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隨著國家基礎(chǔ)建設(shè)的快速發(fā)展，鐵路的發(fā)展也在不斷完善。因此有必要對鐵路既有監(jiān)控系統(tǒng)逐步實現(xiàn)數(shù)字化、智能化提升，使鐵路安保系統(tǒng)更加科學(xué)高效，從而提高鐵路的安全級別，保障鐵路運輸和廣大旅客生命財產(chǎn)安全。為此，鐵道部下發(fā)了“關(guān)于加強鐵路客站安檢區(qū)域視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)的通知”（計改函[2011]59號），要求對全路高速鐵路所有客站和普速鐵路二等及以上客站安檢區(qū)域加強視頻監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)，在高清監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，建設(shè)圖像識別比對功能，實現(xiàn)重點人自動報警。為此研制開發(fā)了“客站安檢高清智能監(jiān)控系統(tǒng)”。本系統(tǒng)的實施，很大程度上提高了鐵路的安全級別，對鐵路運輸和廣大旅客生命財產(chǎn)安全起到了重要的保障作用。

1.高清智能監(jiān)控系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)在高清視頻監(jiān)控平臺基礎(chǔ)上，采用B/S、C/S構(gòu)架，將人臉識別、比對技術(shù)融入視頻監(jiān)控系統(tǒng)中。通過前端抓拍攝像機對通過安檢區(qū)域人員進行面部圖像抓拍，將所抓拍圖片通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)街行臄?shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)存儲，同時將采集的面部圖像與逃犯、有前科等重點人員進行匹配分析。發(fā)現(xiàn)可疑人員時，系統(tǒng)將自動報警。高清智能監(jiān)控系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。系統(tǒng)主要由旅客信息采集系統(tǒng)、中心分析管理系統(tǒng)和客戶端及報警系統(tǒng)三部分組成。旅客信息采集系統(tǒng)主要包括行李采集攝像機、全景攝像機以及旅客面部圖像采集攝像機。中心分析管理系統(tǒng)主要包括人臉實時分析服務(wù)器、中心管理服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、人臉后檢索服務(wù)器及存儲服務(wù)器?？蛻舳思皥缶到y(tǒng)主要由聲光報警器和客戶端PC組成。圖像采集過程為：旅客進入安檢區(qū)域—在安檢儀上放置行李—通過安檢門檢查—人身安全檢查—在安檢儀上取走行李等。在安檢過程中，采集旅客正面面部特征圖像、行李數(shù)量和特征圖像。

2.系統(tǒng)配置及硬件選型

2.1旅客信息采集系統(tǒng)

2.1.1系統(tǒng)配置根據(jù)車站旅客進站流程，每1個進站通道為1個視頻單元，每個視頻單元包含3臺高清攝像機與1臺人臉抓拍攝像機。3臺高清攝像機中，2臺負(fù)責(zé)監(jiān)控旅客在安檢儀上放行李的畫面，采集旅客側(cè)面及行李的視頻信息；另1臺負(fù)責(zé)監(jiān)控旅客在安檢儀上拿取行李及通過安檢區(qū)域時的檢查情況，即全景攝像機。抓拍攝像機安裝在安檢儀上方，負(fù)責(zé)對進站旅客進行面部圖像信息采集。根據(jù)安裝在不同位置、不同監(jiān)控功能的攝像機，可通過以下公式計算來選擇攝像機鏡頭：f：鏡頭焦距w：圖像的寬度（被攝物體在CCD靶面上成像寬度）W：被攝物體寬度L：被攝物體至鏡頭的距離h：圖像高度（被攝物體在CCD靶面上成像高度）H：被攝物體的高度常用CCD靶面規(guī)格尺寸見表1。由于攝像機畫面寬度和高度與電視接收機畫面寬度和高度一樣，其比例均為4:3。當(dāng)L不變，H或W增大時，f變?。划?dāng)H或W不變，L增大時，f增大。具體安裝計算參見圖2。

2.1.2旅客信息采集系統(tǒng)硬件選型前端設(shè)備采用了?？低旸S-2CD864FWD-ET高清攝像機，其傳感器為1/3"ProgressiveScanCMOS。由表1可得：w=4.8，h=3.6。根據(jù)上述計算公式，當(dāng)旅客距離全景攝像機5米處，W約為2米，H約為1.5米，計算得到f=12mm；當(dāng)旅客距離抓拍攝像機3米處，W約為2米，H約為1.5米，計算得到f=7.2mm，因此攝像機采用5—15mm的鏡頭。

2.2中心分析管理系統(tǒng)

2.2.1人臉實時分析服務(wù)器設(shè)備配置及硬件選型采用?？低旾S-VSE2034作為本平臺服務(wù)器，結(jié)合自主開發(fā)的分析儀軟件。該人臉實時分析服務(wù)器可同時實現(xiàn)對4路人臉抓拍通道進行實時分析，因此小于4個進站口的客站，只需配置1臺人臉實時分析服務(wù)器即滿足需求。當(dāng)進站口大于4個而小于8個時，需配置2臺IS-VSE2034服務(wù)器，進站口大于8個時，依次累加。IS-VSE2034服務(wù)器硬件配置如表2所示。

2.2.2中心管理服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、人臉后檢索服務(wù)器配置及硬件采用海康威視IS-VSE2056作為本平臺服務(wù)器。通過反復(fù)計算和不斷測試，1臺IS-VSE2056服務(wù)器可以實現(xiàn)中心管理服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、人臉后檢索服務(wù)器的功能。為節(jié)約成本，把數(shù)據(jù)庫、后檢索、人臉比對功能均放置在IS-VSE2056服務(wù)器上實現(xiàn)。每個客站配置1臺IS-VSE2056服務(wù)器。IS-VSE2056服務(wù)器硬件配置如表3所示。

2.2.3存儲服務(wù)器系統(tǒng)配置及硬件選型對于存儲設(shè)備的選擇，可通過下列計算得出需要的存儲空間：系統(tǒng)采用720P高清監(jiān)控攝像機，標(biāo)準(zhǔn)分辨率是1280*720，通常色深為32bit（紅綠藍三原色各8bit，亮度信息8bit）。其體積為：1280*720*32bit*=29491200bit。換算為字節(jié)容量，就是29491200/8=3686400字節(jié)，即每秒流量約3.52M。因此，一個視頻單元所需容量為：每秒流量*3600*24*攝像機數(shù)量*天數(shù)（文件要求存儲10天以上）。即：3.52*3600*24*4*10=12165120M，存儲10天需要約11.6T。對于如此大的存儲需求，NVR已經(jīng)無法滿足系統(tǒng)需求，因此系統(tǒng)配置了獨立的存儲設(shè)備，即IP/SAN磁盤陣列。每個視頻單元配置8塊2T的監(jiān)控專用企業(yè)級硬盤，其中1塊作為熱備盤。采用RAID5存儲技術(shù)，有效保證了數(shù)據(jù)存儲的完整性和可靠性。當(dāng)視頻單元大于1個時，硬盤數(shù)量依次增加，熱備盤只需要1塊。IP/SAN磁盤陣列硬件配置如表4所示。

2.3客戶端及報警系統(tǒng)客戶端及報警系統(tǒng)，即終端設(shè)備，由聲光報警器和客戶端PC組成。在每個客站的公安值班室，為其配置一臺客戶端PC。結(jié)合開發(fā)的人員卡口系統(tǒng)軟件，能夠通過網(wǎng)絡(luò)調(diào)取數(shù)據(jù)庫里的抓拍圖片，查詢錄像、人臉對比并實現(xiàn)自動聲光報警功能。

2.4系統(tǒng)軟件配置針對此次的客站安檢高清智能監(jiān)控項目，在服務(wù)器的平臺上，以SQL2008數(shù)據(jù)庫作為基礎(chǔ)，自主研發(fā)了人臉實時分析軟件、人臉后檢索軟件、客站安檢高清智能監(jiān)控及人員卡口系統(tǒng)管理平臺軟件、客戶端軟件等智能監(jiān)控專用軟件。通過這些軟件的應(yīng)用，實現(xiàn)了人臉智能分析、人臉后檢索、人臉比對、對歷史人臉圖片和關(guān)聯(lián)錄像的查詢及回放以及自動報警等功能。

3.高清智能監(jiān)控系統(tǒng)功能

3.1人臉建模通過人臉實時分析服務(wù)器，對抓拍機采集的人臉圖片，通過自身的數(shù)據(jù)庫設(shè)定，符合建模要求的，根據(jù)通道序號、采集時間建立人臉庫。同時，系統(tǒng)支持用戶導(dǎo)入照片文件夾或者視頻錄像進行人臉檢測和建庫。

3.2人臉查詢可以通過查詢終端的軟件連接到中心服務(wù)器，并通過對需要查詢的通道序號、時間的設(shè)定，查詢相關(guān)人臉圖片。

3.3人臉檢索及關(guān)聯(lián)錄像查詢用戶可以輸入某個人臉圖片，通過相似程度的設(shè)定，系統(tǒng)將自動與人臉庫中的所有人臉圖片進行對比，最終將根據(jù)所對比的相似值列出最相似的人臉圖片。當(dāng)檢索出目標(biāo)人臉圖片后，還可以通過客戶端軟件查看原圖，更精準(zhǔn)地定位其曾經(jīng)出現(xiàn)的時間、地點及周圍環(huán)境。另外，通過人臉圖片與錄像的關(guān)聯(lián)設(shè)置，可以查詢與目標(biāo)人臉圖片相關(guān)聯(lián)的監(jiān)控錄像，更加直觀掌握目標(biāo)人物的一舉一動。

3.4人臉比對用戶建立重點人員黑名單庫，系統(tǒng)能夠?qū)崟r抓拍的人臉圖片與黑名單庫進行比對。一旦發(fā)現(xiàn)與黑名單庫一致的人臉圖片時，系統(tǒng)將自動彈出該人臉圖片及報警信息。

4.系統(tǒng)在鐵路客站上的應(yīng)用在系統(tǒng)測試完畢之后，按照鐵路局文件要求，在鄭州局管內(nèi)30個客站安裝了本系統(tǒng)。所有客站均采用數(shù)字高清攝像機，分辨率達到百萬像素，核心交換機均帶有上傳接口，為后期聯(lián)網(wǎng)做好準(zhǔn)備。為了讓抓拍圖片的清晰度達到最高，通過反復(fù)測試，把人臉抓拍圖片的大小設(shè)定為最大120mm*120mm，最小80mm*80mm。經(jīng)過現(xiàn)場實測，當(dāng)光照強度達到80lx以上，抓拍圖片大小在上述設(shè)定范圍內(nèi)時，人臉抓拍率能夠達到95%以上。在圖像抓拍之后，建模服務(wù)器對人臉圖片進行建模。為了提高圖片比對的有效性，設(shè)定2/3人臉未識別，則不建模，比如人臉帶有口罩、帽子、較大的眼鏡等。對黑名單的設(shè)定,則是本人5~10年內(nèi)正面無修飾的清晰圖片，與本人年齡跨度較大的圖片不加入黑名單。通過這種合理設(shè)定，比對率能夠達到80%以上，系統(tǒng)各項技術(shù)指標(biāo)均達到了文件要求。

5.結(jié)論

本系統(tǒng)接入公安網(wǎng)后，黑名單庫可以進行實時更新，系統(tǒng)能夠自動對抓拍圖像與黑名單庫進行對比，并自動報警。同時,該系統(tǒng)通過二次開發(fā)，在智能監(jiān)控平臺上，系統(tǒng)通過對車票信息的讀取，依據(jù)對持票人姓名或車次信息查詢，能夠檢索到該旅客在通過安檢區(qū)域的全部影像資料，從而實現(xiàn)對每位通過安檢區(qū)域人員的全程監(jiān)控。在目前日益嚴(yán)峻的鐵路運輸安全形勢下，客站安檢區(qū)域的工作是保證鐵路安全運輸?shù)脑搭^所在?？驼景矙z高清智能監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用，提高了客站安檢的工程效率，增強了客站的安全防護程度，為保障鐵路運輸和廣大旅客生命財產(chǎn)安全發(fā)揮著重要的作用。