智能分析技術(shù)在軌道安防系統(tǒng)應(yīng)用淺析

成都弱電公司訊：

現(xiàn)階段，視頻智能分析在軌道交通行業(yè)中主要應(yīng)用包含幾大類：行為分析即擁擠偵測、徘徊偵測、逆向偵測等；特征辨認(rèn)即人臉辨認(rèn)系統(tǒng)等；圖像質(zhì)量自動(dòng)巡檢即系統(tǒng)自動(dòng)對前端攝像機(jī)采集圖像質(zhì)量進(jìn)行分析報(bào)警等。由于當(dāng)前智能分析在軌道行業(yè)應(yīng)用尚處于起步階段，本著從事實(shí)出發(fā)的原則，下文著重結(jié)合實(shí)際工程案例，著重探討人臉辨認(rèn)和自動(dòng)巡檢兩項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用。

人臉辨認(rèn)系統(tǒng)

XX市軌道交通一號線共有20個(gè)車站，在每個(gè)車站的出入口閘機(jī)設(shè)置8套人臉辨認(rèn)設(shè)備，共160套，對出入閘機(jī)的乘客面部特征實(shí)時(shí)采集，并與后臺(tái)公安部犯罪人員庫進(jìn)行實(shí)時(shí)比對報(bào)警。

通常頭像正面位置是人臉辨認(rèn)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辨認(rèn)人臉，而姿勢變化在35度范圍內(nèi)也不會(huì)影響辨認(rèn)效果。軌道出入口閘機(jī)作為特殊的通道具有天然的場景優(yōu)勢，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。

人臉辨認(rèn)包含人臉檢測、人臉跟蹤與人臉比對等技術(shù)。人臉檢測是指在動(dòng)態(tài)的場景與復(fù)雜的背景中，判斷是否存在人臉并分離出人臉。人臉跟蹤指對被檢測到的人臉進(jìn)行動(dòng)態(tài)目標(biāo)跟蹤。人臉比對則是對被檢測到的人臉進(jìn)行身份確認(rèn)或在人臉庫中進(jìn)行目標(biāo)搜索。

人臉檢測分為參考模板、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)尺度人臉模板，然后計(jì)算測試樣本與尺度模板之間的匹配程度，通過計(jì)算機(jī)比對來判斷是否存在人臉；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)則以判斷是否測試樣本包含人臉；樣本學(xué)習(xí)則采用模式辨認(rèn)中人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法，通過對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集中的規(guī)律來進(jìn)行檢測；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樸有效的手段。人臉比對從本質(zhì)上講是采樣人臉與庫存人臉的依次比對并找出最佳匹配對象。因此，人臉的描述決定了人臉辨認(rèn)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市軌道交通一號線的人臉辨認(rèn)系統(tǒng)采用局部特征分析算法，具有速度快，誤認(rèn)低，無需學(xué)習(xí)。其主要利用人臉各器官及特征部位的方位、比例、對應(yīng)幾何關(guān)系等數(shù)據(jù)形成辨認(rèn)參數(shù)，與數(shù)據(jù)庫中所有原始參數(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)(好比他們的相關(guān)位置)。

通過這種方式，局部特征分析將個(gè)人的特性對應(yīng)成一種復(fù)雜的數(shù)字表達(dá)方式，實(shí)現(xiàn)對比和辨認(rèn)。