机场控制区门禁防尾随功能的探索与试点应用

赵 帅，王 玥，王 欣，刘 冠，詹红梅

（1.北京大兴国际机场，北京 102604；2.厦门瑞为信息技术有限公司，福建 厦门 361004）

安全是民航业永恒的主题，门禁作为机场空防安全的第一道防线，是机场技防体系的重要组成部分。门禁报警主要分为强迫进入、超时开门、尾随进入等[1]。其中，强迫进入和超时开门报警，以成熟的物理硬件配合嵌入式程序结合后台软件，现已实现高可靠性应用。尾随进入报警技术在闸机领域已成熟应用，但在机场门禁管控体系中未得到有效应用，机场管理单位对门禁防尾随功能的需求日益迫切[2]。

1 北京大兴国际机场登机口门禁通行现状及分析

登机口是旅客从候机区登上航空器的必经通道，是连通机场航站楼与飞行区的通行路口之一。登机口门禁为跨区域门禁，是机场控制区空防门禁的重要组成部分。对登机口区域通行员工进行识别和记录，防止未经授权人员进入，对保障机场管制区的空防安全起到至关重要的作用[3]。

北京大兴国际机场登机口区域门禁，对员工采用刷取控制区通行证（CPU卡）后输入个性化密码的复合通行权限验证，以规避“认卡不认人”的情况，但在实际使用过程中，此方式仍无法规避卡及密码被盗用的风险。现有刷取CPU卡后输入密码的通行方式，属于机械式的识别方式，可以从一定程度上规避“认卡不认人”的情况，但无法根据人体生物特征的不同而识别人的身份，也无法识别出实际通行人数，存在卡被盗用、尾随进入无法及时发现的问题，存在着较大的空防安全隐患。如何解决该问题，成为登机口通行的研究重点。

2 技术分析及尾随预警方案设计

2.1 人脸识别技术的应用

人脸识别技术是一项非常先进的生物识别技术，已经广泛应用于各种场合，其中包括门禁系统。门禁系统是保障人员安全和财产安全的重要手段，而人脸识别技术的应用则可以使门禁系统更加高效和安全[4]。

人脸识别技术在门禁中的应用原理是通过摄像头采集人脸图像，并通过人脸识别算法将图像与数据库中的人脸信息进行比对，从而判断该人是否有权限进入。人脸识别技术相比传统的密码和指纹识别技术更难被破解，在门禁中的应用也更加便利。例如，可以实时记录人员进出情况，方便对人员出入情况进行统计和分析；可以根据人员身份设置不同的进出权限，提高门禁系统的灵活性和安全性，实现无人值守，使门禁系统更加高效[5]。

本项目采用刷取CPU卡调出员工人脸信息，使用现场设备对员工进行活体检测并将现场采集的人脸照片与调取的员工人脸信息进行1∶1比对，保证人证合一，有效解决了“认卡不认人”的问题，安全性更高。

2.2 视频分析技术的应用

（1）安装摄像头：在需要防止多人尾随的地方，安装一个或多个摄像头，以捕捉视频数据。

（2）设置观察区域：使用视频分析软件设置观察区域，以便更好地捕捉机场通行人员的行动。

（3）进行人员跟踪：使用计算机视觉算法，如目标跟踪，对人员进行跟踪，以便监测其移动。

（4）分析人员间距：使用视频分析软件分析人员间的距离，以识别是否有人在尾随。

（5）触发警报：如果发现有人在尾随，则可以触发警报，通知相关人员。

2.3 尾随预警方案设计

2.3.1 业务分析

员工到达现场人脸识别设备处，按照通行规范刷取CPU卡并进行人脸识别验证。如果验证通过，门将会被开启。在此过程中若涉及尾随行为，前端或后台应给出报警，并可联动现场视频画面查看。员工只需刷卡并面对摄像头进行人脸识别，就可以快速通过门禁。系统可根据不同的通行权限进行设置，例如，对于特殊区域，可以设置更高的安全级别。

2.3.2 尾随预警规则

（1）距离：算法会计算通过门禁的两个人之间的距离。如果两个人的距离过近，算法可以评估出存在的潜在风险。在设计防尾随预警规则时，需要确定一个合理的距离阈值，以识别潜在风险。

（2）时间差：算法会计算通过门禁的两个人之间的时间差。如果两个人的时间差过小，算法可以评估出存在的潜在风险。在设计防尾随预警规则时，需要确定一个合理的时间阈值，以识别潜在风险。

通过确定距离和时间差的阈值，防尾随预警规则就可以根据通过门禁的人员的距离和时间差评估出潜在风险，并在需要时发出警报。

通行控制区门禁时，按照尾随的定义，将防尾随策略按照单人通行、多人通行等进行分类，分类如下。

2.3.2.1 单人通行（验证表征刷CPU卡+人脸识别）

（1）人员A验证，本人通行：正常通行，不报警。

（2）人员A验证，本人不通行：正常通行，不报警，提示“通行超时”。

2.3.2.2 多人同向通行（验证表征刷CPU卡+人脸识别）

（1）人员A验证，非A（1人及以上）通行，A未通行：进行尾随预警。

（2）人员A验证，非A（1人及以上）通行，A通行：进行尾随预警。

（3）人员A验证，A与非A（1人及以上）同时通行：进行尾随预警。

2.3.2.3 多人异向通行（验证表征刷CPU卡+人脸识别）

（1）人员A验证，异向（门另一侧）的非A（1人及以上）人员通行，A通行：进行尾随预警。

（2）人员A验证，异向（门另一侧）的非A（1人及以上）人员通行，A未通行：进行尾随预警。

2.3.3 防尾随预警算法设计

（1）人员识别：首先，使用摄像头捕捉通过门禁的人的图像，并使用人脸识别技术识别人员身份。

（2）计算距离和时间差：算法会计算通过门禁的两个人之间的距离和时间差。

（3）风险评估：根据距离和时间差，算法会评估是否存在潜在的尾随风险。

（4）警报：如果算法判断存在风险，它会向门禁系统发出警报，提醒工作人员注意安全。

（5）记录：算法还可以记录下所有的操作，以便以后分析和评估。

按照尾随预警规则，系统依托多目标检测算法，进行算法优化，在目标跟踪检测过程中，赋予每个目标跟踪号（id号），并监测目标行动轨迹，根据连续多帧的检测结果综合得到当前帧中每个目标的跟踪号（id号），能够过滤掉短暂出现的误检，同时也能够为短暂出现的漏检预测一组预估的位置坐标，从而实现更加精准的门禁区域防尾随监测。

依托多目标检测算法，将通行区域划分为有效检测区域、验证区域，并在AI视频分析过程中，以绊线来标识门位置，如图1所示。

图1 通行区域示意图

（1）有效检测区域（图1序号01黑线框）。定义：系统实时进行人员检测（生成跟踪号）的区域。

（2）验证区域（图1序号02白线框）。定义：人员刷卡时进行人员数量检测的区域。

（3）绊线（图1序号03双横线）。定义：绊线即为门通过线，防尾随相机检测到头肩通过绊线之后即认为有人通过门。

（4）跟踪号。定义：当人员进入有效检测区域内，并检测到头肩时，生成的唯一性标识。

（5）合法跟踪号。定义：当人员进入到验证区域，并且人脸识别通过验证之后，绑定该人的跟踪号为合法跟踪号。如人员退出检测区域内，跟踪号丢失。当再次进入检测区内，重新创建跟踪号（该跟踪号与之前的跟踪号不同）。

2.3.4 设备部署

人脸门禁一体机与防尾随抓拍相机联动，防尾随抓拍相机在布防状态下，检测是否有头部和肩部特征，一旦判断有头肩特征则为人员，结果通过网络/RS485传输到门禁一体机，门禁一体机及时发出声光告警提示和屏幕动画提示。

通过安装在顶部防尾随相机，实时抓拍通行人员，并采用图像识别算法对区域内的人员情况做出准确探测判定。当系统检测到识别区域内多于一名旅客（可设置）时会触发防尾随预警，系统自动发出声光报警，防止人员快速闯闸等违规行为。

尾随分为贴身尾随和保持一定距离的跟随两种情况，防尾随系统能通过摄像机有效判断两种尾随的发生。当尾随者与正常通行员工靠得很近时，门禁保持关闭状态，并报警提示门禁通道内人员请离开，重新进入待检状态。出于对设防区域安防环境的考虑，当人员刷卡后5秒内（时间可调）未进入通道，门禁磁力锁将自动关闭，防止非授权人员趁机通过。

3 机场控制区门禁防尾随功能试点成果

（1）智能决策：基于科学的算法与模型，验证尾随预警验证智能化。基于科学的算法与模型，完成尾随自动预警功能的可行性，为“智慧安防”赋能，夯实智慧安防底座。实现了尾随预警的智能化，实时分析通行情况，并能通过分析人脸特征和行为模式，识别出异常行为，有助于提高系统的安全性和可靠性，为员工和现场的安全提供有力的保障。

（2）随需而变：依托员工基础证卡数据，赋能智慧机场建设。基于成熟的人脸识别技术及视频分析技术，结合对员工基础证卡数据分析，系统可以根据员工的职位、部门等信息，动态地调整门禁的安全级别。例如，对于拥有高级权限的员工，系统可以提供更加宽松的通行条件；而对于普通员工，系统可以设置更加严格的安全限制。

4 结束语

在AIRPORT3.0的背景推动下，生物识别技术、AI分析技术日益兴盛的今天，集成化、智慧化是机场安防发展的必然趋势。相信随着技术进步及机场大安防体系的不断完善，安防类信息与机场相关业务数据整合将逐步加速，防尾随预警功能在控制区的应用研究仅仅是一个开始，智慧安防将以更优质的数据应用水平、更安全的防范能力，更好地为机场的安全发展保驾护航。