安检高清智能监控系统的相关问题

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随着国家基础建设的快速发展，铁路的发展也在不断完善。因此有必要对铁路既有监控系统逐步实现数字化、智能化提升，使铁路安保系统更加科学高效，从而提高铁路的安全级别，保障铁路运输和广大旅客生命财产安全。为此，铁道部下发了“关于加强铁路客站安检区域视频监控系统建设的通知”（计改函[2011]59号），要求对全路高速铁路所有客站和普速铁路二等及以上客站安检区域加强视频监控系统的建设，在高清监控系统的基础上，建设图像识别比对功能，实现重点人自动报警。为此研制开发了“客站安检高清智能监控系统”。本系统的实施，很大程度上提高了铁路的安全级别，对铁路运输和广大旅客生命财产安全起到了重要的保障作用。

1.高清智能监控系统的整体结构

本系统在高清视频监控平台基础上，采用B/S、C/S构架，将人脸识别、比对技术融入视频监控系统中。通过前端抓拍摄像机对通过安检区域人员进行面部图像抓拍，将所抓拍图片通过网络传输到中心数据库进行数据存储，同时将采集的面部图像与逃犯、有前科等重点人员进行匹配分析。发现可疑人员时，系统将自动报警。高清智能监控系统的整体结构如图1所示。系统主要由旅客信息采集系统、中心分析管理系统和客户端及报警系统三部分组成。旅客信息采集系统主要包括行李采集摄像机、全景摄像机以及旅客面部图像采集摄像机。中心分析管理系统主要包括人脸实时分析服务器、中心管理服务器、数据库服务器、人脸后检索服务器及存储服务器。客户端及报警系统主要由声光报警器和客户端PC组成。图像采集过程为：旅客进入安检区域—在安检仪上放置行李—通过安检门检查—人身安全检查—在安检仪上取走行李等。在安检过程中，采集旅客正面面部特征图像、行李数量和特征图像。

2.系统配置及硬件选型

2.1旅客信息采集系统

2.1.1系统配置根据车站旅客进站流程，每1个进站通道为1个视频单元，每个视频单元包含3台高清摄像机与1台人脸抓拍摄像机。3台高清摄像机中，2台负责监控旅客在安检仪上放行李的画面，采集旅客侧面及行李的视频信息；另1台负责监控旅客在安检仪上拿取行李及通过安检区域时的检查情况，即全景摄像机。抓拍摄像机安装在安检仪上方，负责对进站旅客进行面部图像信息采集。根据安装在不同位置、不同监控功能的摄像机，可通过以下公式计算来选择摄像机镜头：f：镜头焦距w：图像的宽度（被摄物体在CCD靶面上成像宽度）W：被摄物体宽度L：被摄物体至镜头的距离h：图像高度（被摄物体在CCD靶面上成像高度）H：被摄物体的高度常用CCD靶面规格尺寸见表1。由于摄像机画面宽度和高度与电视接收机画面宽度和高度一样，其比例均为4:3。当L不变，H或W增大时，f变小；当H或W不变，L增大时，f增大。具体安装计算参见图2。

2.1.2旅客信息采集系统硬件选型前端设备采用了海康威视DS-2CD864FWD-ET高清摄像机，其传感器为1/3"ProgressiveScanCMOS。由表1可得：w=4.8，h=3.6。根据上述计算公式，当旅客距离全景摄像机5米处，W约为2米，H约为1.5米，计算得到f=12mm；当旅客距离抓拍摄像机3米处，W约为2米，H约为1.5米，计算得到f=7.2mm，因此摄像机采用5—15mm的镜头。

2.2中心分析管理系统

2.2.1人脸实时分析服务器设备配置及硬件选型采用海康威视IS-VSE2034作为本平台服务器，结合自主开发的分析仪软件。该人脸实时分析服务器可同时实现对4路人脸抓拍通道进行实时分析，因此小于4个进站口的客站，只需配置1台人脸实时分析服务器即满足需求。当进站口大于4个而小于8个时，需配置2台IS-VSE2034服务器，进站口大于8个时，依次累加。IS-VSE2034服务器硬件配置如表2所示。

2.2.2中心管理服务器、数据库服务器、人脸后检索服务器配置及硬件采用海康威视IS-VSE2056作为本平台服务器。通过反复计算和不断测试，1台IS-VSE2056服务器可以实现中心管理服务器、数据库服务器、人脸后检索服务器的功能。为节约成本，把数据库、后检索、人脸比对功能均放置在IS-VSE2056服务器上实现。每个客站配置1台IS-VSE2056服务器。IS-VSE2056服务器硬件配置如表3所示。

2.2.3存储服务器系统配置及硬件选型对于存储设备的选择，可通过下列计算得出需要的存储空间：系统采用720P高清监控摄像机，标准分辨率是1280*720，通常色深为32bit（红绿蓝三原色各8bit，亮度信息8bit）。其体积为：1280*720*32bit*=29491200bit。换算为字节容量，就是29491200/8=3686400字节，即每秒流量约3.52M。因此，一个视频单元所需容量为：每秒流量*3600*24*摄像机数量*天数（文件要求存储10天以上）。即：3.52*3600*24*4*10=12165120M，存储10天需要约11.6T。对于如此大的存储需求，NVR已经无法满足系统需求，因此系统配置了独立的存储设备，即IP/SAN磁盘阵列。每个视频单元配置8块2T的监控专用企业级硬盘，其中1块作为热备盘。采用RAID5存储技术，有效保证了数据存储的完整性和可靠性。当视频单元大于1个时，硬盘数量依次增加，热备盘只需要1块。IP/SAN磁盘阵列硬件配置如表4所示。

2.3客户端及报警系统客户端及报警系统，即终端设备，由声光报警器和客户端PC组成。在每个客站的公安值班室，为其配置一台客户端PC。结合开发的人员卡口系统软件，能够通过网络调取数据库里的抓拍图片，查询录像、人脸对比并实现自动声光报警功能。

2.4系统软件配置针对此次的客站安检高清智能监控项目，在服务器的平台上，以SQL2008数据库作为基础，自主研发了人脸实时分析软件、人脸后检索软件、客站安检高清智能监控及人员卡口系统管理平台软件、客户端软件等智能监控专用软件。通过这些软件的应用，实现了人脸智能分析、人脸后检索、人脸比对、对历史人脸图片和关联录像的查询及回放以及自动报警等功能。

3.高清智能监控系统功能

3.1人脸建模通过人脸实时分析服务器，对抓拍机采集的人脸图片，通过自身的数据库设定，符合建模要求的，根据通道序号、采集时间建立人脸库。同时，系统支持用户导入照片文件夹或者视频录像进行人脸检测和建库。

3.2人脸查询可以通过查询终端的软件连接到中心服务器，并通过对需要查询的通道序号、时间的设定，查询相关人脸图片。

3.3人脸检索及关联录像查询用户可以输入某个人脸图片，通过相似程度的设定，系统将自动与人脸库中的所有人脸图片进行对比，最终将根据所对比的相似值列出最相似的人脸图片。当检索出目标人脸图片后，还可以通过客户端软件查看原图，更精准地定位其曾经出现的时间、地点及周围环境。另外，通过人脸图片与录像的关联设置，可以查询与目标人脸图片相关联的监控录像，更加直观掌握目标人物的一举一动。

3.4人脸比对用户建立重点人员黑名单库，系统能够将实时抓拍的人脸图片与黑名单库进行比对。一旦发现与黑名单库一致的人脸图片时，系统将自动弹出该人脸图片及报警信息。

4.系统在铁路客站上的应用在系统测试完毕之后，按照铁路局文件要求，在郑州局管内30个客站安装了本系统。所有客站均采用数字高清摄像机，分辨率达到百万像素，核心交换机均带有上传接口，为后期联网做好准备。为了让抓拍图片的清晰度达到最高，通过反复测试，把人脸抓拍图片的大小设定为最大120mm*120mm，最小80mm*80mm。经过现场实测，当光照强度达到80lx以上，抓拍图片大小在上述设定范围内时，人脸抓拍率能够达到95%以上。在图像抓拍之后，建模服务器对人脸图片进行建模。为了提高图片比对的有效性，设定2/3人脸未识别，则不建模，比如人脸带有口罩、帽子、较大的眼镜等。对黑名单的设定,则是本人5~10年内正面无修饰的清晰图片，与本人年龄跨度较大的图片不加入黑名单。通过这种合理设定，比对率能够达到80%以上，系统各项技术指标均达到了文件要求。

5.结论

本系统接入公安网后，黑名单库可以进行实时更新，系统能够自动对抓拍图像与黑名单库进行对比，并自动报警。同时,该系统通过二次开发，在智能监控平台上，系统通过对车票信息的读取，依据对持票人姓名或车次信息查询，能够检索到该旅客在通过安检区域的全部影像资料，从而实现对每位通过安检区域人员的全程监控。在目前日益严峻的铁路运输安全形势下，客站安检区域的工作是保证铁路安全运输的源头所在。客站安检高清智能监控系统的应用，提高了客站安检的工程效率，增强了客站的安全防护程度，为保障铁路运输和广大旅客生命财产安全发挥着重要的作用。