虹桥枢纽大通道人流高清图像监控和智能分析应用研究

虹桥枢纽大通道人流高清图像监控和智能分析应用研究

张会民

上海铁葆安防工程有限公司

摘要：目前人流高清图像监控以及智能分析已经成为适应社会治安形势的重要保障，在本次研究中，本文将结合虹桥枢纽大通道安防系统建设要求，在介绍该项目的基本情况后，对该项目中的人流高清图像监控以及智能分析技术展开分析，希望为进一步提升安防管理水平奠定基础。

关键词：人流通道；人脸识别；安防；定位系统

前言：在大型交通枢纽中往往设置多个大型人流通道，此类通道具有人流多、面积大等特征，从安防角度来看，此类空间也是易发生安全事故的场所，所以为了能够更好的满足安防要求，必须要进行有效管理。从当前技术发展情况来看，人流高清图像监控以及智能分析技术的出现有效满足了大型交通枢纽的安防要求，具有技术可行性，值得关注。

1.项目简介

虹桥智能安防——铁路上海虹桥站区智能安防系统工程，中国铁路上海局集团有限公司信息技术所、上海铁路公安局为立项单位，项目资金为1036.0万元。根据进口博览会安保工作总指挥的统一部署，在虹桥火车站建设智能安防系统。

从该项目的疑难点来看，智能安防是车站未来安全运营管理的重要组成部分，但是从当前虹桥站以及其他相关大型枢纽的实际情况来看，依然采用人工安防为主的模式，智能安防的开展情况依然处于起步阶段。所以对于虹桥智能安防—铁路上海虹桥站区智能安防系统工程而言，在本系统安防系统构建中尚无成熟的技术经验可以借鉴。

2.高清图像监控和智能分析应用策略

根据虹桥智能安防—铁路上海虹桥站区智能安防系统工程的经验，在该项目中主要采用了以下技术。

2.1人脸识别技术

2.1.1基本技术要求

人脸识别在实际上是基于面部特征进行生物识别的技术，在该项目中，人脸识别的基本过程包括：人脸检测、人脸对齐、人脸校验、人脸识别四个阶段。其中人脸检测就是要在图像中寻找到人脸的位置，并将其精准的“圈”出来；人脸对齐则是要已经检测的人脸上快速确定“脸的轮廓”、“眼睛”、“嘴”的关键标志物的位置；人脸校验需要判断图像上的人是否为同一人；人脸识别则是要确定目标对象的身份^[1]。

2.1.2系统实现方案

2.1.2.1人像卡口

前端摄像机包括人脸抓拍单元以及普通高清网络摄像机，其中人脸抓拍系统不仅有摄像机的基本功能，在内部设设置了智能分析算法，可以对视频中的人脸做连续的跟踪、捕获；同时该抓拍单元有自动曝光人脸区域的功能，满足人脸卡口场景下快速获取优质的人脸图片。

2.1.2.2人脸识别服务器

该服务器能够实现人脸识别的所有功能，其中的技术要点包括：（1）在人脸识别算法中，实现了分布式计算软件、多样化算法于一体的技术优势，通过神经网络深度学习算法，可以构建动态的人脸识别架构，提供完善的人脸识别服务，最终高质量的识别人脸对比。（2）计算集群。该项目中选择分布式计算集群模式，能够在分布式计算机软件的基础上实现对多个人脸识别系统的管理，满足未来人脸识别系统规模拓展的要求。（3）人脸数据库。该数据库的功能就是实现人脸图像的数据储存，通过在数据内不断提高耦合度，有助于避免服务器之间因为系统对接等问题所引发的风险。

2.1.3联网方案

在虹桥站管理部门与区域公安部门中设置人脸识别系统，针对人流通道的重点位置设置前端摄像机。当摄像机采集人脸信息并上传到服务器集群中后，能够快速提取、对比其中的人脸资料。这个过程中，人脸识别平台可以与公安部门数据库连接，针对对比结果中发现异常情况快速提供人脸报警，并将其上传到公安专网下，方便公安人员对嫌疑人员进行排查、检索，为全面优化警力部署奠定基础。

2.2民警与内部人员定位系统

为满足安防要求，在该项目中重视民警与内部人员的定位系统建设，方便相关部门对民警以及相关人员的位置进行定位。所以为实现该目标，就需要在人员身上放置一个代表身份的无线定位终端系统，该系统在持续发展无线信号后，由每个区域配置的自动识别系统完成定位，形成监控系统，这样无论民警等相关人员行走至何处就能完成有效定位。

在技术实现环节，采用无线Zigee技术、数据加密技术等，能够提供位置的相关信息，在建成后也能形成统一的数据管理平台，是交通枢纽管理部门快速实现人员定位的关键。从功能上来看，该系统的功能包括：实施跟踪人员的位置、回放历史轨迹、特殊区域预警、人员巡更等。（1）通信网关。该项目中的通信网关是基于ZigBee协议开发的产品，以ARM407中央处理器为数据处理核心，在外围位置上能够提供供电电路部分以及无线收发数据模块等，并预留以太网及其拓展通道。从功能上来看，该设备能够实现以太网与Zigee装置的数据交换，并满足中继通信的要求；还可以主动识别人员的定位信息并通过服务器连接服务等^[2]。（2）定位识别卡。该项目中的佩戴式定位识别法可以实现有效的人员定额外、突发情况报告、接收/发送求救信息等，具有较强的信号传输功能。该装置的有效识别距离为200m，识别速度为80公里/小时，电池的续航时间为1-1.5年。

2.3防穿越系统设计

该项目在防穿越系统设计中，采用了一种新的防穿越系统结构，包括视频监控系统、电子防穿越系统、智能监控报警系统、通信传输系统等，在防穿越系统中经过通信传输系统与智能系统连接，能够对人行通道区域进行全面监控，并且在发生报警之后能够快速确定报警区域，为相关人员处置穿越行为提供支持。

该系统的特征表现为：（1）能够在人行通道设置电子防穿越结构，系统中包括至少一个终端摄像系统，系统通过与室外固定摄像机、硬盘录像机以及列阵式红外灯等连接。（2）通过在系统中设置至少一个终端红外探测装置，终端探测单元包括GSM报警注记、声光报警器、供电装置等，保证防穿越系统正常运行。（3）防穿越系统中的通信系统中，室外固定摄像机经电缆与视频光端机连接；视频光端机经光缆与网络交换机连接等，保证了正常的信息交互功能。

2.4卡口系统

2.4.1系统的基本功能

在该项目中的卡口系统中主要通过图像处理技术、光电技术以及模式识别技术等，对每一个入虹桥站南北落客平台进行车牌识别，根据相关算法识别非法营运辆。与传统技术相比，该系统的主要特征就是可以快速捕捉周围的违章测量、肇事测量、黑名单车辆等。同时为确保该系统具有满意的车辆捕获率，采用了目前较为成熟的地感线圈检测方法，当车辆经过地感线圈时，系统会补货车辆的信息，并且此时所拍摄的车辆分辨率均为1600×1200，方便工作人员可以清洗观察到车辆的颜色、特征、车牌号码、司机的面部特征等；在白天该系统可以识别车辆的全身情况，在夜晚能够解决因为眩光早造成的拍摄质量下降问题，保障夜间车身特征清晰。

2.4.2自动保存车辆信息

系统可以自动保存系统所补货的车辆信息，如车辆经过的位置、时间、图像等，该系统中所有保存的图像的分辨率均为1600×1200像素，属于24位真能彩色图像，为JPEG压缩格式。系统采用循环覆盖的方法自动覆盖上个月的旧图像，且车牌号码为系统自动识别的信息，确保系统检测结果能够真实可靠^[3]。

2.4.3汽车牌照自动识别

系统能够自动识别捕获的车辆信息，在对汽车牌照实现自动识别后记录每个车辆的信息。在系统应用中采用电脑识别技术，能够识别所有英文字母、0-9阿拉伯数字以及相关汉字等，并且记录蓝色、黄色等不同颜色的车牌信息。

2.5综合管理平台

在综合管理平台上，系统分为客户端与服务端两个部分，其中服务端负责系统运行的算法，承担着计算任务；客户端应完成信息配置、数据可视化等，其中的客户端与服务端经TCP协议通信后，在服务端上能够快速响应每个服务情况，并完成安防的相关功能。

从功能设定上来看，该系统能够完成人流超限预警、可疑目标与目标人群定位，整个系统的运行过程如图1所示。

图 1 综合管理平台的处理过程

根据图1介绍的基本流程，在添加任意一路视频流之后，系统能够根据算法功能确定图像处理的基本内容，包括人流的计数、人流定位、人流违规检测等，期间不仅可以完成单一功能，也能同时实现诸多复杂人流处理功能。例如快速定位人流计数与定位输出的结果为人流量、人群头部定位关键点与人群密度等，满足人流管理要求。

在功能设计上，在需要增设预警管理功能，通过对视频做姜草处理后，将预处理的图片送入GMM模型中可以实现直流前取经，在将最后余下的前景块作为最终的可疑目标进行自动违章预警。

结束语：在虹桥智能安防—铁路上海虹桥站区智能安防系统工程中，通道人流高清图像监控和智能分析技术的出现可以进一步强化安防管理水平，本文所提出的相关技术措施具有可行性，能够适应复杂条件下人行通道的安防管理要求，满足虹桥交通枢纽安全要求，成为当地反恐监控系统的重要组成部分，在技术上具有可行性，值得推广。

参考文献：

[1]马骞.基于图像视频的景区人流密度估计方法研究[J].信息技术,2020,44(08):34-38.

[2]王瑶.校园监控系统建设中人工智能技术应用探索[J].科学咨询(科技·管理),2020(04):93-94.

[3]于金良.人像识别技术在广电网络智慧景区人流统计中的应用[J].广播与电视技术,2020,47(01):60-62.