某機(jī)場(chǎng)出租車人像識(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)出租車人像識(shí)別準(zhǔn)入系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)出租車人像識(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)，在出租車通道旁架設(shè)現(xiàn)場(chǎng)人車識(shí)別終端。出租車司機(jī)需在機(jī)場(chǎng)公安局國(guó)門公安APP上進(jìn)行身份認(rèn)證，認(rèn)證通過(guò)后即可通過(guò)通道旁人車識(shí)別終端進(jìn)行人臉、車牌識(shí)別，并與在冊(cè)的合法出租車司機(jī)人像庫(kù)、車輛庫(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、人車綁定驗(yàn)證等多種通行方式。
車輛進(jìn)入通道后首先進(jìn)行車牌識(shí)別，根據(jù)識(shí)別的車牌查詢出該車輛綁定司機(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)別車牌技術(shù)，車輛進(jìn)場(chǎng)過(guò)程中（無(wú)需停車）捕獲車牌并將車牌照片、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)拉客的出租車均為在冊(cè)的出租車，杜絕套牌車、無(wú)牌車、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 車牌識(shí)別技術(shù)
系統(tǒng)識(shí)別主要由圖像采集和視頻車輛檢測(cè)、車牌定位搜索和分割、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)入通道的車輛車牌快速抓拍捕捉確定位置，根據(jù)車牌顏色，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，以及智能門禁、門鎖、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。基于單高斯分布的背景建模差分方法可以滿足人臉檢測(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。基于特征匹配的人臉跟蹤方法利用目標(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。基于模型匹配的人臉跟蹤方法將目標(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)，讀寫速度增快、使用方便，易于保管，方便各用證部門使用計(jì)算機(jī)核查，存儲(chǔ)容量大，寫入的信息可以劃分安全等級(jí)，分區(qū)儲(chǔ)存。
3.5.3 車牌識(shí)別
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我們選用的車牌識(shí)別系統(tǒng) |
市面上大部分車牌識(shí)別系統(tǒng) |
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識(shí)別方式 |
視頻寬動(dòng)態(tài)車牌檢測(cè)
（在檢測(cè)到完整車牌后，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)由于跟車阻擋了車牌而導(dǎo)致所拍照片沒(méi)有完整車牌號(hào)） |
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識(shí)別算法 |
與國(guó)內(nèi)國(guó)外幾十家車牌識(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（大陸民軍警車牌，港澳臺(tái)車牌等），識(shí)別速度快（小于50ms） |
大多是采用車牌識(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。 |
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抗干擾能力 |
對(duì)燈光、氣候等環(huán)境條件依賴性低
（隨車輛移動(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，大大提高了車牌號(hào)識(shí)別成功率） |
對(duì)燈光、氣候等環(huán)境條件依賴性高
（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)別車牌號(hào)失敗） |
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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 |
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無(wú)人值守連續(xù)跟車處理 |
逐幀實(shí)時(shí)處理技術(shù)，解決連續(xù)跟車時(shí)后跟車輛時(shí)不時(shí)關(guān)住不能通過(guò)的問(wèn)題，保證連續(xù)跟車順利通行 |
暫無(wú)好的解決辦法 |
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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，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聯(lián)動(dòng)，以便用戶查詢及生成報(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。
京公網(wǎng)安備11010802018015
