臉圖片的信息注冊(cè),系統(tǒng)自動(dòng)完成人臉特征提取及建模,一個(gè)人員可對(duì)應(yīng)多張人臉圖片。
名單庫(kù)人員添加
3)名單庫(kù)人員添加的方式
平臺(tái)支持手動(dòng)添加人臉庫(kù)和批量人臉添加、刪除處理,如平臺(tái)可以單個(gè)圖片進(jìn)行注冊(cè),手動(dòng)輸入人員的身份信息;平臺(tái)支持批量導(dǎo)入人員,其中的人員姓名直接使用其照片名稱(chēng),便于當(dāng)名單庫(kù)人員較多時(shí)的快速導(dǎo)入。
名單庫(kù)人員快速導(dǎo)入
4)抓拍庫(kù)獨(dú)立管理
平臺(tái)對(duì)不同人臉識(shí)別設(shè)備的抓拍庫(kù)不做統(tǒng)一管理。其中,前端比對(duì)功能的抓拍照片存儲(chǔ)在前端攝像機(jī)中,NVR接入的抓拍庫(kù)圖片存儲(chǔ)在NVR中,臉譜接入的抓拍庫(kù)圖片存儲(chǔ)在云存儲(chǔ)中。
為避免漏報(bào)過(guò)多,對(duì)抓拍的人臉照片質(zhì)量有一定要求,需要按照攝像機(jī)最佳效果進(jìn)行安裝,避免抓拍機(jī)架設(shè)太高,鏡頭未拉近,覆蓋范圍太廣,人臉像素過(guò)小等抓拍質(zhì)量問(wèn)題。
5)比對(duì)事件統(tǒng)一管理
平臺(tái)對(duì)不同人臉識(shí)別設(shè)備的比對(duì)事件、比對(duì)詳情進(jìn)行統(tǒng)一存儲(chǔ)和管理。用戶可對(duì)事件進(jìn)行查看以及操作各類(lèi)聯(lián)動(dòng),以便用戶查詢(xún)及生成報(bào)表。
3.6.2 App申請(qǐng)功能
本項(xiàng)目提供H5頁(yè)面申請(qǐng)功能,支持第三方App嵌入,支持多種移動(dòng)端系統(tǒng)及版本包含安卓和IOS。