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。

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?？刹僮餍约敖缑嬗押?，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

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。

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：

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