人脸识别在监狱信息化中的应用

张凡军

摘 要：监狱、戒毒所、看守所等关押高度危险人员的特殊场所的安全问题关系到社会的安定和人民群众人身安全。随着科技的不断发展，人脸识别技术作为一种新兴事物逐渐走入人们的视野，向科技要安全成为一种迫切的需求。人脸识别技术是一种目前应用比较成熟的生物特征识别技术，是指利用分析比较的电脑技术识别人脸。基本工作原理是利用摄像机采集人脸的图像或视频，并自动在图像中检测和跟踪人脸，并通过对智能比对分析，以达到个体身份甄别的目的。相关技术主要分为人脸图像采集和智能比对识别两大部分。近年来，人脸识别系统在公安、金融、社保、教育等系统以及和娱乐化应用上迅速发展，在法院、安检、监狱等多个领域得到了实际部署。特别是在江苏监狱系统在民警进出监狱大门的控制上增加了人脸识别技术的运用，在防止关押人员越狱方面增加了安全防范的水平。

关键词：人脸识别；监狱信息化；应用

1、前言

随着监狱视频监控系统改造工作的推进，高清网络数字化视频应用到大多数的监狱中，但智能化改造仍然未能实现。视频监控系统缺乏充足智能化程度情况下，系统监控会存在较大的被动性，无法分析视频，导致视频系统仅能发挥录像作用，事前行为预警、事中研判报警并不能进行，影响了管理效果。为解决这一问题，在进行监狱视频监控系统信息化建设过程中，需应用人脸识别技术，构建智能视频监控系统，提高管理效率，使监狱安全得到保障。

2、总体设计思路

传统的人脸识别技术在人脸图像采集这个环节，存在如检测准确率不高，漏抓误报比较多，人脸抓拍不清晰，图像质量不理想等问题。主要原因有两点：一、人脸的相似性，所有的人脸的结构及人脸器官的结构外形都很相似，在加上化妆的掩盖更是增加了识别的难度；二、人脸的易变性，人脸的外形不稳定会受到口罩、墨镜、头发、胡须等的影响，不同表情、角度相差很大，特别是光照条件（例如白天和夜晚，室内和室外等）的变化。这也是传统主要基于可见光图像的人脸识别的难点之所在。在监狱门禁系统的实际运用中发现，在光照发生变化时，识别效果会急剧下降，不仅起不到作用而且影响直接正常通行。

基于红外与可见光融合的多光源人脸识别方法是人脸识别技术的一项革命性创新。可见光是光谱中人眼可以感知的部分，可见光谱没有精确的范围，一般人的眼睛可以感知可见光的波长在400到700纳米之间。自然界中，除人眼可见的光线外，还存在着红外、紫外等不可见的光线。由于可见光图像受光源影响较大，而单纯的红外图像可以独立光源，但对温度变化比较敏感。工作原理是对红外与可见光人脸图像分别采用PCA与线性辨别分析相结合的方法进行特征提取和识别，并利用获得的识别结果与它们各自的置信度进行决策融合，并确定最终的人脸识别结果。实验表明，可以有效提高人脸识别性能和对各种应用环境的适用性，有效的消除可见光变化对人脸识别的影响。由于这种技术不仅仅增加了特征识别源，而且深度优化了算法所以在精度、稳定性和速度方面的整体系统性能超过三维图像人脸识别和热成像人脸识别，已经取得了卓越的识别性能。

规划建设监狱安防控制系统时，出发点应为大局实际需求，即维护政治稳定、治安良好，核心指导思想坚持科学发展，逐渐的实现科技强警的目的，促使狱警战斗力在相应技术基础上不断提高，进而提升监狱综合安防能力。设计智能监控系统过程中，要对实际的系统业务需求做出充分考虑，之后将人脸识别技术、人群分析技术等应用到系统建设中，同时，要与监狱业务工作经验相结合，有效的整合技术与业务，保证系统建设的合理性与科学性。另外，智慧视频系统建设之后，要能良好的对接主流监控厂商生产出来的视频监控平台，提供的API接口具有标准化。

3、分系统具体设计

3.1人脸识别系统

智慧视频系统中，人脸识别系统是关键组成部分之一，设计时，要具备人脸比对、告警输出、告警信息记录管理、目标库管理、布控任务管理、实时监控、历史记录与视频源配置管理功能。在性能方面，要满足如下要求：非监控名单误报率应控制在5%之内；系统注册失败率要控制在1%之内；监控名单对象误识率控制在10%之内；监控名单对象漏报率控制在5%之内；单帧视频图像检测人脸最大数量要超过30，而识别人脸最大数量要超过20；系统检测识别报警响应时间控制在2s内；系统平均响应时间控制在3s内。人脸识别系统识别人脸时，流程为动态人脸比对、图片检索人脸比对、1：1检索。在動态人脸比对阶段，先进行人脸实时抓拍，一方面，能够全面的采集、存储人脸信息，另一方面，使原视频存储需求的存储设备显著减少，并择优存储，促进占用存储空间的降低；之后进行人脸动态比对。在图片检索人脸比对阶段，需检索人脸图片由平台客户端提交后，与服务器中存储的特征数据做出对比，形成比对结果后，展现在平台中。在1：1检索阶段，主要是比对两张模糊图像，判断这两个图像是否属于同一人。人脸识别系统在监狱的AB门系统、门禁系统、人脸轨迹系统、点名系统中应用，本文以AB门系统为例，阐述其具体应用。

在监狱中，AB门是指人员通道，车辆通道并不包含其中。常态下，狱警与来访人员均通过AB门进出监狱，狱警调入监狱后，人脸系统人脸底库中即已录入其人脸图片，来访人员进入监狱前，身份登记与人脸照片均在入口处进行。由A门进入监狱，至B门时，摄像头（A门处）会实施拍摄进入人员的人脸，比对后台人脸底库，如匹配库中人脸，智慧视频系统向A门门磁或道闸推送信号，A门打开，人员进入后到达缓冲区，关闭A门，通过缓冲区域检测后，B门再次检测人脸，允许人员进入到监区。B门至A门的出监狱流程基本与进入时相同。特殊情况下，值班室可将关闭按钮紧急按下，使A/B门被强行闭锁，若外力强行破坏AB门，全监区均会受到告警信号。

3.2前端设计

以高清摄像机作为人脸识别前端，安装时要符合相应的依据，确保捕捉的人脸图像质量较高，促进识别率的提升。高清摄像机安装在人员卡口时，要处于监控区域正前方，左右两侧均可进行30°以内的偏转，俯视角度也要控制在30°之内；架设高度应超过2米，但最高为3.5米；逆光环境要尽量避开。重要人员卡口点位如果与安装要求不符合，需适当调整设备安装环境。

3.3存储设计

存储系统也是智能视频系统中的重要组成部分，存储内容主要包含人脸注册库、人脸抓拍库、告警记录、视频录像。人脸注册库中，于标准人脸库内存储人脸图片、人脸特征数据、人员身份信息，部署工作可由监狱内部优先进行。

4、结语

鉴于监狱所关押的都是高危人群，安全防范技术亟待完善的重要性越来越得到重视，全新的监狱安防理念和人脸识别技术的运用能够快速地识别关押人员及出入人员的身份，有效地进行陌生人监控预警以及加强工作信息的保密等等。随着时代的进步，监狱戒毒所、看守所等特殊场所的科技运用将推动安全保卫工作不断的向纵深发展。

参考文献

[1]余训锋，王凤武.监狱信息化及其在监狱安全管理中的作用[J].通信与信息技术，2014，（04）：94-97+106.

[2]张增全.统一身份认证系统在监狱信息化中的应用探析[J].计算机安全，2017，（06）：52-54.