張錦堂 劉文鋼

1. 江蘇省南通市公安局 2. 北京澎思科技有限公司

引言

隨著工業(yè)化、城鎮(zhèn)化的快速推進(jìn)，流動(dòng)人口規(guī)模急劇增長(zhǎng)，人戶分離情況尤為突出，這給實(shí)有人口管理帶來(lái)新的挑戰(zhàn)。大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái)，使得各類信息逐漸變成寶貴資源，尤其是社會(huì)面治安監(jiān)控設(shè)施遍布大街小巷，給公安機(jī)關(guān)在“無(wú)感”情況下提取公共圖像資源帶來(lái)極大便利。因此，如何整合利用海量視頻圖像信息，打破數(shù)據(jù)壁壘，通過(guò)人臉識(shí)別、ReID行人再識(shí)別多算法融合技術(shù)，分析研判各類人員信息及活動(dòng)軌跡等數(shù)據(jù)，提高實(shí)有房屋中人與房信息的登記率、準(zhǔn)確率和時(shí)效性，為公安實(shí)戰(zhàn)提供精準(zhǔn)服務(wù)，成為當(dāng)前數(shù)據(jù)賦能的重要課題。

對(duì)此，南通市公安局按照公安部、江蘇省公安廳整體部署要求，高度重視警務(wù)科技建設(shè)，緊抓城市戰(zhàn)略機(jī)遇，堅(jiān)持以“資源共享、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)賦能、服務(wù)實(shí)戰(zhàn)”為原則，以網(wǎng)格化人口信息無(wú)感采集分析平臺(tái)建設(shè)為牽動(dòng)，實(shí)現(xiàn)社區(qū)場(chǎng)景下的“無(wú)感采集、網(wǎng)格化管理、實(shí)有人口管理、數(shù)據(jù)賦能”應(yīng)用，著力提高警務(wù)社區(qū)治理成效。

一、現(xiàn)狀分析

（一）視頻監(jiān)控系統(tǒng)智能化程度低

南通市公安局在技防建設(shè)中雖然增設(shè)了人臉抓拍攝像機(jī)等智能設(shè)備，但由于建設(shè)成本和建設(shè)周期等原因，這些設(shè)備占比較低。住宅小區(qū)監(jiān)控設(shè)備主要還是視頻監(jiān)控、門(mén)禁系統(tǒng)和樓宇對(duì)講等，通過(guò)設(shè)置門(mén)禁卡權(quán)限控制人員出入，人工調(diào)閱視頻錄像查尋人員信息，這些技術(shù)手段發(fā)揮了作用，也發(fā)現(xiàn)了問(wèn)題：

（1）物業(yè)公司登記發(fā)放的門(mén)禁卡，做不到?？▽Ｈ藢Ｓ茫家?jiàn)一人開(kāi)門(mén)多人尾隨。居民為了出行方便，樓宇對(duì)講門(mén)處于常開(kāi)狀態(tài)，使得門(mén)禁設(shè)備形同虛設(shè)，不能完整采集到數(shù)據(jù)信息。

（2）視頻監(jiān)控以治安場(chǎng)景為主，監(jiān)控覆蓋面比較廣，缺乏智能分析能力。

（3）人臉抓拍攝像機(jī)安裝比例低，局限在小區(qū)出入口，提取的人臉信息無(wú)法形成其在小區(qū)內(nèi)的完整軌跡。

充分發(fā)揮已安裝視頻監(jiān)控的作用，通過(guò)人臉、ReID算法賦能，助力傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的智能化升級(jí)，織密社區(qū)人臉、人體圖像感知網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)人員在社區(qū)出入口及內(nèi)部活動(dòng)的全面感知。在技防手段上，與傳統(tǒng)門(mén)禁設(shè)備形成互補(bǔ)，解決傳統(tǒng)門(mén)禁系統(tǒng)無(wú)法采集到通行人員完整信息的困擾，對(duì)技防和治安管理工作有重要的意義。

（二）單一人臉識(shí)別技術(shù)存在局限性

人臉比對(duì)系統(tǒng)基本是以前端人臉抓拍攝像機(jī)，通過(guò)專線接入公安視頻專網(wǎng)人臉應(yīng)用平臺(tái)，在中心端提供重點(diǎn)人員如逃犯的照片進(jìn)行比對(duì)，把結(jié)果推送給辦案民警。人臉識(shí)別技術(shù)在抓逃破案方面已經(jīng)取得顯著成效。

由于人臉識(shí)別技術(shù)的特殊要求，在姿態(tài)、光線、遮擋，包括人的兩眼瞳距、角度、光照，以及前端抓拍機(jī)的安裝高度、夜間補(bǔ)光等情況的影響下，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)漏抓拍、誤比對(duì)等問(wèn)題。單純依賴人臉抓拍攝像機(jī)獲取人臉圖片，難以滿足人口管理工作需求。

（三）社區(qū)治理工作繁重，警力資源嚴(yán)重不足

隨著城市的快速發(fā)展，本地居民購(gòu)房遷移、外地人口大量地涌入，流動(dòng)人口規(guī)模急劇膨脹，人戶分離情況尤為突出，給實(shí)有人口管理帶來(lái)新的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的“以房管人、以證管人”，通過(guò)民警網(wǎng)格員上門(mén)登記等手段來(lái)做人口基礎(chǔ)工作變得越來(lái)越困難。特別是在人口密集、流動(dòng)頻繁、群租現(xiàn)象普遍的住宅小區(qū)，上門(mén)采集往往事倍功半。一方面小區(qū)民警工作任務(wù)繁重，易造成人口漏登記、數(shù)據(jù)更新不及時(shí)；另一方面民警網(wǎng)格員反復(fù)上門(mén)采集，被動(dòng)登記的居民多有不滿。

二、AI邊緣計(jì)算架構(gòu)設(shè)計(jì)

通過(guò)前期的各類技防建設(shè)，小區(qū)里已經(jīng)安裝了大量的視頻監(jiān)控設(shè)備，要對(duì)這些視頻監(jiān)控進(jìn)行智能分析，通常有兩種方案：集中計(jì)算和邊緣計(jì)算。由于視頻監(jiān)控存量非常大，如果采用集中計(jì)算方案，中心機(jī)房建設(shè)投入大，對(duì)于計(jì)算設(shè)備、交換設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)帶寬、系統(tǒng)運(yùn)維的要求都非常高。隨著人工智能芯片技術(shù)的快速發(fā)展，在邊緣側(cè)進(jìn)行實(shí)時(shí)圖像的初步解析已經(jīng)成為可能，綜合各方面因素考慮，采用邊緣計(jì)算的方案，系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

通過(guò)“AI智能分析盒”接入普通高清視頻攝像機(jī)，對(duì)視頻圖像進(jìn)行初步解析，將提取的人臉圖片、人體圖片匯聚到“網(wǎng)格化人口信息采集分析平臺(tái)”，進(jìn)行大數(shù)據(jù)運(yùn)算，節(jié)約帶寬和中心運(yùn)算資源。AI智能分析盒采用軟硬一體化設(shè)計(jì)，可根據(jù)業(yè)務(wù)需要配置相應(yīng)的算法和軟件，即插即用、部署靈活。

三、多算法融合與聚類設(shè)計(jì)

（一）人臉識(shí)別技術(shù)的局限性

人臉識(shí)別技術(shù)對(duì)人臉抓拍圖片的圖像質(zhì)量有一定要求，通常情況下，為確保識(shí)別效果，要求圖像中人臉的瞳距不低于40像素，因此，人臉抓拍機(jī)能覆蓋的范圍非常有限。同時(shí)，人臉識(shí)別技術(shù)受姿態(tài)、光線、遮擋等因素影響，存在一定的應(yīng)用局限性。

（二）ReID行人再識(shí)別技術(shù)如何破局

考慮到人臉識(shí)別技術(shù)的局限性，基于全身信息對(duì)人員進(jìn)行查找就變得非常必要。ReID行人再識(shí)別是指對(duì)行人進(jìn)行重新識(shí)別，是對(duì)視野無(wú)重疊覆蓋的多個(gè)攝像機(jī)所采集人體圖像建立對(duì)應(yīng)關(guān)系的處理過(guò)程。

ReID行人再識(shí)別檢索，就是通過(guò)機(jī)器識(shí)別出不同攝像機(jī)拍攝的特定人員的所有人體圖像。具體說(shuō)，就是提供目標(biāo)人員的一張人體圖片作為查詢數(shù)據(jù)，從海量人像視圖庫(kù)中找到屬于他的那一張或多張，這是一項(xiàng)通過(guò)人體全身特征實(shí)現(xiàn)的圖像比對(duì)技術(shù)?；跈z索結(jié)果對(duì)應(yīng)的人體圖片抓拍時(shí)間、地點(diǎn)信息，即可實(shí)現(xiàn)基于ReID技術(shù)的行人時(shí)空軌跡刻畫(huà)。

ReID行人再識(shí)別可廣泛適用于“人臉偏轉(zhuǎn)角大、人臉遮擋嚴(yán)重、人臉像素低”等場(chǎng)景下的行人圖像分析，能夠很好的與人臉識(shí)別技術(shù)形成互補(bǔ)。綜合上述現(xiàn)狀分析，針對(duì)住宅小區(qū)普遍具有“場(chǎng)景相對(duì)封閉、人口基數(shù)相對(duì)較小、監(jiān)控設(shè)備相對(duì)密集”等特點(diǎn)，在社區(qū)場(chǎng)景下，引入ReID行人再識(shí)別技術(shù)，通過(guò)與人臉識(shí)別技術(shù)深度融合，更完整的刻畫(huà)人員活動(dòng)軌跡，具備較高的可行性。

（三）多算法融合與聚類設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)采用多算法引擎設(shè)計(jì)，搭載人臉識(shí)別與ReID行人再識(shí)別算法，具備強(qiáng)大的場(chǎng)景適應(yīng)性。在業(yè)務(wù)維度上，可通過(guò)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析，輸出人臉、人體的綜合計(jì)算結(jié)果。

1. 算法接口設(shè)計(jì)

系統(tǒng)通過(guò)互聯(lián)服務(wù)以信令方式提供API接口，API接口應(yīng)實(shí)現(xiàn)注冊(cè)、注銷、接收、傳輸和發(fā)送信令流程消息。將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)調(diào)用插件封裝為API接口提供給算法引擎調(diào)用。API接口與算法引擎之間的通信，按照標(biāo)準(zhǔn)的傳輸控制協(xié)議進(jìn)行交互。

2. 數(shù)據(jù)聚類方案

通過(guò)海量圖像聚類技術(shù)，將匯聚的“人臉圖片、人體圖片”自動(dòng)歸檔，生成一人一檔信息，通過(guò)戶籍信息（含底庫(kù)圖片）碰撞比對(duì)，轉(zhuǎn)換為實(shí)名制一人一檔信息。

3. 數(shù)據(jù)融合方案

人臉、人體數(shù)據(jù)融合的關(guān)鍵在于建立準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)關(guān)系，建立人臉、人體關(guān)聯(lián)關(guān)系的實(shí)現(xiàn)方案：人臉、人體識(shí)別算法分別進(jìn)行結(jié)構(gòu)化、數(shù)據(jù)歸檔后，通過(guò)人臉識(shí)別算法，以抓拍圖像中的人臉圖為媒介，通過(guò)人臉比對(duì)建立人體識(shí)別歸檔與人臉識(shí)別歸檔數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。

該方案的優(yōu)勢(shì)在于人臉識(shí)別和人體識(shí)別分別可以獲得最佳效果，包括識(shí)別和歸檔。方案采用AI智能分析盒在邊緣側(cè)實(shí)現(xiàn)人臉、人體數(shù)據(jù)的圖像解析，在中心進(jìn)行人臉人體特征提取、比對(duì)、歸檔，大大降低了中心計(jì)算資源的消耗，在中心計(jì)算資源投入方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。

4. 算法應(yīng)用設(shè)計(jì)

在應(yīng)用中，通常以獲取人臉圖片為首要目標(biāo)，在只有人體圖片的時(shí)候，通過(guò)檢索相似人體并從中挑選得到人臉圖片，通過(guò)人臉圖片查詢?nèi)四樮壽E，此時(shí)可以獲得人員較大范圍的軌跡。由于人臉識(shí)別場(chǎng)景要求較高，其采集點(diǎn)位通常比人體識(shí)別少，通過(guò)人體識(shí)別可以對(duì)每個(gè)人臉點(diǎn)位的附近軌跡進(jìn)行完善（需要人工輔助判別），從而細(xì)化人員運(yùn)動(dòng)軌跡。

四、智慧警務(wù)社區(qū)業(yè)務(wù)應(yīng)用設(shè)計(jì)

系統(tǒng)以社區(qū)的警務(wù)和綜合治理需求為核心，其業(yè)務(wù)應(yīng)用通過(guò)前端智能采集，融合社區(qū)的人、房、組織等基礎(chǔ)信息，進(jìn)行大數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析，實(shí)現(xiàn)多種有效功能。

（一）完善社區(qū)、住戶檔案

規(guī)范社區(qū)標(biāo)準(zhǔn)地址，構(gòu)建社區(qū)電子地圖，形成社區(qū)電子檔案，建成“一社一檔”；建設(shè)住戶、單位檔案，采集住戶人員關(guān)系，建成“一戶一檔”；結(jié)合人員登記數(shù)據(jù)、抓拍人臉、人體數(shù)據(jù)、同行人員信息、涉案信息，通過(guò)聚類分析，形成人員檔案，建成“一人一檔”。通過(guò)“一社一檔、一戶一檔、一人一檔”的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化、智能化、透明化的社區(qū)管理。

（二）簡(jiǎn)化工作流程

人員信息采集是社區(qū)民警和網(wǎng)格員的工作重點(diǎn)之一，原始的采集手段主要靠登門(mén)走訪，工作量大，效率低。結(jié)合人臉識(shí)別、人體識(shí)別和大數(shù)據(jù)分析，對(duì)于以下幾種情況可以極大簡(jiǎn)化社區(qū)民警和網(wǎng)格員的日常工作：

（1）長(zhǎng)期未在社區(qū)出現(xiàn)人員，判斷為已搬離人員；

（2）已登記并經(jīng)常出入社區(qū)人員，判斷為身份符合人員；

（3）通過(guò)同行分析等技術(shù)，對(duì)于未登記但經(jīng)常和社區(qū)已登記人員同行的人，可精準(zhǔn)推薦登記；

（4）對(duì)于未登記高頻陌生人，通過(guò)和常住人口、暫住人口庫(kù)人臉比對(duì)，判斷是否為本市登記人員，通過(guò)聯(lián)動(dòng)視頻監(jiān)控，可大致掌握人員居住位置；

（5）對(duì)于水電煤長(zhǎng)期未使用房屋，推薦為已搬出；

（6）發(fā)揮數(shù)據(jù)賦能作用，通過(guò)智能分析技術(shù)為社區(qū)民警減負(fù)增效。

（三）提升社區(qū)安全

根據(jù)公安業(yè)務(wù)特點(diǎn)，融合人臉、人體、視頻等數(shù)據(jù)，結(jié)合事前防范、事中管控、事后研判的功能要求，提供綜合分析研判工具。

（1）對(duì)水電煤使用異常，人員晝伏夜出、徘徊、尾隨等行為異常，頻繁出入社區(qū)的快遞、外賣(mài)、維修等人員的分類標(biāo)記，做到事前防范；

（2）通過(guò)人臉識(shí)別對(duì)重點(diǎn)人員進(jìn)行實(shí)時(shí)布控預(yù)警，通過(guò)對(duì)視頻監(jiān)控的聯(lián)網(wǎng)調(diào)度保障重大、突發(fā)事件的現(xiàn)場(chǎng)指揮，實(shí)現(xiàn)事中管控；

（3）通過(guò)人臉、人體、視頻數(shù)據(jù)的綜合碰撞分析，形成人員活動(dòng)軌跡，結(jié)合視頻監(jiān)控為事后研判提供豐富的技術(shù)支撐。

（四）精準(zhǔn)服務(wù)百姓

建立社區(qū)重點(diǎn)關(guān)愛(ài)人群庫(kù)，對(duì)于獨(dú)居老人、智障患者、老年癡呆、社區(qū)戒毒、康復(fù)人員、服藥精神病患者等對(duì)象的異常出行，長(zhǎng)期未出現(xiàn)進(jìn)行及時(shí)預(yù)警，通知相關(guān)責(zé)任民警、網(wǎng)格員及時(shí)關(guān)注、走訪，服務(wù)百姓。

五、建設(shè)成效

為探索人口信息無(wú)感采集分析平臺(tái)在網(wǎng)格化管理中的應(yīng)用可行性，2019年8月，南通市公安局治安支隊(duì)選擇在海門(mén)市榮盛花園小區(qū)進(jìn)行試點(diǎn)。通過(guò)對(duì)住宅小區(qū)內(nèi)已有攝像機(jī)的安裝角度、光線、位置及圖像質(zhì)量等因素的利舊分析，研究以ReID行人再識(shí)別算法為核心的多算法融合，論證行人再識(shí)別算法在住宅小區(qū)場(chǎng)景下應(yīng)用的可行性。

該小區(qū)共有27幢（小高層15幢、別墅12幢），能夠容納居民2200余人，已經(jīng)登記實(shí)有人口910人，有效登記率約為41%。該住宅小區(qū)試點(diǎn)建設(shè)以來(lái)，通過(guò)“網(wǎng)格化人口信息采集分析平臺(tái)”的人臉抓拍數(shù)據(jù)與已經(jīng)登記的人口數(shù)據(jù)碰撞分析后，精準(zhǔn)推送未登記人員信息1023條（信息內(nèi)容含人臉圖片、預(yù)測(cè)樓棟、單元室號(hào)）。目前，已新增登記常住人口561人、暫住人口298人，小區(qū)實(shí)有人口登記率提升至80%以上。在近期新冠病毒疫情防控期間，工作人員通過(guò)該平臺(tái)賦能模塊功能，實(shí)時(shí)掌控小區(qū)人員活動(dòng)軌跡，成功預(yù)警各類關(guān)注人員50余人次，提高了小區(qū)疫情管控效率，增強(qiáng)了社區(qū)綜合治理能力，獲得一線工作人員的廣泛好評(píng)。

六、結(jié)語(yǔ)

智慧社區(qū)的建設(shè)需要在實(shí)踐中接受檢驗(yàn)。南通市公安局通過(guò)以行人再識(shí)別技術(shù)為核心的多算法研究在網(wǎng)格化人口信息采集分析平臺(tái)中的創(chuàng)新應(yīng)用實(shí)踐，不斷探索社區(qū)管理新型警務(wù)模式，整合社區(qū)管理力量和警力資源，結(jié)合相關(guān)部門(mén)業(yè)務(wù)職能，扎實(shí)穩(wěn)步推進(jìn)智慧社區(qū)各項(xiàng)建設(shè)，不斷提煉總結(jié)已有的實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用成果，打造多種AI圖像感知技術(shù)為基礎(chǔ)、大數(shù)據(jù)分析為核心的網(wǎng)格化人口信息采集分析平臺(tái)。一方面解決了社區(qū)治安的部分痛點(diǎn)，為居民提供安全的智能化社區(qū)生活環(huán)境，保障社會(huì)安全；另一方面大幅提升公安機(jī)關(guān)維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定、服務(wù)人民群眾的工作效率，實(shí)現(xiàn)真實(shí)社區(qū)人口的數(shù)據(jù)電子在線化。接下來(lái)，南通市公安局將持續(xù)推動(dòng)網(wǎng)格化人口信息采集分析平臺(tái)的應(yīng)用，為智慧城市的建設(shè)奠定基礎(chǔ)。