□ 文/魏人杰 王俊卿 林久棚

隨著AI技術(shù)的突破，識(shí)別速度、識(shí)別準(zhǔn)確度和環(huán)境適應(yīng)性、人臉防假等問題的逐步解決，人臉識(shí)別技術(shù)在智慧園區(qū)領(lǐng)域的應(yīng)用成為近年來的熱點(diǎn)，在政府園區(qū)、企事業(yè)園區(qū)、住宅小區(qū)等各類場(chǎng)景得到廣泛應(yīng)用，包含人臉考勤、人臉通行、人臉消費(fèi)、人臉動(dòng)線等。但是，在大型園區(qū)的應(yīng)用中會(huì)出現(xiàn)人臉比對(duì)實(shí)時(shí)性要求高和人臉庫(kù)過大之間的矛盾。下面以出入口人臉通道為例對(duì)此進(jìn)行剖析。

當(dāng)前人臉通道主要有兩種人臉識(shí)別比對(duì)技術(shù)方案：

前端識(shí)別比對(duì)：人臉識(shí)別前端單元負(fù)責(zé)人臉采集和識(shí)別比對(duì)。

中心識(shí)別比對(duì)：人臉采集前端單元負(fù)責(zé)人臉采集，人臉識(shí)別中心單元負(fù)責(zé)人臉識(shí)別比對(duì)。

針對(duì)大型園區(qū)，早晚高峰出入人數(shù)可達(dá)到十萬甚至幾十萬級(jí)別。此時(shí)單純采用前端識(shí)別比對(duì)方案，由于前端比對(duì)能力有限，無法滿足實(shí)際應(yīng)用需求；若單純采用中心識(shí)別比對(duì)方案，考慮到一定的延時(shí)，人員的整體進(jìn)出體驗(yàn)不佳。

針對(duì)上述問題，本文提出一種自優(yōu)化的人臉識(shí)別系統(tǒng)，采用前端識(shí)別比對(duì)和中心識(shí)別比對(duì)相結(jié)合的方式。對(duì)人員進(jìn)出頻次進(jìn)行自動(dòng)分析，區(qū)分出高頻人員和普通人員屬性，并將高頻人員的人臉動(dòng)態(tài)加載至前端識(shí)別比對(duì)設(shè)備的人臉庫(kù)中。系統(tǒng)根據(jù)進(jìn)出人員屬性，自動(dòng)選擇合適的人臉識(shí)別模式（前端識(shí)別或中心識(shí)別），實(shí)現(xiàn)人員通道的認(rèn)證放行，整體提升人員進(jìn)出體驗(yàn)，該系統(tǒng)技術(shù)同樣可用于大型園區(qū)的人臉考勤、人臉消費(fèi)等應(yīng)用。

人臉通道應(yīng)用技術(shù)現(xiàn)狀

當(dāng)前人臉通道主要采用的前端識(shí)別比對(duì)和中心識(shí)別比對(duì)方式總結(jié)如下：

價(jià)格 開門速度 人臉庫(kù)量級(jí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間 可擴(kuò)展性前端識(shí)別比對(duì) 低 快 千、萬 小 一般中心識(shí)別比對(duì) 高 較快 十萬、百萬 大 強(qiáng)

前端識(shí)別比對(duì)的優(yōu)點(diǎn)：?jiǎn)闻_(tái)前端設(shè)備硬件成本較低，不需要復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)傳輸，延時(shí)小，開門響應(yīng)快，人員進(jìn)出體驗(yàn)好。缺點(diǎn)：前端的計(jì)算能力、內(nèi)存空間有限，目前人臉庫(kù)數(shù)量只能做到千人、萬人量級(jí)，一旦人臉庫(kù)數(shù)量進(jìn)一步增加，會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤率提升、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間不足等問題，導(dǎo)致系統(tǒng)可用性迅速下降。

中心識(shí)別比對(duì)的優(yōu)點(diǎn)是中心單元計(jì)算能力強(qiáng)，圖片存儲(chǔ)空間大，可以做到十萬，甚至百萬人量級(jí)的認(rèn)證比對(duì)。缺點(diǎn)：中心單元價(jià)格較高，前端得到人臉圖片和建模數(shù)據(jù)需要傳到中心進(jìn)行比對(duì)，再返回比對(duì)結(jié)果，存在一定的延時(shí)，難以保障最佳的人員進(jìn)出體驗(yàn)，且若出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中斷的情況，會(huì)導(dǎo)致前端業(yè)務(wù)中斷。

總體架構(gòu)

自優(yōu)化的人臉識(shí)別系統(tǒng)總體架構(gòu)如下圖所示，主要包括四個(gè)部分：業(yè)務(wù)平臺(tái)、人臉識(shí)別前端單元、人臉識(shí)別中心單元、人員通道。其中人臉識(shí)別前端單元與人員通道集成，共同構(gòu)成人臉通道。

業(yè)務(wù)平臺(tái)：接收人員進(jìn)出記錄信息，并負(fù)責(zé)統(tǒng)計(jì)人員進(jìn)出頻次，按照一定的規(guī)則判斷出高頻人員和普通人員。

人臉識(shí)別前端單元：存儲(chǔ)高頻人臉庫(kù)K1，完成人臉抓拍、建模、比對(duì)工作，比對(duì)通過的人員，輸出開門信號(hào)給對(duì)應(yīng)的人員通道。

人臉識(shí)別中心單元：存儲(chǔ)全量人臉庫(kù)K2，對(duì)不在人臉庫(kù)K1的人員進(jìn)行人臉比對(duì)，對(duì)于比對(duì)通過人員，輸出開門信號(hào)給對(duì)應(yīng)的人員通道。高頻人臉庫(kù)K1是全量人臉庫(kù)K2的子庫(kù)。

人員通道：接受前端單元或中心單元的信號(hào)，完成開關(guān)、閉合動(dòng)作，控制人員進(jìn)出。

業(yè)務(wù)流程

進(jìn)出人員使用本系統(tǒng)時(shí)，前端單元自動(dòng)進(jìn)行抓拍和建模，并首先與本地的高頻人臉庫(kù)K1比對(duì)，如果比對(duì)通過則放行，確保高頻人員的快速進(jìn)出體驗(yàn)；當(dāng)前端比對(duì)不通過，則將建模數(shù)據(jù)送至中心單元進(jìn)行比對(duì)，確定是否放行，雖然放行時(shí)間會(huì)有所增加，但對(duì)于進(jìn)出頻次相對(duì)不高的普通人員而言，并不會(huì)造成顯著影響。

具體業(yè)務(wù)流程如下：

前端單元檢測(cè)到人臉后，進(jìn)行抓拍和建模，與前端單元的高頻人臉庫(kù)K1進(jìn)行比對(duì)，判斷出入權(quán)限。

前端單元比對(duì)結(jié)果為通過時(shí)，發(fā)送開門信號(hào)至對(duì)應(yīng)的人員通道，予以放行，并將人員進(jìn)出記錄信息發(fā)送至業(yè)務(wù)平臺(tái)。對(duì)于高頻進(jìn)出人員，采用前端單元比對(duì)放行，能夠以最快的速度進(jìn)行身份認(rèn)證和放行，有效保障進(jìn)出體驗(yàn)。

前端單元比對(duì)結(jié)果為不通過時(shí)，將抓拍人臉圖片和建模數(shù)據(jù)傳輸至中心單元。中心單元將接收到的人臉建模數(shù)據(jù)與中心單元的全量人臉庫(kù)K2進(jìn)行比對(duì)，判斷出入權(quán)限。中心單元比對(duì)結(jié)果為通過時(shí)，發(fā)送開門信號(hào)至對(duì)應(yīng)的人員通道，予以放行，并將人員進(jìn)出記錄信息發(fā)送至業(yè)務(wù)平臺(tái)。

人臉庫(kù)更新策略

考慮到人員入職、離職、外派、請(qǐng)假等流動(dòng)情況，高頻人臉庫(kù)K1需要及時(shí)更新，本文共設(shè)計(jì)了實(shí)時(shí)更新和定時(shí)更新兩種策略。

實(shí)時(shí)更新策略，系統(tǒng)會(huì)實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)某一周期ΔT內(nèi)當(dāng)前進(jìn)出人員的頻次數(shù)，并計(jì)算該頻次數(shù)是否超過閾值，判定是否為高頻人員，實(shí)時(shí)更新高頻人臉庫(kù)K1。

定時(shí)更新策略，系統(tǒng)會(huì)在某一特定時(shí)間點(diǎn)t，統(tǒng)計(jì)所有人員在某一周期ΔT內(nèi)的進(jìn)出次數(shù)，并按照次數(shù)大小進(jìn)行排序，將前X名（X為前端單元的人臉庫(kù)規(guī)模上限）認(rèn)定為高頻人員，并更新至高頻人臉庫(kù)K1。

人臉庫(kù)的實(shí)時(shí)更新策略如下：

業(yè)務(wù)平臺(tái)接收到某個(gè)人員進(jìn)出記錄信息，實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)該人員最近一個(gè)時(shí)間周期ΔT（ΔT可設(shè)置，單位：天/周/月）內(nèi)該人員進(jìn)出次數(shù)N。

將該次數(shù)N與高頻人員次數(shù)閾值A(chǔ)（A可設(shè)置）進(jìn)行比較。

當(dāng)N≥A時(shí)，則認(rèn)定該人員為高頻進(jìn)出人員，并在高頻人臉庫(kù)K1中檢索該人員信息。經(jīng)檢索，該人員信息不在高頻人臉庫(kù)K1中時(shí)，由中心單元全量人臉庫(kù)K2將該人臉信息同步至前端單元高頻人臉庫(kù)K1中；該人員在高頻人臉庫(kù)K1中時(shí)，前端單元高頻人臉庫(kù)K1保持不變。

當(dāng)N＜A時(shí)，則認(rèn)定該人員為普通進(jìn)出人員，并在高頻人臉庫(kù)K1中檢索該人員信息。經(jīng)檢索，該人員信息不在高頻人臉庫(kù)K1中時(shí)，前端單元高頻人臉庫(kù)K1保持不變；該人員在高頻人臉庫(kù)K1中時(shí)，刪除前端單元高頻人臉庫(kù)K1中該人臉信息。

人臉庫(kù)的定時(shí)更新策略如下：

業(yè)務(wù)平臺(tái)接收到人員進(jìn)出記錄信息，在固定時(shí)間點(diǎn)t（t可設(shè)置，如每天24點(diǎn)、每周日24點(diǎn)），統(tǒng)計(jì)最近一個(gè)時(shí)間周期ΔT（ΔT可設(shè)置，單位：天、周、月）內(nèi)所有人員進(jìn)出次數(shù)。

將次數(shù)按照從大到小排序，取前X個(gè)（X為前端單元的人臉庫(kù)規(guī)模上限）認(rèn)定為高頻進(jìn)出人員，將這類人員信息統(tǒng)一納入業(yè)務(wù)平臺(tái)高頻人臉庫(kù)K1′中。系統(tǒng)自動(dòng)檢查出K1'與K1兩個(gè)庫(kù)存在差異的部分，并進(jìn)行同步，使得前端高頻人臉庫(kù)K1與業(yè)務(wù)平臺(tái)高頻人臉庫(kù)K1′信息保持一致。

總結(jié)

隨著人臉應(yīng)用系統(tǒng)的快速推廣普及，采用十萬甚至幾十萬級(jí)的單體用戶將逐步增多，單純依賴前端識(shí)別和中心識(shí)別難以滿足用戶需求。本文所述的系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合前端識(shí)別和中心識(shí)別兩種識(shí)別方式，充分融合兩者優(yōu)點(diǎn)，在有效控制成本的前提下，為不同頻次人員提供最佳的識(shí)別方式，提升高頻人員人臉應(yīng)用體驗(yàn)的同時(shí)有效保障普通人員的人臉應(yīng)用。同時(shí)，通過完善的人臉庫(kù)自優(yōu)化機(jī)制，提供實(shí)時(shí)更新、定時(shí)更新兩種策略供選擇，保證高頻人員信息及時(shí)同步至前端單元高頻人臉庫(kù)。