春运安防技术应用新亮点之刷脸进站、AI智能监测

　　【中国安防展览网 企业关注】 又是一年春运时，2018年春运不在“一票难求”，国家发改委等11个部门在北京召开全国春运电视电话会议进行工作部署，让回家路更有保障。根据交通部门的数据显示，2017年全国春运旅客发送量为29.8亿人次，而2018年的春运旅客人次将进一步上涨，预计会突破30亿人次，其中，铁路预计发送旅客量3.93亿人次，同比增长10%。而在“互联网+”和大数据的加持下，人们出行方案的选择变得更加轻松；各种高科技的加持，使得人们的旅途更、在旅途过程中更加平安。随着人工智能、5G技术的发展和完善，无论是进站、安检，列车内部的视频监控，还是和指挥中心的交流，都将变得更加。终有一天，人们不会再谈“春运而色变”。
 

　　刷脸快速进站
 

　　随着人脸识别技术不断完善，也逐渐应用于各种领域，刷脸出行已经不是新鲜事，全国各地已经有不少飞机场、高铁站先后引入人脸识别。
 

　　目前我国已经投入使用人脸识别验票系统的火车站地区已经有：北京、上海、郑州、西安、太原、武汉、长沙、南昌、广州、西宁、呼和浩特、苏州、兰州万州等各城市。想要刷脸进站，旅客仅需将二代*和蓝色车票叠放在一起，车票要放在*上方，车票正面的二维码要朝上、朝前，将*和车票一起放入闸机插入口，摄像头会采集旅客的人脸信息，与*人脸信息进行识别，如果一致的话，闸机就会打开，旅客就可以通过进站，方便快捷。
 

　　特别是在春运期间，通过*和人脸对比，省去了取票验票的进站步骤，缓解人流高度集中，实现“秒刷”，即使笔者带着眼镜，发型有所改变，也能迅速的通过，能有效减少进站的时间和车站安检人力成本。
 

 

　　一、技术原理

 

　　“刷脸”进站所用的是人脸识别技术，这是基于人的脸部特征信息进行身份识别的一种生物识别技术。用摄像机或摄像头采集含有人脸的图像或视频流，并自动在图像中检测和跟踪人脸，进而对检测到的人脸进行识别的一系列相关技术，通常也叫做人像识别、面部识别。
 

　　刷脸进站对计算机“看脸识人”的本事提出了很高的要求，如何确认眼前这个人就是*上的那位呢？这涉及到模式识别、图像处理、计算机视觉、统计学习、神经网络、小波分析、子空间理论和流形学习等众多学科，还有一系列以“特征脸方法”为代表的识别算法。
 

　　这类算法的思路主要是利用一种叫“主成分分析”的数学方法，对二维的人脸图片进行降维和提取特征，将其转化为一组向量集，进而转化为数学运算来处理。它首先需要准备一些基本的人脸模型(称为“训练集”)，将其向量化后获得基本的特征向量。这些特征向量在返回成图像时看上去仍像人脸，拥有人脸的基本特征，所以它们也被称为“特征脸”。
 

　　在具体的识别过程中，算法会把需要识别的人脸图像向量化、数字化，然后从参考用的训练集数据中找出与当前要识别的人脸数据对应的几个特征值，构成一组特征向量基，以达到表征原数据的目的。
 

　　任何一幅人脸图象在减去平均人脸后都可投影到子空间，得到一组权值向量，而后计算机就可以直接对比这组向量，确认两边图像中是否是同一个人了。该方法实际上是计算了此向量和训练集中每个人的权值向量之间的欧式距离，取小距离所对应的人脸图像的身份作为测试人脸图像的身份。打个比方，这就像是警察局里指认*时所用的“拼脸”方法，它以一个基础脸型为底，将合适的眼睛、眉毛等五官放上去，终组成一个与*像的人脸图。“刷脸机器”所做的事情也大致如此，只是它的“眼睛”、“眉毛”等五官更加抽象，对比的过程也是通过纯数字化的形式进行。
 

　　但基础的特征脸算法比较适合处理静态的正面图像，为了应付旅客在拍照时可能出现的不同姿态，研究者又开发出了“弹性图匹配”的思路。它把所有人脸图像看作具有相似的拓扑结构，不注重角度、长度等量化的性质，而侧重于变换后的图形的不变性质。所以它还有一个形象的名称，叫“橡皮泥几何”。在这种方法中，所有的人脸可以表示成类似的拓扑图，它的节点是一些基准点(如眼睛，鼻尖等)，它的边是这些基准点之间的连线。
 

　　为了识别一张新的人脸，需要从该人脸中找到基准点，提取出一个人脸图，令这幅图和现有的弹性束图之间的相似度大。经过匹配后，新的弹性束图将被提取出来，然后再把它放入“特征脸方法”中进行识别。在弹性匹配的过程中，网格的形状会随着特征点的搜索而不断变化，因此对姿态的变化也具有一定的自适应性。
 

 

　　二、操作方法

 

　　这个看似复杂的“黑科技”,操作起来很简单。
 

　　旅客需将二代*和蓝色车票叠放在一起，车票要放在*上方，车票正面的二维码要朝上、朝前，将*和车票一起放入闸机插入口，摄像头会采集旅客的人脸信息，与*人脸信息进行识别，如果一致的话，闸机就会打开，旅客就可以通过进站。
 

　　具体如下几个步骤：
 

　　步,当乘客进入通道,站在“刷卡机”面前时,会看到地上有个黄色双脚丫参考标识,乘客踩上去站立。
 

　　第二步,将车票和*取出,车票正面朝上,*则放在车票下面,将叠加在一起的车票和*放在扫描区扫描。
 

　　第三步,乘客抬头看着摄像头,完成刷脸。如果车票、*、人脸,三信息无误,“嘀”的一声,进站通道的闸机便自动打开。
 

　　如果操作得快,3秒即可,操作稍慢点,6秒左右即可过关。
 

　　“检票进站”作为铁路出行中的一个重要环节,在客流高峰期会出现一些问题,例如客流量大时,进站速度变得非常缓慢。再者,检票人员单靠人工检票很难检验出旅客是否“人、证、票”相统一,而“刷脸”,在一定程度上能缓解这一压力。
 

　　三、优点
 

　　“刷脸”进站速度很快，一般情况下，3至6秒便能成功通行，解放了人力，也方便了旅客。北京、上海、广州、郑州、太原、武汉、南昌、西安、长沙等地部分火车站已经使用上了“刷脸”进站。比起传统的靠工作人员识别放行，这些机器大的优势在于节省人力，而且方便快捷。
 

　　1.“刷脸”进站不仅更方便,还更加安全。
 

　　刷脸进站系统不仅提高了进站效率,还通过与公安网的无缝连接,时间识别坏人。*内的**一旦刷脸,就会被迅速识别,并发出报警信息,这让打算乘火车潜逃的*,一露脸,就露馅。
 

　　2.即使乘客化了妆、戴了美瞳,系统也能够识别出来
 

　　据介绍,化了妆、戴了美瞳的乘客也不用担心,系统照样识别无误。系统对人脸识别验证时,仪器将扫描到的人脸和*照片进行比对,主要是看脸部轮廓、眉骨、嘴唇两边,和胖瘦没有关系,只要不是特殊妆容,机器大多都能识别出来。
 

　　四、注意事项：
 

　　持有红色车票的不能使用；持有学生票、残疾人票等减价车票的需要人工核验减价的证件,只能走人工通道。
 

　　*和车票的放置方式一定要正确，车票上的二维码要朝前。
 

　　系统暂时只能识别二代*。如果您使用驾驶证、学生证、户口本、护照等证件购买的车票,需要经过人工验证后才可进站候车。
 

　　化妆后的乘客基本上都可以地通过识别,但戴口罩、墨镜、帽子等还是需要摘下方可识别。
 

　　还有一些特殊情况,比如乘客如果突然剃了光头,和*照片不符,也无法“刷脸”通过,后人工验证进站。一般年龄变化在10年内对识别率影响不大；重度整容确会影响识别。
 

　　目前,北京、广州、上海、成都、武汉等地的火车站已开通自助“刷脸”进站通道。从网友的评论上看,南京,兰州,昆明、郑州等多地其实也都可以“刷脸”。
 

　　AI智能监测人流
 

　　如今，全国各地大部分火车站在春运期间，除了传统的武警24小时轮班巡控外，都会大量安装各类专业安防监控设备，后方人员通过高清监控画面就可以对诺大的现场做到一目了然，从而指挥、布控。
 

　　以广州火车站为例，作为全国春运历年发送旅客多的车站。仅2017年1月16日，该站便发送旅客约135万人次，春运40天共疏运旅客2916.2万人次。与其他一线城市一样，作为劳动输入地，广州火车站在春运等重大节假日期间，呈现人流量大、人员走动无规则，室外光照复杂和夜间灯光环境多变，多个出口并发等特征。
 

　　基于此，在此之前，广州火车站便部署了相应的大数据精细分析和安防实战应用系统，对重点区域人群实时监控。前端统计人数，后端数据分析，对客流进一步预测。
 

　　广州火车站主要在该车站广场区域上线视频监控前端图像采集和后端智能分析系统，对重点区域客流情况进行实时监控及数据分析：包括大规模人群聚集和拥挤踩踏事件做可靠预警、对各项应急措施的效果实施监控、为春运科学组织提供决策辅助。之所以能够做到实时监测、预警及分析，是因为该人群监测系统中综合运用了AI机器视觉、大数据平台智能分析等技术，而这些技术能够针对春运现场的实时情况，保证系统在春运实战中保持图像清晰、运行稳定、及时响应。
 

　　该系统在落地实战中具体是如何“工作”的呢？通过在广州火车站滞留人数多的站前广场区域部署具备人数统计功能的智能高清IPC，然后结合后端昆仑智能分析服务器，实时监测火车站广场出口人数。通俗来说，就是“数人头”，服务器对视频采集画面进行结构化数据提取，得出到个位数的人数信息。而这些信息将会通过大数据平台实时传送到广州市交委大数据分析平台，比对站内的人数数据，准确掌握整个火车站区域的滞留人数。
 

　　整个重点人群监测系统可以反映广场7个小时内滞留人数的变化。如果持续拥挤则需要采取措施疏导乘客，而这一举措，已经顺利保障数千万旅客安全、便利到家。

　　飞机：RFID托运
 

　　乘坐飞机回家，因行李出问题而头疼的乘客不在少数。为更好地为旅客服务，多家航空宣布使用RFID行李追踪技术，提供实时行李追踪服务。这意味着2018年乘坐飞机回家的旅客可以用APP随时了解自己行李的位置，从而减少出现行李丢失或者拿错的情况。
 

　　RFID行李自动分拣系统，是给每一个飞机乘客随机托运的行李上粘贴RFID电子标签，电子标签中记录旅客个人信息、出发港、到达港、航班号、停机位、起飞时间等信息；行李流动的各个控制节点上，如分捡、装机处、行李提取处安装电子标签读写设备。当带有标签的信息的行李通过各个节点的时候，RFID读写器会读取这些信息，传到数据库。实现行李在运输全流程中的信息共享和监控。
 

　　ID无线射频识别技术被普遍认为是21世纪具发展潜力的技术之一，是既条码技术之后，引起自动识别领域变革的一项新技术。其具有的非视距、远距离，对方向性要求不高，快速的无线通讯能力，被越来越多的聚焦在机场行李自动分拣系统。终在2005年10月，IATA(航空运输协会)一致通过决议，将UHF(超高频)RFID绑带式标签作为航空行李标签的标准。
 

　　RFID技术对于提高机场行李自动分拣系统的自动化程度和分拣准确性，对保护公众出行安全，减少机场分拣人员工作强度，提高机场整体运行效率，具有重要意义。特别是春运这种人流高度集中期间，大大提高了机场行李托运的工作效率。
 

　　一、系统架构
 

 

　　二、系统流程

 

　　从机场出发的旅客在出发值机柜台办理行李托运，工作人员根据旅客登机牌完成托运登记并打印RFID行李标签，将RFID行李标签安装在行李上后放入行李输送机。输送机安装有RFID采集通道，当行李通过RFID采集通道时，其相关信息即被采集并上传给输送机控制系统，输送机控制系统根据得到的信息即可将行李正确的分拣到对应航班的行李房格口槽。后搬运工将对应航班的行李转送到行李箱，同牵引车上飞机货舱。
 

　　机场行李自动分拣系统采用RFID技术，通过电子标签标识行李，利用无线射频信号自动识别目标行李，即便对多个高速运动的行李物体，都可以进行同时识别，无须人工干预，操作快捷方便。采用RFID技术机械化率可到95%以上，这就意味着从技术上将大大减少行李丢失、迟运、错运的可能。同时，RFID能工作在各种恶劣的环境中。这样就能够加强旅客的行李安全，大大的减少其差错率和其他问题。
 

　　另外，每一个RFID读写器可以通过网络与服务器连接，在行李托运的各个环节到终到旅客手上，都能有效的记录跟踪监控，及时的掌握整个过程，动态的进行管理，管理人员完全可以根据此统计的数据和查看各个环节的情况，达到有针对性的管理，从整体上提高机场行李托运管理的信息化和智能化。
 

　　列车运行状态的视频监控
 

　　相比进出站、安检，旅客在列车上的安全更为重要。对列车运行状态的视频监控包括司机室的监控和列车车厢内情况的监控，监控室可以监视列车车厢的状态。该系统可以分为前端设备、列车移动智能处理单元、传输设备、铁路综合监控单元四个部分。列车移动处理单元应具有存储、编解码、智能分析和无线通信等功能。数据传输可以通过车地无线通信将车载视频监控下传和铁路线路监控上传，铁路综合视频监控系统的业务部门用户有调度、机务、公务等部门。其中，路局视频监控中心可以点播实时查看列车司机室的监控视频，也可以存储其监控视频。
 

　　同时，在运输安全指挥中心办公室内，运输安全指挥中心运用无线通信系统、监控检测分析系统、综合研判、卫星定位(GPS)、警报鸣放等高科技手段和软件技术对高铁安全、现场作业、重点设备等进行全天候、全过程远程视屏监控和数据传输，在充分释放科技保安全、科技助生产能量的同时，形成了功能齐全、管控、智能决策、快速反应的生产指挥和预警体系。
 

　　在列车内部监控和指挥中心的调度下，使得列车在行驶过程中能够对变化时间知晓并作出相应措施，以保障旅客的出行安全。(本文根据浙江宁波中基招标、中国建材家居网，经济日报、看看新闻整理)