吳為濱 孫寶貴 李逢林 張 丹 福建省世紀(jì)怡嘉軟件科技發(fā)展有限公司

基于人臉識(shí)別的智能監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)分析

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相比傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)，基于人臉識(shí)別的智能監(jiān)控系統(tǒng)的智能化程度更高，能夠在人臉特征值的提取和人臉識(shí)別技術(shù)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)智能監(jiān)控模式，是未來(lái)監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展方向，因此本文將從人臉識(shí)別智能監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法出發(fā)，深入研究智能監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，以供相關(guān)從業(yè)人員借鑒學(xué)習(xí)。

人臉識(shí)別；智能錄像；短信報(bào)警；算法分析

如今，隨著視頻壓縮技術(shù)的快速發(fā)展，特別是高性能的壓縮格式的出現(xiàn)，使視頻監(jiān)控系統(tǒng)直接進(jìn)入數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)的時(shí)代，擺脫了傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)的模式時(shí)代的舒服，很大程度上解放了生產(chǎn)力，同時(shí)基于人臉識(shí)別的智能監(jiān)控系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單、成本低廉，因此在短時(shí)間內(nèi)迅速得到推廣應(yīng)用。本文將立足于智能監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則，并對(duì)人臉識(shí)別算法的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行深入的分析。

1.基于人臉識(shí)別的智能監(jiān)控系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

1.1 智能監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則

智能監(jiān)控系統(tǒng)除了具有監(jiān)控功能以及報(bào)警功能外，還應(yīng)該具有人臉自動(dòng)識(shí)別的功能，一方面，能夠用于捕捉出入監(jiān)控范圍的人臉圖像，并通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)識(shí)別，判斷是否為合法出入人員。這對(duì)智能監(jiān)控系統(tǒng)的兼容性提出較高的要求，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理速度必須能夠適應(yīng)被檢測(cè)對(duì)象的變換速度，否則無(wú)法對(duì)進(jìn)入監(jiān)控范圍的人臉進(jìn)行實(shí)時(shí)的捕捉。此外，當(dāng)系統(tǒng)判斷異常情況發(fā)生，應(yīng)該自動(dòng)啟動(dòng)錄像功能，以方便相關(guān)工作人員調(diào)取觀看。形成的視頻格式要能夠在傳統(tǒng)的播放器中進(jìn)行播放，同時(shí)，智能監(jiān)控系統(tǒng)必須具有二十四小時(shí)全天記錄的功能，以防自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的錄像功能出現(xiàn)問(wèn)題。[1]然而二十四小時(shí)全天候記錄對(duì)系統(tǒng)存儲(chǔ)空間的要求較大，因此智能監(jiān)控系統(tǒng)要對(duì)無(wú)用的系統(tǒng)資源進(jìn)行定期清除，從而節(jié)約系統(tǒng)資源。當(dāng)異常狀況發(fā)生時(shí)，除了開啟監(jiān)錄像功能外，系統(tǒng)應(yīng)該啟動(dòng)內(nèi)置的報(bào)警系統(tǒng)，將異常情況告知管理人員與用戶。因此智能監(jiān)控系統(tǒng)需要適當(dāng)?shù)谋Ａ魣?bào)警器，從而在災(zāi)難發(fā)生時(shí)，利用蜂鳴器等報(bào)警裝置告知用戶及時(shí)撤離，并通過(guò)遠(yuǎn)程短信告知的形式，向當(dāng)?shù)氐南狸?duì)與救援隊(duì)發(fā)出求救信息，從而使智能監(jiān)控系統(tǒng)更加靈活方便。

1.2 智能監(jiān)控系統(tǒng)的功能

智能監(jiān)控系統(tǒng)是指不需要安排專人負(fù)責(zé)監(jiān)視的監(jiān)控系統(tǒng)，相比傳統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)，智能監(jiān)控系統(tǒng)除了保留監(jiān)控與報(bào)警功能外，還能利用計(jì)算機(jī)的即時(shí)演算，對(duì)監(jiān)控范圍內(nèi)的圖像進(jìn)行自動(dòng)分析，從而對(duì)異常目標(biāo)進(jìn)行跟蹤定位，并進(jìn)行錄像，記錄監(jiān)控范圍內(nèi)異常對(duì)象的行為，能夠?qū)Ξ惓Ｇ闆r的發(fā)生做出相應(yīng)反應(yīng)。從功能上劃分，智能監(jiān)控系統(tǒng)通常可以分為圖像獲取模塊、圖像處理模塊以及圖像分析模塊。圖像的獲取主要利用了智能監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)部的硬件系統(tǒng)，并在圖像分析之前進(jìn)行預(yù)處理，例如對(duì)圖像的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整、壓縮，以方便后續(xù)對(duì)圖像的分析、理解。噪聲、光照和運(yùn)動(dòng)等因素都會(huì)影響圖像的效果，因此預(yù)處理模塊能夠改善圖像的質(zhì)量，在圖像分析的基礎(chǔ)上，研究圖像選取的目標(biāo)與行為性質(zhì)的相互聯(lián)系。圖像理解模塊的主要功能為將圖像內(nèi)容進(jìn)行分析，從而劃分目標(biāo)的種類與行為的性質(zhì)。[2]

2.智能監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)分析

2.1 人臉識(shí)別技術(shù)

人臉識(shí)別技術(shù)是指通過(guò)與計(jì)算機(jī)相連的攝像頭動(dòng)態(tài)捕捉人的面部頭像，因此人臉識(shí)別技術(shù)必須具有一定的實(shí)時(shí)性，否則無(wú)法很好的捕捉到監(jiān)控對(duì)象的面部頭像，一般來(lái)說(shuō)，智能監(jiān)控系統(tǒng)需要技術(shù)人員預(yù)先錄入的模板庫(kù)中的人臉圖像進(jìn)行識(shí)別，通過(guò)分析面部特征，例如通過(guò)分析面部各個(gè)器官的方位關(guān)系，從而形成一個(gè)自成體系的面部識(shí)別系統(tǒng)。人臉識(shí)別是一種生物特征的認(rèn)證技術(shù)，通過(guò)捕捉監(jiān)控范圍內(nèi)的對(duì)象的面部特征，將形成的識(shí)別參數(shù)與模板數(shù)據(jù)庫(kù)中的參數(shù)進(jìn)行比較和確認(rèn)，來(lái)判斷是否有非法人員進(jìn)入監(jiān)控范圍，這種技術(shù)的核心是計(jì)算機(jī)的圖形識(shí)別算法，針對(duì)先不不易變化的部分進(jìn)行局部特征處理，包括眼眶的輪廓、顴骨周圍的輪廓以及嘴的邊緣區(qū)域。[3]人臉識(shí)別技術(shù)還可以通過(guò)自動(dòng)面孔掃描，進(jìn)行提取與選擇，并且不需要當(dāng)事人的配合，可遠(yuǎn)距離采集人臉的信息，是一種高效方便的智能監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)。傳統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)主要通過(guò)身份識(shí)別的物品，容易丟失或者偽造，因此相比基于人臉識(shí)別的智能監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，在成本、便利性方便要遠(yuǎn)遠(yuǎn)的遜于后者。例如人臉識(shí)別技術(shù)不需要用戶的參與，無(wú)侵犯性，同時(shí)，人臉識(shí)別系統(tǒng)的成本低廉，不會(huì)丟用戶構(gòu)成任何刺激，便于隱藏。

2.2 視頻圖像處理技術(shù)

視頻圖像處理技術(shù)的目的在于降噪，噪音來(lái)源于內(nèi)部與外部，會(huì)給圖像的質(zhì)量造成不利的影響，因此加強(qiáng)視頻圖像的噪音處理技術(shù)，對(duì)于基于人臉的智能識(shí)別系統(tǒng)具有十分重要的意義。此外，形態(tài)學(xué)濾波也是視頻圖像處理技術(shù)的重要組成部分，通過(guò)物體和結(jié)構(gòu)元素的相互作用的某些運(yùn)算，得到物體更本質(zhì)的形態(tài)，例如對(duì)圖像信息進(jìn)行比對(duì)處理，計(jì)算覆蓋區(qū)域內(nèi)的最小值，從而對(duì)提取的圖像進(jìn)行處理，并補(bǔ)全圖像之中存在的凹洞，保證圖像能夠原原本本的呈現(xiàn)，在一定程度上增加視頻圖像的清晰度。[4]

3.結(jié)語(yǔ)

基于人臉識(shí)別的智能監(jiān)控系統(tǒng)由于具有諸多的優(yōu)點(diǎn)，因此被運(yùn)用于各行各業(yè)中，并取得了良好的用戶體驗(yàn)與使用效果。隨著科技的進(jìn)步，如今的人臉識(shí)別技術(shù)，已經(jīng)在圖像預(yù)處理領(lǐng)域與面部圖像分析計(jì)算領(lǐng)域得到了突破性的進(jìn)展，相信視頻監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)愈發(fā)的靈活、高效。

[1]李尚國(guó).基于人臉識(shí)別技術(shù)的智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案[J].成都大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2009,01:56-58+62.

[2]滿憲金.人臉識(shí)別在智能監(jiān)控技術(shù)中的運(yùn)用[J/OL].電子制作,2014(07).http:// www.cnki.net/kcms/detail/10.16589/ j.cnki.cn11-3571/tn.2014.07.173.html

[3]郝永江,高金華.人臉識(shí)別及其在智能監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2010,03:39-42.

[4]李彬,曲寒冰,靳薇.淺談人臉識(shí)別技術(shù)在智能視頻監(jiān)控中的應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)[J].中國(guó)安防,2011,03:50-53.