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智慧校園解決方案

1.  現狀
1.1. 項目背景
隨著經濟的發展,社會開放程度的提高,社會上的一些違法犯罪事件也日漸影響到學校校園。如何建立一個安全的校園環境,保障師生的學習、校園生活安全一直是教育部門和社會各界關注的焦點。校園安全問題,維系著社會的穩定,牽動著家庭的幸福,已成為全社會密切關注的話題,直接影響到和諧社會的建設。據社會調查顯示,造成學校安全事故發生的原因,很大一部分是由外來的侵害造成的,包括非法人員闖入、社會不良人員進入等給校園安全帶來極大危害。
為落實建設平安校園,建設人臉識別黑名單預警系統,在各校區的人員出入口,通過人臉識別系統將非法黑名單員識別出來,并在派出所的平臺進行預警,及時通知值班民警,及時阻斷危害事件發生,為智慧平安校園的建設提供強大助力,保障師生的學習、生活安全。

                                               

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1.2. 項目需求
在派出所轄區所學校,均安裝有傳統的視頻監控系統,門禁系統等,以上系統只能做到事后查看和事后追蹤的效果,而采用人臉識別系統則可以將對校園有威脅的人員拒之門外,能做到事前預防,將涉及到校園安全的危險人員在入口出就能識別找出,智能化提升校園安全保護工作。?
2. 解決方案
2.1. 系統設計原則
? 經濟性
充分利用現有傳輸線路,通過合理的結構,盡可能減少新增投資;避免盲目追求最新技術,同時又要防止系統處理能力不夠;整個系統易用、實用、易于維護。
? 可靠性
采用可靠的軟硬件產品是保證系統可靠性的關鍵。系統應最大限度集成穩定且優秀的技術及組件,采用成熟技術以降低系統的不穩定性; 系統應該支持基于集群技術的負載均衡功能,保證系統核心應用有足夠的備份容錯,提高系統的可靠穩定性。
? 開放性
技術方案和軟件具有良好的互聯、互操作能力及升級能力,遵循最新的國際標準、國家標準和行業標準,遵循開放的原則。便于被更高層次的管理軟件集成。
? 先進性
系統技術水平保證先進性,符合當今計算機科學的發展潮流。系統軟件平臺、硬件平臺技術代表當今計算機技術發展的方向,并經實踐證明其有很強的實用性;開發單位有能力進行該項產品的持續性開發,可以保證該項技術不斷地更新并順利升級而維持系統的先進性。
? 可擴展性
系統結構易于擴充,以適應今后可能出現的較大任務負載。硬件平臺具有可升級性,當需要時可以通過設備擴展以提高系統的處理能力,從而保護原有投資。系統軟件應具有可擴充性。采用面向對象的結構設計,具有很強的靈活性、可操作性和可擴展性。完全模塊化的軟件架構使得在今后業務發生變化時,模塊的增加和對模塊的修改不應對其他模塊產生影響。
? 易用性
采用易熟悉的易于維護的系統平臺。可操作性及界面友好,充分考慮使用人員的特點,使數據處理工作簡單、方便、快捷。業務流程清晰,符合常規業務處理習慣。基于網絡架構,可以遠程配置管理,實施方便、維護方便。而系統軟件采用統一風格的軟件界面,操作方便,采用中文圖形界面。
? 全面性
系統能夠派出所提出的各項功能,符合需求中提出的所有基本要求,同時系統具備良好的兼容性和可擴展性,

2.2. 人臉識別技術簡介
人臉識別是人體生物認證技術的一種,人臉識別技術相對于其他生物識別技術,具有生物特征唯一性、可測量性、可識別性、終身不變性等特點。人臉識別利用可見光獲取人臉圖像信息,而不同于指紋識別或者虹膜識別,需要利用電子壓力傳感器采集指紋,或者利用紅外線采集虹膜圖像,這些特殊的采集方式很容易被人察覺,從而更有可能被偽裝欺騙。
人臉識別系統響應速度迅速,從比對到判定在1秒以內。是人工比對確認的數十倍。同時采用人像跟蹤技術,減少同一人的照片存儲數量,降低數據冗余與硬件設備的投資。較其他識別技術,人臉識別技術具有本質的區別:
? 自然性:適合視覺“以貌識人”的自然習慣;
? 隱蔽性:不被察覺對于一種識別方法也很重要,這會使該識別方法不令人反感,并且因為不容易引起人的注意而不容易被欺騙;
? 非接觸性:用戶不需要和設備直接接觸就能獲取人臉圖像;
? 非強制性:用戶不需要專門配合人臉采集設備,幾乎可以在無意識的狀態下就可獲取人臉圖像,這樣的取樣方式沒有“強制性”;
? 并發性:在實際應用場景下可以進行多個人臉的分揀、判斷及識別。
一個典型的人臉識別系統主要包括訓練過程和識別過程。訓練過程主要完成將已知人臉進行定位、特征提取與選擇、以及分類器的設計;識別過程則完成將未知圖片進行處理,并最終識別出身份的分類和決策。其工作流程如圖所示

 

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2.3. 系統概述
本系統擬在6個校區和宿舍區的大門人員出入口,安裝人臉識別系統,系統包含兩個攝像頭,可用于抓拍識別進、出兩個方向的人員,并將前端的連個攝像機頭通過網絡傳輸到各自校區的監控機房內,接入到人臉識別主機,在通過互聯網經所有的數據傳輸到派出所指揮中心。

 

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如上圖所示,各校區和宿舍區的人員出入通道,出、入方向各安裝一臺攝像機,在保安室安裝1臺人臉識別主機和1臺 NVR,通過校區內的網絡連接到校區機房的交換機內,并通過互聯將人臉識別主機的識別結果傳輸到派出所的平臺上,供派出所統一管理指揮。

攝像機給視頻門禁設備提供訪問權限,供其獲取視頻流。
人臉識別主機同時將識別結果通過互聯網傳輸給視頻門禁平臺,給視頻門禁平臺提供上行/下行數據協議,由視頻門禁平臺管理人臉識別主機,包括管理黑名單人員,獲取比對結果,設備數據上傳等。
在NVR存儲攝像頭的監控視頻,最低存儲3個月。同時,NVR接入高點監控攝像機,為其提供存儲。


2.4. 系統流程
人臉識別黑名單預警系統業務流程,出入口攝像機采集視頻區域內的人臉圖像,與黑名單庫內的人員模板進行比對,比對成功則向派出所的平臺發出預警信息,并彈窗提示,同時保存現場照片和識別記錄,流程圖如下:

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2.5功能
? 建模速度:單線程提取單個人臉特征值時間不超過200毫秒。
? 識別效率:識別精度高,識別率大于99.2%,識別速度快,識別時間小于1秒;
? 識別速度:從人員出現在畫面中,到識別出結果,整個過程不超過1秒。
? 人臉照片一般大小為20KB,場景圖80KB,特征值為2KB
? 可以處理的人臉不同面部表情的特性:
不同表情(微笑,張嘴、);
? 不同光照(自然光、室內光),可以處理一定程度的強光、昏暗和光照不均;
? 可以處理不同姿態(左右25度,低抬頭25度);
? 可以處理不同年齡段(從6歲開始);
? 可以處理各種劉海情況;
? 可以處理不同裝飾(如眼鏡,帽子等)

效果
? 實現校園大門進出人員的人臉圖片留底
? 對可以人員的布控,識別出黑名單人員
? 分析校園門口常出現的人員,做好預防工作,避免突發事件
? 人臉識別監控和監控兩用,存儲校園大門進出視頻監控
? 與視頻門禁聯動,數據共享,為視頻門禁刷卡記錄提供視頻數據關聯



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