人脸识别智能监控系统解决方案

.人脸检测智能监控系统

技术方案设计单位：市云驰数字技术目录第1章前言1工程背景1设计依据2设计原则2先进性2实用性2易用性3扩展性3用户需求3第2章系统方案4系统构造4系统功能5营业网点监控功能设计说明52.2.1.1ATM机监控5营业厅大门监控6营业厅监控6监控室6智能化6集中管理〔联网模式〕7网络连接8人脸采集的现场因素分析8安装方位8.2镜头焦距8光照9场景复杂程度9人员的姿态和服饰9扩展与升级9系统构成10云驰数字监控主机10功能特点11云驰数字视频叠加器12功能及特点12系统参数13远程管理软件〔联网模块〕14远程运行状态监控14远程录像检索回放14可修编-远程人脸检索查看14远程实况监看15系统维护15典型应用15配置选型15主要硬件15营业网点前端智能监控15远程集中管理〔联网模块〕16主要软件16前端智能监控16远程集中管理〔联网模块〕16方案特色16第1章前言云驰数字科技使用的监控技术汲取了生物识别技术、计算机技术、计算机网络技术、系统集成技术、平安防技术、有线电视技术诸方面的精华，不仅符合信息产业行业的开展趋势，而且代表了金融行业数字监控的未来开展方向，成为目前监控行业中颇受关注的智能化、数字化产品。本方案是云驰数字识别科技为金融行业编写的“人脸检测智能监控系统技术方案“。工程背景目前银行营业网点、ATM自动柜员机是金融系统经济管理和平安技术防的前沿阵地，其平安保障对社会与经济的影响都十分重大。特别是近几年针对银行的恶性犯罪屡屡见诸报端，作案手段也越来越多，更加隐蔽、技术性更高，对安防体系与刑侦技术的要求也越来越高。因此，为了加强银行系统营业网点的平安管理，提高银行保障客户平安的水平，增强为客户效劳竞争的优势，各地银行都在逐步建立和完善安防体系，提高整体的安防水平。视频监控系统在银行安防领域中的应用是非常广泛的，总的来说视频监控系统的开展可以分为三代：第一代是以CCTV〔闭路电视〕系统为代表的模拟式监控系统，功能非常简单；第二代是将模拟视频信号进展数字化处理，数据的质量、存储、检索等性能指标都大幅提高，并有非常丰富的系统功能；而正在新兴的第三代，则以智能化为关键，将关注的焦点集中到监控对象——人本身，从传统的庞大视频流中将人的特征直接提取出来，并针对性地对这些特征进展分析、识别等处理，从而能够直接清晰地抓到图像中人的脸部信息，新一代的监控对营业网点平安防及事后追踪破案具有巨大的作用。云驰数字科技一直致力于人脸识别技术的研究、开发和应用，拥有自主知识产权的面像识别技术，已经开发出代表当今国际一流技术水平的软件、硬件产品，在公安、金融、政府等行业得到了广泛应用，为用户创造了经济和社会价值，得到了用户的赞誉。设计依据工业电视系统工程设计规GBJ115-87民用闭路监控电视系统工程技术规GB50198-94平安防工程程序与要求GA/T75-94智能建筑设计标准DBJ08-47-95平安防工程费用概算编制方法GA/T90-94国际电磁标准：CLSPR22CLASSBEN55022CLASSBEN55088-1IEC801-2IEC801-3LEC801-4ENG1000-3-2国际平安标准： CSA认证：EN60950标准TUY认证：ULLISTED标准设计原则先进性在当前的银行安防形势下，既然要采用新一代智能化的安防监控系统，必然要直接应用一些更先进的技术和理念，保证系统能超越普通的监控方式，提升安防层次和水准。实用性银行监控领域的具体应用，往往是要有针对性地解决已有的一些实际问题。不管采用什么样的技术和方案，都要能实实在在地解决好问题，满足实际要求；并顾及现有的条件制约，不是一味地抛弃现有的，而要尽可能地兼容再利用。易用性银行营业网点的众多与分散，使得其监控系统在设计时需要考虑到其操作的简单方便，系统要稳定可靠，并在管理上保证方便快捷和低本钱，具有这些特点的监控系统才算是易用和好用。扩展性银行对安防系统的要在不断开展着，以及伴随着现代高科技技术的开展，未来可能会有系统功能扩展或者系统规模扩大的可能；在设计时也尽可能考虑，以便在构造和规模上留有扩展的余地。用户需求为了使客户随时随地、方便快捷地存取款和进展其它交费业务并与国际金融接轨，各大银行普遍采用自动柜员机〔ATM〕，它为客户提供了二十四小时的效劳，给银行客户带来极大的方便，同时也面临着假设干实际问题：.不断有利用ATM机盗取客户钱款的犯罪活动发生，而且越来越呈现出使用科技工具和手段猖獗的特点，给银行带来信誉和物质上的很大损失；.使用ATM不当或者出钞有故障以及遭恶意设陷〔粘卡、粘钞〕时，造成银行与客户之间的纠纷；.大局部ATM为室外穿墙式安装，防护力较差，不时有ATM机被破坏。针对上述问题，使用监控手段以获得准确的证据资料，对各大银行来说是必不可少的。但同时现有ATM监控大多数是单机独立运行，资料调阅不方便，也无法集中管理和维护。更为重要的是，目前ATM机成为犯罪分子盗取银行客户钱款的一个重要渠道，他们使用多种工具非法获得银行客户持卡的数据，然后在ATM上疯狂提款，给银行客户带来很大的不平安感和重大损失。这类事例已经屡见不鲜，并且有手法不断翻新、愈演愈烈的趋势。为此我们针对各大银行业务特点以及对平安防的需求，提出以下有效的技术解决方案。该方案的特点是：技术手段先进，应用要求的针对性强，可靠性高，性价比高，管理维护方便。云驰数字监控系统的建立目标是构建一套能在营业厅入口、ATM自动柜员机的监控，并能在营业厅入口检测提取清晰的人脸照片，在联网情况下，可通过监控中心集中管理整个系统的运行状态，远程检索回放人脸和录像资料的集成化智能监控系统。系统主要由包括各营业网点的智能监控主机、ATM机监控及卡号叠加系统、窗口柜台的视频叠加等。各网点的智能监控主机主要作用是对营业厅入口和ATM机及营业柜台进展监控录像，对进入营业厅的人员进展检测并拍摄其脸部照片，存储于主机硬盘中。本系统具有网络管理功能，但安装时可根据需要选择网点单独管理模式或远程集中管理模式〔联网管理〕。在选择网点单独管理模式后，系统将预留了网络接口，今后如需进展联网管理，只需加装远程集中管理模块〔联网模块〕，就可通过各网点PSTN拨号/64K或128K专线/2M宽带先接入到各地市分行，然后是地市分行再向上连接到省行。第2章系统方案系统构造从体系构造上看，本系统根本上是两层构造：分散的前端监控主机负责人脸和录像数据的采集与存储，集中式的远程管理端可以检索回放这些资料。前端后端〔联网情况下才需要〕从网络拓扑构造上看，则是将各地市网点的智能监控主机通过多种网络连接方式与省行监控中心连接起来。如图，网络连接有两级，网点接入到地市级分行网络的方式可以是两种：•拨号方式：拨号上网，接入到地市分行网络；需要在地市分行网络有连接电信公众网的入口。•局域网方式：先接入到网点局域网，然后从局域网出口走DDN/ISDN/宽带专线进入地市级分行网络。系统功能营业网点监控功能设计说明前端监控主要在网点完成视频的采集：录像、卡号叠加、人脸检测与存储、数据检索的工作。ATM机监控一个摄像机〔针孔式〕位于ATM的正面面板部，从正面方向记录客户的面部；一个摄像机〔针孔式〕位于ATM的出钞口上方，用于记录ATM是否出钞和客户提款的情况；一个摄像机〔针孔式〕对着ATM机钞箱进展触发录像，记录装钞过程画面；摄像机录像由接收到的人体靠近/离开信号来触发；采用三种探测头:A、人体接近传感器，探测人员接近ATM并进展活动的信号；B、出钞触发开关，由ATM出钞而触发；C、装钞触发开关，由装钞时开闭钞箱来触发。卡号采集器，它可以从ATM机的流水打印机上取得卡号，并可以叠加到录像中，大大方便了录像资料的检索。当用户接近ATM开场交易操作时，监控系统自动触发采集视频并完成卡号叠加处理，将清晰的视频信息保存在本地硬盘中〔图像大小为352X288〕。营业厅大门监控在营业厅安装向外对准大门入口的摄像头〔每个入口安装一台〕，摄像机采用国三星彩色低照度CCD摄像机。营业厅监控在营业室安装对营业柜台、营业室重要通道的摄像头。摄像机采用国三星彩色低照度CCD摄像机。如已安装过摄像头，可以延用现有设备。同时可考虑加装视频叠加器对各营业柜台实施操作人员和客户的实时监控和录象。监控室在营业网点机房〔或监控室〕安装录像主机设备，设备采用云驰数字网络视频效劳器进展监控点视频采集传输，采用人脸DVR，H.264压缩格式，最大支持4路录像〔通过加装视频叠加器可到达32路〕4路实时运动检测加4路人脸检测，支持视频同步录音。系统工作时，自动录像到硬盘，并从营业厅入口处的图像中检测人脸存储到硬盘。系统支持定时录像功能，这样可以将上班时间设置为录像时间表参数即可，以便下班关门后不会再录像。检测到的人脸会在软件界面的弹出窗口上按各路视频显示，对应的录像也可以回放。人脸检测的实际效果受到假设干现场因素的影响，需要做针对性处理。参见2.2.5节人脸检测的现场因素分析智能化这里的智能化主要是指要在通常的数字视频监控系统水平之上，对监控主体的提取、分析功能方面都有智能化方式。本系统智能化特点以下几点：一、在对ATM操作过程进展录像的同时，自动获取当前正在ATM机中使用的银行卡卡号，并完成同视频录像叠加的过程；二、除了对入口监控录像之外，还对进入营业厅的人员直接检取脸部照片。因为人及其活动是视频监控系统最关注的容，而根据人脸来判别无疑是最直接、最关键的监视。三、监控主机能根据日期、时间、主机、摄像头、卡号等条件来有效检索出需要的画面；能下载、回放前端视频录像文件；同时，也可以根据时间来检索人脸照片，并可以从人脸直接下载回放相应时间的录像。四、在视频叠加器的作用下，能够在保持原有录像质量和空间不增加的情况下，增加1倍的监控路数。同时，智能监控主机检取人脸还有一个优势——人脸更清晰。因为它是从压缩前的原始高分辨率图像704X576〔D1〕中提取来的；而通常监控系统录像都是有图像质量损失的压缩数据，造成面部细节不清楚，影响了事后的追查判别。集中管理〔联网模式〕从用户现状来看，众多网点入口的监控必然是分散布置的，同时管理上可以集中地监控系统运行状态以及方便检索回放数据。每台智能监控主机可以自动连接到监控效劳器上，前端主机一般性的异常情况如视频丧失、运动检测、外部报警等状况都可以自动报告给监控远端。监控中心的远端管理系统可以通过监控效劳器访问到任一台监控主机，可以连接查看当时的画面实况，可以检索回放录像资料，还可以检索浏览人脸照片，并翻开录像的对应位置查看当时的场景画面。考虑到前端网点主机的数量较大，可以考虑采用多台远程管理机以分散网络通信负荷，保证系统长时间稳定可靠。网络连接在网络连接方式上,采用营业厅部局域网和VPN方式，如果条件不允许，采用ADSL网络也可以。人脸采集的现场因素分析本系统中，人脸检测的实时图像来源于从营业厅对准入口的摄像头采集的。图像的质量对人脸检测的效果有比拟重要的影响，大多数同摄像头的安装、调整、设置有关。具体包括：安装方位摄像头的安装高度比人的身高更高一些。这是因为人在进门的过程中，头部影像除了逐渐变大，还要逐渐升高。当然这样安装又需要将摄像头稍下倾，从而相对于摄像头和画面，人脸平面不是垂直的，而是有一定的下倾角，不过一般不太大，在适应角度，一般推荐摄像机的安装位置是正对大门，距离大门位置不得小于2.5M，垂直地面高度1.8M-2.2M。镜头焦距原则上要保证逐步走近的人脸一段时间在画面上的大小适中，也就是画面的视觉大小，而这与摄像头镜头焦距有关。可以通过启用摄像机自动聚焦功能，并利用其画面缩放功能来调整以获得清晰的、大小适宜的营业厅入口画面。摄像机拍摄画面的宽度〔即门宽〕不超过2.5M，拍摄画面的下边缘在大门处，即门外的移动目标不能触及下边缘。光照光照对人脸检测的影响是很大的。在营业厅现场，由于入口多数是正对街道，而且白天营业时，入口处进来的光线较厅更强，造成拍摄的场景中人脸为逆光，甚至高逆光，面部显得较暗，无法得到清楚的脸部照片。在现场工程实践中，我们通过采用手动光圈方式，并辅助以调整摄像头的方位，使得摄像头拍摄的人脸亮度较好，从而大大改善了人脸检测的光照环境，检测效果较好。初始曝光量可设为强逆光下能看清人脸，效果如以下图所示。场景复杂程度目前的人脸检测算法速度快，实用上是优秀的。不过对于比拟复杂的场景，也难免会检测到一些“假脸〞。现场通过调整摄像头，使得画面中尽量不出现被风吹动的植物枝叶等，防止条文状活动目标，以及不要让入口外街道上的运动的车辆、行人出现或占较大面积，这些都会有利于减少出现“假脸〞的可能。人员的姿态和服饰人员〔脸部〕的姿态也是有影响的，主要是考虑角度适应围。由于现场可安装位置的限制，摄像头的垂直高度一般比人头要高些，这样人脸相对于摄像头是略微向下倾俯；一般来说，进来的人只要不是有意地一直低头，在其进入过程中都可以检测到其脸部。人脸姿态允许围：左右偏转＜45度，上下俯仰＜15度，平面旋转＜10度。扩展与升级系统的扩展主要是指规模数量上的，最可能的是监控中心覆盖网点的增加，这时如2.2.3节集中管理中提到的，只要适当增加远程管理工作站的数量即可应付。升级则主要是考虑未来可能需要的识别功能或布控功能的参加。则这些功能根据具体情况可以在前端监控主机上做，也可以在监控中心增加后台的集中化的人脸识别功能。现有的前端主机的PC开放架构以及强大运算平台，监控中心的网络化布局使得升级具备了必要的根底。升级的方案可在未来根据具体要求另行分析与设计。系统构成从最终安装部署上看，系统的组成局部可以先用如下的表格简要表示：表格1系统部署表组成局部计算机位置软件硬件操作系统营业网点智能监控智能监控主机〔人脸DVR〕地市分行各个网点云驰数字录像监控系统FaceMonitor工控机〔P4CPU3.0G以上，1G存〕，云驰数字采集卡Windows2000Pro/Windows*P监控中心远程管理远程管理工作站（监控管理工作站）监控中心远程管理软件（RVS）PC机〔P4CPU3.0G以上，512M存，100M网卡，较好显卡①〕，Windows2000Pro/Window*P云驰数字监控效劳器软件（INNO）注：①较好显卡：是指由硬件缩放能力，显存不小于64M的显卡，这里建议使用nvidia芯片显卡。②不使用联网模块，不需部署后台远程管理系统及设备云驰数字监控主机云驰数字监控主机是一套集成了监控、人脸检测、录像、回放、报警、控制和远程监控于一体的智能化数字视频监控主机系统。功能特点单卡设计架构，更加稳定耐用，一台PC最多只可同时插一块卡，可以接入1~4个输入视频与最多4路声音信号输入；比照于其他的监控主机，由于单卡设计支持多路实时视频与音频本地同步记录；每路视频的工作参数〔录像、报警、预设时间表等〕可分别设置；每路视频都可迭加日期、时间、摄像机标题等字幕；可按照预设时间表自动定时录像；智能型实时运动检测及报警功能；可调整运动检测灵敏度；运动检测具触发本地报警功能；运动检测具触发远程报警功能〔通知、寻呼机或远端系统〕；完善的检索回放功能：可直接检索查看人脸，然后回放对应录像；可直接按卡号检索对应录像；回放也可按通常方式来检索回放录像；硬盘管理：可手动设置数据储存的硬盘与目录；支持多个硬盘自动循环；硬盘空间不够时报警；可支持传统云台PTZ与高速球型摄像机〔DomeCamera〕；DomeCamera预设点设置；DomeCamera自动水平扫描〔AutoPan〕功能；DomeCamera预设点定点巡航〔Cruise〕功能〔可设置每一预设点停留时间〕；DomeCamera可由输入信号触发，将镜头快速转至预设点；可通过（PSTN）、局域网（LAN）、国际互联网（Internet）或是企业部网〔Intranet〕进展远程监控、录像、PTZ控制、Outputport〔输出端口〕控制、人脸及录像文件检索与下载；可以设置开机自动开场录像，以及退出时自动关机；可设置系统定时自动重启，以及具有硬件看门狗功能，保障系统长期良好运行；外部信号输入与输出控制：具有可设置的外部报警信号输入的触发动作〔录像、报警、以及输出控制信号〕；录像、回放或远程监控时可随时拍照；具有系统报警日志；2.3.2云驰数字视频叠加器云驰数字视频叠加器是云驰数字识别科技基于最新的DSP处理器研发和生产的一种智能式视频叠加产品，在当前国外同类产品中具有领先水平，可广泛应用于安防领域，能和现有的视频监控系统进展有效的集成，并且可以针对实用中常见的逆光场景增加光照补偿功能，还可以根据用户的要求增加人脸检测和识别的功能。功能及特点构造小巧，安装使用方便，可串接入任何监控系统的任何视频信号通路。实现2路叠加的视频监控，叠加的画面可以进展画面大小和位置选择。不需要改动现有线路设计，适用于任何需要画面叠加的监控系统，并且可以对小画面进展逆光补偿。可自由进展主从画面切换，单一画面或叠加画面选择。嵌入式独立硬件模块，技术先进，功能强大，稳定可靠。系统参数1、系统平台：Windows2000或Windows*P；Direct*8.1以上；2、可插板卡：1块云驰数字板卡；3、CPU：IntelPentiUm43.0GHZ以上；4、存：1GMB以上；5、显卡：有硬件缩放能力，显存最低64M，建议使用NVIDIA的芯片组的；6、网络通信：TCP/IP协议，支持拨号连接以及DDN/ADSL/LAN等连接方式；7、云台、镜头控制方式:RS-485/422串行通信控制;8、录像：a、分辨率：704×576像素〔PAL〕，720×480像素〔NTSC〕b、录像帧速：25帧/秒/路〔PAL〕，30帧/秒/路〔NTSC〕c、每小时录像数据量：每路约60~350M9、人脸检测：a、人脸检测原始图像分辨率：704×576像素〔PAL〕，720×480像素〔NTSC〕，实时输出真彩24位人脸BMP图像。b、检测人脸尺寸：最大500×500像素，最小30×30像素。。、角度适应围：上下俯仰±15°，左右旋转±45°，平面旋转±10°。d、最时支持4路，检测帧率为25帧/秒/路。e、每帧图像检测人脸数目：在同一运动区域中最多检测人脸数小于4。f、检测所得人脸：彩色图像，大小为500×500像素。g、人脸检测指标：系统漏检率小于5%，系统漏检率=〔1-至少检测到一人脸的人数/视频中出现的满足以下条件的人数〕*100%。10、CPU占用：在机器配置为P43.0GCPU，512M存，CPU占用率＜70%,存占用＜120M。11、系统7×24小时连续运行。2.3.3远程管理软件〔联网模块〕用于在监控中心对前端的智能监控主机进展状态监控和数据检索回放等集中管理功能。远程运行状态监控主要是一些来自前端监控主机的报警提示功能：前端主机的视频丧失报警、前端运动检测报警、外部输入触发信号报警等，前端报警日志检索。远程录像检索回放可以设置主机、日期、时间、假设干路摄像头等条件来检索录像；检索得到的录像文件可以下载到远端，下载进度有提示，可中途取消下载；下载完毕后，可以自动翻开播放器回放；播放器上具有画面缩放、播放进度控制、速度控制、以及拍照打印和录像剪辑等功能，同时播放器能够同时4路并发播放，时间段控制播放。远程人脸检索查看可以设置主机、日期或时间段、假设干路摄像头等条件来检索人脸；可以从检索得到的人脸文件清单中选择下载到远端，下载进度有提示；中途可取消下载；下载完毕后，可以选择人脸文件翻开来浏览查看，每照片都有对应的采集时间；可以选择*照片调阅对应的录像资料，自动开场下载录像，下载完毕后，可回放录像。还可以选择*些照片导出来存储，还可以打印这些照片。远程实况监看可以选取*台主机，连接其假设干摄像头，显示其实况画面。系统维护网点分布信息维护：系统涉及到的各地市各网点的名称、地址、联系方式等信息。典型应用智能采集卡的典型应用模式为：4路录像＋4路人脸检测+2路营业厅录像+2路室重要通道〔即：使用两块智能采集卡〕。具体方式如下：智能采集卡分别连接四个摄像头，这样可以在对每个摄像头的画面录像的同时采集清晰人脸；这种应用模式非常适合各种希望采集清晰人脸，同时保存传统录像方式的各种监控应用环境，例如：银行营业大厅入口监控、自助银行ATM及入口监控、小区底楼入口智能监控、机关单位出