摘要:人脸抓拍系统是一套专门针对出入铁路安检口的人员进行监控的系统，是视频分析、运动跟踪、人脸检测和识别技术在视频监控领域的全新综合应用。政府和相关部门对铁路联网监控系统越来越重视，人脸抓拍系统在铁路视频监控中的实战应用具有传统视频监控系统无法比拟的优势。
文/任钧
2010年，铁道部发布《铁路综合视频监控系统技术规范》文件，要求铁路综合视频监控系统建设应遵循统一规划、合理布局、互联互通、资源共享的原则，同时考虑调度、车务、货运、客运、机务、工务、车辆、公安、护路监控、防灾监控、牵引供电和电路、救援抢险、应急管理等多种需求。铁路综合视频监控系统应具有安全、可靠、开放和可扩充等特点，实现技术先进、经济合理、实用可靠，构建统一的技术平台，并逐步整合既有视频监控系统，做到合理布局、互联互通、资源共享，形成铁路综合视频监控系统。
铁路综合视频频监控系统，要求采用先进的视频监控技术，基于铁路系统的IP网络，构建数字化、智能化、分布式的网络视频监控系统，实现视频网络资源和信息资源共享。
随着经济的高速发展以及城镇化进程的加快，我国城市人口日趋密集，城市人口流动性也大大增加，加强对城市建设中的诸如交通管理、社会治安、重点区域防范、维稳等方面的管理迫在眉睫。另外，近年来社会犯罪率呈逐年升高的态势，高科技犯罪层出不穷，犯罪行为的突发性、不确定性增强，给防范和侦破工作带来极大的困难。
高铁建设飞速的同时，也使得公安人员在对犯罪嫌疑人进行人工排查时如大海捞针，成功率极低，效果也不明显。现代城市社会治安防控、刑侦亟需针对流动人员的人员卡口监控系统的面世。
人脸抓拍系统是一套专门针对出入铁路安检口的人员进行监控的系统，是视频分析、运动跟踪、人脸检测和识别技术在视频监控领域的全新综合应用。通过在前端部署安装摄像机设卡，对经过闸口的人员进行人脸抓拍。前端摄像机将抓拍到的人脸图片通过计算机网络传输到监控中心的数据库进行数据存储，并与人脸黑名单库进行实时比对，当发现可疑人员时，系统自动发出报警信号，采用多种联动方式通知值班民警。系统集高清人脸图像的抓拍、传输、存储，人脸特征的提取和分析识别、自动报警和联网布控等诸多功能于一身，并具有强大的查询、检索等后台数据处理功能及强大的通信、联网功能。
一、人脸抓拍系统优势
政府和相关部门对铁路联网监控系统越来越重视，当前铁路视频监控系统建设使用监控录像存储，事件发生后调取查阅的方式，这种方式在一定程度上满足了需求，但是无法实时监测。传统的视频监控系统存在以下几方面的问题：
监控时间：视频监控系统在大部分情况下，视频源的视频画面并没有被安全人员看到，研究表明，人连续监视某个画面22分钟以后，会丢失90%以上的画面信息。即使看到，防范人员也不可能完全记得犯罪人员的相貌。
数据分析困难：传统视频监控系统缺乏智能因素，需要24小时完整的录像，占用大量磁盘存储空间，而且录像数据无法被有效的分类存储，最多只能打上时间标签，数据分析工作变得非常耗时，很难获得全部的相关信息。
被动监控：目前的监控系统大部分情况下都仅起到一个“录像”的工作，即将一段时间内的视频源使用DVR录制下来，异常情况甚至于突发事故已经发生之后，再进行事后的查验，但此时损失和影响已经造成，无法挽回，完全是一种“亡羊补牢”式的“被动监控”。
在这些的情况下，人脸抓拍识别系统就显得尤为重要，以下几点为相比普通视频的优势：
非接触。人脸图像的采集不同于指纹、掌纹需要接触指掌纹专用采集设备，指掌纹的采集除了对设备有一定的磨损外，也不卫生，容易引起被采集者的反感，而人脸图像采集的设备是摄像头，无须接触。
非侵扰，无需配合。人脸照片的采集可使用摄像头自动拍照，无须工作人员干预，也无须被采集者配合，只需以正常状态经过摄像头前即可。
友好。人脸是一个人出生之后暴露在外的生物特征，因此它的隐私性并不像指掌纹、虹膜那样强，因此人脸的采集并不像指掌纹采集那样难以让人接受。
直观。我们判断一个人是谁，通过看这个人的脸就是最直观的方式，不像指掌纹、虹膜等需要相关领域专家才可以判别。
快速。从摄像头监控区域进行人脸的采集是非常快速的，因为它的非干预性和非接触性，让人脸采集的时间大大缩短。
简便。人脸采集前端设备——摄像头随处可见，它不是专用设备，因此简单易操作。
可扩展性好。人脸识别的应用取决于对人脸数据的分析、处理和应用。它的采集端完全可以采用现有视频监控系统的摄像设备。而后端应用的扩展性决定了人脸识别可以应用在出入控制、黑名单监控、人脸照片搜索等多领域。
二、人脸抓拍系统在铁路视频监控中的实战应用
根据铁道部发展计划司、运输局、公安局《关于加强铁路客站安检区域视频监控系统建设的通知》的要求，某高铁公安局首先在其中一个高铁站对进站旅客进行面部特征与行李特征采集，提高安全水平。
在入站口安装全景采集摄像机、人脸抓拍摄像机等设备，主要实现以下功能：
（1）通过人脸采集摄像机采集旅客人脸特写照片；
（2）通过旅客面向采集摄像机采集旅客面向全景图片；
（3）将以上信息关联打包成一条记录，存储与数据库服务器中。
后端通过数据库服务器、中心管理服务器以及检索服务器等实现对抓拍的旅客人脸进行实时建模，并对抓拍数据和视频等相关内容进行综合管理。同时提供基于人脸相似度的事后检索，在发生安检或者重大事件时，可以通过嫌疑人的人脸图片进行数据库人脸相似度检索，检索出与嫌疑人相似的人脸记录，同时可以将检索结果通过人脸抓拍时间和采集行李录像的时间进行关联，可以比较快捷的查出嫌疑人的行李等信息，提高办案效率。
前端摄像机采用国内领先人脸抓拍机方案，人脸抓拍机内嵌人脸抓拍功能，能对图像中的人脸进行自动抓拍和上传，减轻网络带宽和后端服务器运算能力的压力，减少视频编解码过程对图像质量的损失，提升人脸图像质量。
根据特定铁路场所的环境特性，人脸抓拍机内嵌了人脸区域自动曝光功能，能够根据外部不同场景以及光照变化自动控制调节曝光参数，确保在逆光等情况下抓拍人脸仍较为清晰。人脸抓拍机在能够对经过设定区域的人员进行人脸检测和人脸跟踪，利用人脸质量评分算法能自动筛选出一张人的正面脸部信息最为清晰的人脸图像作为该人员的抓拍图像，并把人脸照片、抓拍地点、抓拍时间等信息上传到人脸管理平台进行存储，进行统一存储，以方便后期的检索与查询。
某高铁站目前共设4个安检通道，安检通道的摄像机和补光安装实例如下，其中摄像机装在广告箱内，左侧为全景摄像机，右侧为130万高清人脸抓拍机；补光利用安检门顶上的白光灯柱。（见图1）
图1 摄像机装在广告箱内
三、系统功能
1、实时抓拍、比对报警
系统可以根据需要把要布控人员的信息（包含姓名、性别、身份证号、家庭住址、人脸照片等信息）加入到黑名单数据库。然后按照时间、地点、布控等级、相识度报警阈值等信息，对人员进行布防。系统对在安检口的人员实时与黑名单数据库中的人布控人员进行实时比对，如果人脸的相识度达到设定报警阀值，系统自动可通过声音等方式进行预警，提醒监控管理人员。监控管理人员可以根据双击报警信息查看抓拍原图和录像进行核实。（见图2）
图2 实时抓拍、比对报警
2、历史抓拍图片查询
选择不同安检口位置、时间段，查询显示该卡口位置在设定时间段内所有抓拍到的人脸图片，点击即可查看图片具体信息（时间、地点、抓拍时全景图片等）。该功能可以有效提升查找可疑人员是否进出过重点场所的卡口位置的时效。（见图3）
图3 历史抓拍图片查询
3、人脸搜索
在系统中输入待查询的人脸照片，系统自动检测出照片中的人脸信息并截取人脸，用户选择需要检索的人脸后进行相似度、时间段等参数设置后在对应的人员信息库内开始检索，最后检索出的相似人脸的结果会在界面上显示出来，实现人员信息的快速确认。（见图4）
图4 人脸搜索
可根据公安部门抓捕到普通案事件嫌疑犯的人脸照片和CCIC库中的在逃人员进行人脸检索比对，或全国在逃人员库（CCIC库）进行人员信息的N:N方式比对检索等方式，帮忙民警快速过滤该嫌疑犯是否还涉及其他案件的可能性。
4、比对报警记录查询
人脸抓拍系统在高铁要道出入口的应用有着重要的意义，它弥补了传统的安检方式的不足，单纯的依靠安检人员查验身份证核实身份，工作量大，繁琐，速度缓慢。只能抽样检查弊端，可能造成可疑和社会不法分子逃之夭夭，对人民生命财产安全造成极大的威胁。（见图5）
图5 比对报警记录查询
由此可见，铁路人脸识别系统的建设必将有助于打击违法犯罪和消除治安隐患，减轻铁路公安人员和服务人员的日常工作量，有效提高工作效率和服务质量，实现真正意义的科技强警，而且智能视频分析技术的功能及应用要求被明确写进了《铁路综合视频监控系统技术规范》。恰是由于有了明文划定，几乎所有中国的高速铁路都会用到视频分析技术。跟着智能视频分析技术被写进规范，未来智能分析技术在铁路领域的应用将越来越多。
（作者单位：杭州海康威视数字技术股份有限公司）
