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智慧平安校園解決方案--泰首智能

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1. 現狀
1.1. 項目(mu)背景
隨著(zhu)經濟的(de)(de)發(fa)(fa)展，社(she)(she)(she)(she)會(hui)(hui)(hui)(hui)開(kai)放程度(du)的(de)(de)提(ti)高，社(she)(she)(she)(she)會(hui)(hui)(hui)(hui)上的(de)(de)一(yi)些違(wei)法犯罪事件也日(ri)漸(jian)影響到(dao)學校(xiao)校(xiao)園(yuan)(yuan)。如何建立一(yi)個(ge)安(an)(an)(an)全(quan)(quan)(quan)的(de)(de)校(xiao)園(yuan)(yuan)環境，保障(zhang)師生(sheng)的(de)(de)學習、校(xiao)園(yuan)(yuan)生(sheng)活(huo)安(an)(an)(an)全(quan)(quan)(quan)一(yi)直(zhi)(zhi)是(shi)教育部(bu)(bu)門和(he)社(she)(she)(she)(she)會(hui)(hui)(hui)(hui)各界(jie)關注(zhu)(zhu)的(de)(de)焦點。校(xiao)園(yuan)(yuan)安(an)(an)(an)全(quan)(quan)(quan)問(wen)題，維系著(zhu)社(she)(she)(she)(she)會(hui)(hui)(hui)(hui)的(de)(de)穩定，牽(qian)動著(zhu)家(jia)庭的(de)(de)幸福，已(yi)成(cheng)為全(quan)(quan)(quan)社(she)(she)(she)(she)會(hui)(hui)(hui)(hui)密切關注(zhu)(zhu)的(de)(de)話題，直(zhi)(zhi)接影響到(dao)和(he)諧社(she)(she)(she)(she)會(hui)(hui)(hui)(hui)的(de)(de)建設。據社(she)(she)(she)(she)會(hui)(hui)(hui)(hui)調查顯示，造(zao)(zao)成(cheng)學校(xiao)安(an)(an)(an)全(quan)(quan)(quan)事故發(fa)(fa)生(sheng)的(de)(de)原因，很大(da)一(yi)部(bu)(bu)分是(shi)由外來(lai)的(de)(de)侵害(hai)造(zao)(zao)成(cheng)的(de)(de)，包括非法人(ren)員闖入、社(she)(she)(she)(she)會(hui)(hui)(hui)(hui)不良人(ren)員進(jin)入等給校(xiao)園(yuan)(yuan)安(an)(an)(an)全(quan)(quan)(quan)帶(dai)來(lai)極大(da)危(wei)害(hai)。
為落實建設(she)平安(an)(an)校(xiao)(xiao)園(yuan)，桃源派(pai)出(chu)所在其轄區(qu)的六所學(xue)(xue)校(xiao)(xiao)（桃源小學(xue)(xue)、卓雅小學(xue)(xue)、南(nan)(nan)山外(wai)國語(yu)中學(xue)(xue)、南(nan)(nan)山國際(ji)學(xue)(xue)校(xiao)(xiao)、新安(an)(an)職(zhi)業技術學(xue)(xue)院（包(bao)括校(xiao)(xiao)區(qu)和宿(su)舍區(qu)）、南(nan)(nan)山文理實驗學(xue)(xue)校(xiao)(xiao)）建設(she)人(ren)臉(lian)識別(bie)黑(hei)(hei)名單(dan)預(yu)警(jing)系(xi)統，在各校(xiao)(xiao)區(qu)的人(ren)員出(chu)入口，通過人(ren)臉(lian)識別(bie)系(xi)統將非(fei)法黑(hei)(hei)名單(dan)員識別(bie)出(chu)來，并在派(pai)出(chu)所的平臺進行預(yu)警(jing)，及時通知值班民警(jing)，及時阻斷危(wei)害(hai)事件發生(sheng)，為智(zhi)慧平安(an)(an)校(xiao)(xiao)園(yuan)的建設(she)提供強大助力，保障(zhang)師生(sheng)的學(xue)(xue)習、生(sheng)活安(an)(an)全。

1.2. 項目需求(qiu)
在(zai)桃源(yuan)派出所轄區內的(de)(de)6所學校(xiao)，均安(an)裝(zhuang)有傳統(tong)的(de)(de)視頻監(jian)控系統(tong)，門禁(jin)系統(tong)等(deng)，以(yi)上(shang)系統(tong)只能(neng)做到(dao)事(shi)后查看和(he)事(shi)后追蹤的(de)(de)效果(guo)，而(er)采用人臉(lian)識(shi)別系統(tong)則可以(yi)將(jiang)對校(xiao)園(yuan)有威脅(xie)的(de)(de)人員(yuan)拒之(zhi)門外，能(neng)做到(dao)事(shi)前預防(fang)，將(jiang)涉(she)及到(dao)校(xiao)園(yuan)安(an)全的(de)(de)危(wei)險人員(yuan)在(zai)入口出就(jiu)能(neng)識(shi)別找出，智能(neng)化提升校(xiao)園(yuan)安(an)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(xian)有傳輸線路，通過合理(li)的結構，盡(jin)可(ke)能(neng)減(jian)少新增投資(zi);避免盲目追求最新技(ji)術(shu)，同時(shi)又(you)要防止(zhi)系統(tong)處理(li)能(neng)力不(bu)夠;整個系統(tong)易用、實用、易于維護。
? 可靠性
采用可靠的(de)(de)軟(ruan)硬件(jian)產品是保證系(xi)統(tong)可靠性(xing)(xing)(xing)的(de)(de)關鍵。系(xi)統(tong)應(ying)最大(da)限度集(ji)成穩(wen)定且(qie)優(you)秀的(de)(de)技(ji)(ji)術及組(zu)件(jian)，采用成熟技(ji)(ji)術以降低系(xi)統(tong)的(de)(de)不穩(wen)定性(xing)(xing)(xing); 系(xi)統(tong)應(ying)該支持基于集(ji)群技(ji)(ji)術的(de)(de)負載(zai)均衡功能，保證系(xi)統(tong)核心應(ying)用有足夠的(de)(de)備份容錯，提高系(xi)統(tong)的(de)(de)可靠穩(wen)定性(xing)(xing)(xing)。
? 開(kai)放性
技術方案和軟(ruan)件具有良(liang)好的(de)互聯、互操(cao)作(zuo)能(neng)力(li)及升級能(neng)力(li)，遵循最新的(de)國際標準、國家標準和行業標準，遵循開放的(de)原則。便(bian)于被(bei)更高(gao)層次的(de)管理軟(ruan)件集成。
? 先進性
系(xi)統(tong)技術(shu)水平保(bao)證先進(jin)性(xing)，符(fu)合(he)當今計算(suan)機科學的(de)發展潮(chao)流(liu)。系(xi)統(tong)軟(ruan)件平臺、硬件平臺技術(shu)代表(biao)當今計算(suan)機技術(shu)發展的(de)方向，并經實踐證明其有很(hen)強的(de)實用性(xing);開發單位有能力進(jin)行該(gai)項產品的(de)持續性(xing)開發，可以(yi)保(bao)證該(gai)項技術(shu)不斷(duan)地(di)更新并順利(li)升級而維持系(xi)統(tong)的(de)先進(jin)性(xing)。
? 可擴展性(xing)
系統(tong)結構(gou)易于擴(kuo)充，以(yi)適應(ying)今(jin)后(hou)可能出現的(de)較大任務負載(zai)。硬件(jian)平(ping)臺具(ju)有(you)可升級性(xing)，當需要時可以(yi)通過設備擴(kuo)展以(yi)提高(gao)系統(tong)的(de)處理能力(li)，從而(er)保護原有(you)投資。系統(tong)軟件(jian)應(ying)具(ju)有(you)可擴(kuo)充性(xing)。采用面(mian)向對象的(de)結構(gou)設計，具(ju)有(you)很(hen)強的(de)靈活性(xing)、可操作性(xing)和可擴(kuo)展性(xing)。完全模(mo)塊(kuai)化(hua)的(de)軟件(jian)架構(gou)使(shi)得(de)在今(jin)后(hou)業務發生變化(hua)時，模(mo)塊(kuai)的(de)增加(jia)和對模(mo)塊(kuai)的(de)修改不應(ying)對其他模(mo)塊(kuai)產(chan)生影響。
? 易用(yong)性
采(cai)(cai)用(yong)易(yi)(yi)熟悉(xi)的(de)易(yi)(yi)于維(wei)護的(de)系統(tong)平臺。可操(cao)作性及界面(mian)友好(hao)，充(chong)分考(kao)慮使用(yong)人員的(de)特(te)點，使數據(ju)處(chu)理(li)(li)工作簡單、方便(bian)、快(kuai)捷。業務(wu)流程(cheng)清晰(xi)，符合常(chang)規業務(wu)處(chu)理(li)(li)習慣(guan)。基于網(wang)絡架構，可以(yi)遠程(cheng)配置(zhi)管(guan)理(li)(li)，實施(shi)方便(bian)、維(wei)護方便(bian)。而系統(tong)軟件采(cai)(cai)用(yong)統(tong)一風格的(de)軟件界面(mian)，操(cao)作方便(bian),采(cai)(cai)用(yong)中文圖形界面(mian)。
? 全面性
系(xi)統(tong)能(neng)夠(gou)派出(chu)所(suo)提(ti)出(chu)的(de)各(ge)項(xiang)功能(neng)，符(fu)合需求中提(ti)出(chu)的(de)所(suo)有基(ji)本要求，同時系(xi)統(tong)具備良(liang)好的(de)兼容性和可擴展性，

2.2. 人臉識別技(ji)術簡(jian)介
人臉識(shi)(shi)別(bie)是人體生物(wu)認證技(ji)(ji)術的一種，人臉識(shi)(shi)別(bie)技(ji)(ji)術相對于其他(ta)生物(wu)識(shi)(shi)別(bie)技(ji)(ji)術，具有生物(wu)特(te)征(zheng)唯一性、可(ke)測(ce)量性、可(ke)識(shi)(shi)別(bie)性、終身(shen)不(bu)變性等特(te)點。人臉識(shi)(shi)別(bie)利用可(ke)見光獲取人臉圖像(xiang)信息，而不(bu)同于指紋識(shi)(shi)別(bie)或(huo)者(zhe)虹膜(mo)識(shi)(shi)別(bie)，需(xu)要利用電子壓力傳(chuan)感器采(cai)集指紋，或(huo)者(zhe)利用紅外(wai)線采(cai)集虹膜(mo)圖像(xiang)，這些(xie)特(te)殊的采(cai)集方式很(hen)容易被(bei)人察覺(jue)，從而更有可(ke)能被(bei)偽裝欺騙。
人臉識別(bie)系統響應(ying)速度迅速，從比對到判定在1秒(miao)以內(nei)。是人工比對確(que)認的(de)數(shu)十倍。同時采用人像跟蹤技(ji)術(shu)(shu)，減少同一人的(de)照片存儲數(shu)量，降低(di)數(shu)據冗余與(yu)硬(ying)件設備的(de)投資。較其他識別(bie)技(ji)術(shu)(shu)，人臉識別(bie)技(ji)術(shu)(shu)具有本質的(de)區別(bie)：
? 自然性：適合視覺(jue)“以貌(mao)識人(ren)”的(de)自然習慣；
? 隱蔽性：不(bu)(bu)被察覺對于一(yi)種識(shi)別方法(fa)也很重要(yao)，這會(hui)使該識(shi)別方法(fa)不(bu)(bu)令(ling)人(ren)反感，并(bing)且因(yin)為不(bu)(bu)容(rong)易(yi)引起人(ren)的注意而(er)不(bu)(bu)容(rong)易(yi)被欺騙；
? 非接觸(chu)性：用戶不需(xu)要和設(she)備直接接觸(chu)就能(neng)獲(huo)取(qu)人臉圖(tu)像；
? 非強(qiang)制性：用戶(hu)不(bu)需要專門配合人(ren)臉采集設(she)備，幾乎可(ke)以在無意識的狀(zhuang)態下(xia)就可(ke)獲取人(ren)臉圖像(xiang)，這樣(yang)的取樣(yang)方式(shi)沒有(you)“強(qiang)制性”；
? 并(bing)發性：在實際應用(yong)場景(jing)下(xia)可(ke)以進(jin)行多個(ge)人臉(lian)的(de)分(fen)揀、判斷(duan)及識(shi)別。
一個典型(xing)的人臉(lian)識別(bie)(bie)系統主要(yao)包(bao)括(kuo)訓練過(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)和識別(bie)(bie)過(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)。訓練過(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)主要(yao)完成(cheng)將已(yi)知人臉(lian)進(jin)行定位、特(te)征提取(qu)與選擇、以及分類器的設計(ji)；識別(bie)(bie)過(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)則完成(cheng)將未知圖(tu)片(pian)進(jin)行處理，并(bing)最終識別(bie)(bie)出身份(fen)的分類和決策(ce)。其工作流程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)如圖(tu)所示

2.3. 系(xi)統概述(shu)
本系統擬在6個校區(qu)和宿舍(she)區(qu)的(de)(de)大門人(ren)員(yuan)出入(ru)口，安裝人(ren)臉識(shi)(shi)別系統，系統包含(han)兩(liang)(liang)個攝(she)像(xiang)頭，可用(yong)于抓拍(pai)識(shi)(shi)別進(jin)、出兩(liang)(liang)個方向(xiang)的(de)(de)人(ren)員(yuan)，并將前端的(de)(de)連個攝(she)像(xiang)機頭通(tong)過網絡(luo)傳輸(shu)到(dao)各自校區(qu)的(de)(de)監控機房內，接入(ru)到(dao)人(ren)臉識(shi)(shi)別主機，在通(tong)過互(hu)聯網經所有的(de)(de)數據(ju)傳輸(shu)到(dao)桃源派出所指揮中(zhong)心(xin)。

如上圖(tu)所(suo)示，各校區(qu)和(he)宿舍區(qu)的人員出(chu)入通(tong)(tong)道(dao)，出(chu)、入方(fang)向(xiang)各安裝(zhuang)一臺(tai)攝像(xiang)機(ji)，在保(bao)安室安裝(zhuang)1臺(tai)人臉(lian)識(shi)別(bie)(bie)主機(ji)和(he)1臺(tai) NVR，通(tong)(tong)過校區(qu)內(nei)的網絡連接到(dao)校區(qu)機(ji)房的交換機(ji)內(nei)，并通(tong)(tong)過互聯(lian)將人臉(lian)識(shi)別(bie)(bie)主機(ji)的識(shi)別(bie)(bie)結果(guo)傳輸到(dao)桃源派出(chu)所(suo)的平臺(tai)上，供(gong)派出(chu)所(suo)統一管(guan)理指揮(hui)。

攝像機給視頻(pin)(pin)門禁設備提供訪問權限，供其獲取視頻(pin)(pin)流。
人(ren)(ren)臉識別(bie)主(zhu)機同時將識別(bie)結(jie)果通過(guo)互聯網傳(chuan)輸給視(shi)頻(pin)(pin)門禁(jin)平(ping)(ping)臺(tai)，給視(shi)頻(pin)(pin)門禁(jin)平(ping)(ping)臺(tai)提(ti)供上行(xing)/下(xia)行(xing)數(shu)據協議(yi)，由(you)視(shi)頻(pin)(pin)門禁(jin)平(ping)(ping)臺(tai)管理人(ren)(ren)臉識別(bie)主(zhu)機，包(bao)括(kuo)管理黑名單人(ren)(ren)員，獲取(qu)比(bi)對(dui)結(jie)果，設備數(shu)據上傳(chuan)等。
在NVR存(cun)儲攝(she)像頭的監(jian)控(kong)視頻(pin)，最低存(cun)儲3個(ge)月。同時，NVR接入高點監(jian)控(kong)攝(she)像機，為其提供(gong)存(cun)儲。

2.4. 系統流程

人(ren)(ren)臉識(shi)別(bie)黑(hei)名單預(yu)警系統(tong)業務流程，出(chu)入口攝像(xiang)機采集(ji)視頻區域內的(de)人(ren)(ren)臉圖(tu)像(xiang)，與黑(hei)名單庫內的(de)人(ren)(ren)員(yuan)模(mo)板進行比(bi)對，比(bi)對成功(gong)則向派出(chu)所的(de)平臺(tai)發(fa)出(chu)預(yu)警信息，并(bing)彈窗提(ti)示(shi)，同(tong)時保(bao)存現場照(zhao)片和識(shi)別(bie)記錄，流程圖(tu)如下：

具體工作流程如下：
(1) 通視頻門(men)禁平臺向(xiang)校區(qu)和宿(su)舍區(qu)的人臉識別主(zhu)機下(xia)發黑名單人員(yuan)(yuan)信息，建立預警人員(yuan)(yuan)模(mo)板(ban)庫；
(2) 行人(ren)(ren)進入校區(qu)和宿舍(she)區(qu)人(ren)(ren)員(yuan)通道的人(ren)(ren)臉(lian)識(shi)(shi)別區(qu)域，人(ren)(ren)臉(lian)識(shi)(shi)別主(zhu)機將自動識(shi)(shi)別人(ren)(ren)員(yuan)，并從視(shi)頻流中(zhong)抽取一張人(ren)(ren)臉(lian)；
(3) 人臉識(shi)別主機將抓拍頭像與數據庫(ku)中預警人員人臉庫(ku)照片進行比(bi)對(dui)；
(4) 比對一致，向視頻門(men)禁平(ping)臺和派出所管理平(ping)臺推送(song)預警信息(xi)，提醒工作人員。
2.5. 點位設(she)計
1.南山國際(ji)學校

在(zai)南(nan)山(shan)國(guo)際學校(xiao)的(de)校(xiao)區(qu)(qu)人員出口布置兩臺攝像機，一臺安(an)裝于(yu)保(bao)安(an)室的(de)屋檐(yan)下，方向(xiang)向(xiang)外，用于(yu)抓拍(pai)識別進入校(xiao)區(qu)(qu)的(de)人員。

2.新(xin)安職(zhi)業技(ji)術學院
校區

新安職業(ye)技術學院校區人員出入通道，兩臺攝像機安裝在出入口的圓柱上。宿舍區在(zai)新安(an)職業技術(shu)學院宿舍區，出入口的兩根(gen)圓柱上加(jia)裝(zhuang)攝像機，用于(yu)進出人員抓拍識(shi)別。

3.南山文理實驗學校

在學校的大門出入口的門衛崗亭(ting)，頂部通過安裝支架的方式(shi)加(jia)裝抓拍攝像機(ji)。
4.桃(tao)源(yuan)小學

在桃源(yuan)小學的人員出入通(tong)(tong)道，將攝像(xiang)機安裝在通(tong)(tong)道頂(ding)部(bu)墻面，安裝兩(liang)臺用于抓拍識別進、出方向的人員。

5.卓(zhuo)雅小學
在卓(zhuo)雅(ya)小(xiao)學(xue)的人員通道頂部(bu)安裝一臺攝像機，用于識別出方向的人員。在通道正對的大樓，屋檐(yan)角(jiao)落安裝另一(yi)臺(tai)，用于識(shi)別進方(fang)向人員。

6.南(nan)山外國語中學

在(zai)南山外國語中學的(de)人員出入通道，將攝像機(ji)安裝在(zai)通道頂部墻(qiang)面，安裝兩臺(tai)用于抓拍識別(bie)進、出方(fang)向(xiang)的(de)人員。

3. 功能
? 建模(mo)速度：單線程(cheng)提取(qu)單個人臉特(te)征值時間(jian)不(bu)超過200毫秒。
? 識(shi)別效率(lv)(lv)：識(shi)別精度高(gao)，識(shi)別率(lv)(lv)大于99.2%，識(shi)別速度快(kuai)，識(shi)別時(shi)間(jian)小于1秒(miao)；
? 比(bi)對速度(du)：單線程比(bi)對時間不超過500ms/百萬張(zhang)。
? 識(shi)別(bie)速度：從人員出現(xian)在畫面(mian)中(zhong)，到識(shi)別(bie)出結果，整個(ge)過程不超過1秒(miao)。
? 人臉照(zhao)片一般大小(xiao)為20KB，場景(jing)圖80KB，特(te)征值為2KB
? 可以處理(li)的(de)人臉不同(tong)面部表(biao)情(qing)的(de)特(te)性(xing)：
不同表情(微笑，張嘴、閉眼)；
? 不(bu)同光(guang)照(自(zi)然光(guang)、室(shi)內光(guang))，可(ke)以處理(li)一定(ding)程度(du)的強光(guang)、昏暗和(he)光(guang)照不(bu)均；
? 可(ke)以處理不同姿態(左(zuo)右(you)25度(du)，低抬頭25度(du))；
? 可以(yi)處理不同(tong)年(nian)齡(ling)段(duan)(從6歲(sui)開始)；
? 可以處理(li)各種劉海情況；
? 可以處理不同裝飾(如眼鏡，帽子等)；

4. 效果
? 實現校園大門進出(chu)人員的人臉圖片(pian)留(liu)底
? 對可(ke)以(yi)人(ren)員的布控，識別出黑名單人(ren)員
? 分析校園門(men)口常出現(xian)的人(ren)員，做(zuo)好預防(fang)工作，避(bi)免(mian)突發事件
? 人臉識別監控和(he)監控兩用，存儲校園(yuan)大(da)門進出視頻監控
? 與(yu)視頻(pin)門(men)禁聯動，數據共享，為視頻(pin)門(men)禁刷卡記錄提供視頻(pin)數據關聯