基本平安城市的动态人脸布控系统设计.docx
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公安重点场所人脸识别布控项目技术方案书（V3.0）
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公安重点场所人脸识别布控
项目技术方案书
（版本V3.0）
目录
第一章项目背景 1
第二章项目需求 2
2.1项目建设必要性 2
2.2项目建设目标 3
2.2.1项目建设整体目标 3
2.2.2三个实施阶段的建设目标 3
第三章项目规划设计 5
3.1系统概述 5
3.2系统设计依据 5
3.2.1软件设计参考标准 5
3.2.2系统设计参考标准 5
3.2.3设计原则 5
3.3系统设计说明 6
3.3.1建设内容 6
3.3.2建设规模 7
3.3.3系统组成 7
3.3.4物理架构图 8
3.3.5系统结构设计 8
3.4系统功能说明 9
3.4.1建模服务系统 9
3.4.2系统主界面 10
3.4.3比对服务平台 10
3.4.4后台管理系统 11
3.4.5报警管理系统 12
3.4.6手机报警客户端 13
3.4.7电脑IE浏览器远程查询 14
3.5主要硬件设备技术参数 14
3.5.1人脸识别服务器 14
3.5.2星光级人脸识别摄像机 15
第四章施工组织及安装调试方案 17
4.1施工方案设计的依据 17
4.2施工总体要求 17
4.3施工过程时间安排表 17
4.4风险和建议 18
4.5摄像头安装 18
2
第一章项目背景
随着经济的发展、城镇建设速度加快，导致城市中人口密集、流动人口增加，引发了城市建设中的交通、社会治安、重点区域防范等城市管理问题。
尤其是近年来面对城市反恐的新课题，为公安管理工作特别是预防犯罪和执法工作提出了新的挑战。
而公安警力增加远不能满足实际需求的发展速度，于是能将科技手段转化为直接战斗力的城市治安图像监控成为了解决该问题的重要手段。
为了保障人民群众安居乐业，公安部决定在全国开展城市报警与监控系统建设“3111”试点工程。
以积极预防、控制和打击犯罪为目标，建设整合社会监控信息资源，建立有效的城市监控体系和机制，以全市社会面动态治安控制为重点，运用计算机网络、图像处理等现代技术，依法有组织地整体建设全市社会治安监控体系，努力实现全方位、全时空的防范监控，大幅提升治安防控体系的科技含量，提高全市公安机关在动态、复杂环境下，驾驭、控制社会治安局势的能力以及为民服务水平。
同时，随着科学技术的不断发展和进步，人脸生物识别技术的日益成熟和完善，人脸生物识别技术作为全球最前沿的生物识别技术及图像处理技术，在当今社会公共安全防范、逃犯追捕、网络安全、金融安全等诸多领域将发挥着独有的不可替代的作用，是人类社会科学技术发展与进步的里程碑，将广泛应用于安防、公安、航空、港口、海关、银行、大型企事业单位、大型会议活动、高端会所、重要的街道、码头等场所的安全防范，将为当前复杂国内外安全形势下的安全保卫、安全防范带来革命性的变革，有效的促进当前国内安防建设由平安城市向智慧城市进行转变。
公司利用其自主研发的“深度神经元算法”人脸识别技术，率先应用到公共安全视频监控领域，公司应势推出“重点场所人脸识别抓拍布控系统”应用解决方案，解决了当前平安城市建设项目中存在的可视化管理、智能预警、精确打击等多个难题，通过高精准的人脸识别技术，保证事件发生前后公安机关相应部门能第一时间把握现场画面情况、并协助上级指挥现场，提高管理者的管理效率和对突发事件的应急处理能力。
这对于保障人民生命财产安全，建设智慧城市，构建和谐社会具有重要意义。
第二章项目需求
2.1项目建设必要性
现有配套较完善的“视频监控安防系统”，主要解决了对重要场所的现场监控视频录制与存档，系统未实现智能化，单纯监控录像储存，视频资源未能有效利用；一但发生事件，都是事后查看大量相关视频，而且视频监控存储数据占用空间巨大，且大量无用信息，追查时需大量人力物力翻查，耗费大量的时间和精力，并且查案人员在浏览大量视频源时及易产品视觉疲劳，影响工作效率。
同时，现有的视频监控平台面临全新的挑战，包括如下：
1、公共安全事件频发，预警预防手段未完善
预警预防多依赖于视频监控，手段单一，视频监控多做为事后侦查依据，事前预防能力弱。
视频监控覆盖不足，没有形成全方位布控。
2、日益恶化的治安形势和与日俱增的暴力恐怖主义活动，需通过高科技手段精准打击犯罪份子
海量电子化案件信息的利用深度不够，多警种之间的案件信息缺乏关联与比对分析，迫切需要采用人脸识别技术进行精细的监控跟踪，通过“秒”级搜索，实现高精准的快速打击。
3、在突发事件处置时，指挥调度未发挥出应有的效率
指挥人员难以实时掌握现场情况，现场人员持有不同通信终端，统一调度难，以语音调度为主，传递信息量少，迫切需要采用支持人脸识别技术的移动终端与可视化管理手段进行集中指挥调度。
4、警察业务繁杂，警务管理碎片化，，需要系统化的整合管理
警察管理业务繁多，各警种间互联互通不够，需要通过新的互联平台技术实现多部门的协同作战，通过资源整合，实现应急联动。
基于上述情况分析，公安系统迫切需要支持人脸识别技术的智能视频监控系统，并支持手机移动客户端，快速响应，精确打击，以解决当前业务系统面临的挑战以及未来发展需求。
2.2项目建设目标
2.2.1项目建设整体目标
根据区公安分局要求，搭建重点场所人脸识别抓拍布控系统平台，建立一套具有动态人脸识别自动预警系统，对接入系统的人脸识别监控摄像机所监视区域内的人员进行准确的人脸捕捉，获得其清晰的人脸图像，系统自动完成人像信息存档，同时还能与重点人员库内的人脸图像进行比对，从而起到抓拍、识别、预警防范的作用。
本系统为公安业务系统提供的最佳的技术手段，实现事件的事前预警提示、事中控制以及事后事件的人像检索，系统将保存每个经过摄像机的人脸照片，为海量视频的大数据分析提供了有效的图侦手段。
整个系统可按项目需求灵活无缝对接开发，系统应用可拓展性强。
在本方案中，布控场所选址为“区汽车客运站”，系统主要建设目标：
1、实现人脸建库，人脸抓拍并存档（保存时间五年，可根据需求增加储存年限）
2、与库内黑名单人员人脸实时检索比对，与库内人员比对成功后，自动预警；
3、预警信息通过手机APP及微信等方式发送实时信息至负责人手机，并进行事中干预。
4、人脸以图搜图，可事后查询人员出现的时间、地点及现场环境图片。
5、系统独立运行，信息安全保密，且自动化处理，无需人员值守。
6、采用B/S架构，通过IE浏览器远程查询，结合地图数据定位显示。
2.2.2三个实施阶段的建设目标
项目实施上分三个阶段进行部署实施，各个阶段建设的目标如下：
1.第一阶段:
收集人像，建立海量人像数据信息库
1）本项目接入60路人脸识别摄像机的视频源，配备32T储存容量服务器。
根据目前实测数据，每张人脸图片的存储空间约8k，区汽车站安检口1路一周抓拍14万张人脸图片，人脸图片占用空间为1.2G，每年存储量约1.2*4*12=60G；60路人脸识别摄像机采集人脸1年的存储空间约为60*60=3.6T。
如8块4TB硬盘通过磁盘阵列RAID5，有效存储空间为28T，可支撑60路摄像机28/3.6＝8年。
不仅能支撑今后存储内容多样性扩展（包括后期实现现场图片抓拍、视频存储等），同时还支持服务器集群运行。
2）系统具备动态人脸抓拍、人脸数据信息自动建库。
3）系统具备在库人员实时自动比对，同时具备把比对成功的信息有界面提示。
4）黑名单人员资料单人或者批量录入建库功能。
5）系统比对成功的人员以身份卡片的格式存档。
存档内容包括：
序列号、库里人脸、实拍人脸、时间、地点、相似度、现场环境图片。
6）对人像数据库存档年限5年。
（后期再增加或更新存储设备，可支持数据永久保存）
2、第二阶段：
实现人脸以图搜图，短信、手机APP及微信端对接开发
1）建设海量人像搜索平台，实现人脸以图搜图功能。
2）对接开发短信、手机APP及微信端，预警信息卡片实时或汇总推送到移动终端。
3）对接公安系统管理平台，嵌入新的业务系统中使用。
3、第三阶段：
实现B/S结构远程查询功能，结合地图数据定位显示
1）可远程通过IE浏览器加密访问服务器查询数据。
2）通过IE客户端发送人脸照片到服务器，比对分析后显示该人员位置信息。
3）结合地图数据，图片定位显示关注人员出现位置，人工预测其行为动向。
第三章项目规划设计
3.1系统概述
公安重点场所布控系统是在重点场所（火车站、汽车站、码头、机场、地铁）的主要出入通道口安装单路至多路人脸识别摄像机，系统会自动动态捕捉所经过人员的人脸照片（所有经过的人员人脸照片会保存在后台数据库），同时实时将人脸照片发送至人脸识别比对服务平台，人脸识别比对服务平台将接收的人脸信息与后台重点布控人员人脸照片信息进行搜索比对，比对完成后，发现是布控的人员时系统就会自动预警提示，同时将报警信息推送至手机客户端。
3.2系统设计依据
3.2.1软件设计参考标准
参考资料
出处
《计算机软件开发规范》
GB8566-88
《计算机软件质量保证及配置管理计划规范》
GB/T12504-12905-90
《计算机软件产品开发文件编制指南》
GB8567-88
《计算机软件需求编制指南》
GB9385-88
《计算机软件测试编制指南》
GB9386-88
3.2.2系统设计参考标准
参考资料
出处
《公安信息化标准汇编》
公安部
《Web页面设计规范》
公安部
《公安综合信息系统数据规范》GA417．1～GA417．3-2003
公安部
《信息类别代码》
公安部
《公安基础数据元素标准序列》
公安部
3.2.3设计原则
1、先进性原则
采用当今国内、国际上先进和成熟的计算机软硬件技术，使新建立的系统能够最大限度地适应今后发展变化和业务发展变化的需要，采用开放的体系结构，采用先进的多层结构技术。
2、统一性原则
系统设定的工作模式、运行机制、业务流程等要符合公安制订的相关规范和相关工作要求。
3、可靠性原则
系统运行后，经常要采集数据，并进行处理。
信息量大，存贮周期长，因此对于的系统故障都会带来不可估量的损失，这就要求系统具有高度的可靠性，设计中贯彻容灾容错的思路。
系统建设采用主流产品和成熟的技术，以保证其高质量和稳定性，采用成熟技术以提高系统的稳定性。
4、可扩展、可维护性原则
充分考虑目前业务工作对信息系统的需要，在结构、容量、通信能力、产品升级、处理能力、数据库、软件开发等方面具备良好的可扩展性，数据存储结构设计在充分考虑其合理、规范的基础上，同时具有可维护性。
3.3系统设计说明
3.3.1建设内容
本项目建设范围主要是公安重点场所人脸布控系统应用，本项目建设内容主要包括系统应用软件、系统支撑硬件两大部分。
Ø其中系统应用软件部分建设内容包括：
Ø建模服务系统：
布控人员照片（支持本地照片，数据库连接）及信息批量导入数据库或单张照片建模；
Ø前端人脸采集模块：
动态人脸的检测与采集，实现人脸抓拍功能。
Ø人像比对服务平台：
接收前端采集的人脸照片信息与后台布控人员人脸照片信息进行搜索比对，如比对成功，将发送比对结果至报警系统，并存储到数据库。
Ø后台管理系统：
人员基础信息管理、人脸搜索比对管理、场所重点布控管理、监控日志管理、查询统计、系统管理等。
Ø报警系统：
接收到比对服务的实时报警信息并报警，可查询报警信息。
Ø短信报警发送：
接收后台短信的报警信息。
Ø手机APP及微信报警推送：
接收后台服务端推送的报警信息。
Ø其中系统支撑硬件部分建设内容：
Ø数据中心公用硬件设备：
数据库服务器、比对服务器、数据建模服务器、管理PC、核心交换机。
Ø前端硬件设备：
高清人脸识别摄像机、前端采集报警PC。
3.3.2建设规模
本项目规划是对“区汽车站”的乘客出入通道口进行布控（实现对出入该汽车站的所有人员进行人脸抓拍及存档），根据项目现场需求，前端配置四台高清人脸识别摄像机，后台配套交换机及人脸识别服务器，系统自动抓取人脸数据并保存。
项目具体布控点数及配置服务器的数量依据现场勘测及需求论证分析后进行确认。
同时今后按项目需求可添加接入公安专网进行集中接警与处警，通过无线终端方式发送相关预警信息至指定的手机客户端等功能。
3.3.3系统组成
公安重点场所人脸布控系统由：
数据建模系统、前端采集系统、集群比对服系统、中转服务系统、后台管理系统、报警系统、手机报警客户端等部分组成。
l建模服务系统：
布控人员照片（支持本地照片，数据库连接）及信息批量导入数据库或单张照片建模；
l前端采集系统：
主要检测并且采集经过摄像机的人脸照片信息，并发送至人脸比对服务平台；
l集群比对服务系统：
接收前端采集的人脸照片信息与后台布控人员人脸照片信息进行搜索比对，如比对成功，将发送比对结果至报警系统，并存储到数据库。
l后台管理系统：
人员基础信息管理、人脸搜索比对管理、场所重点布控管理、监控日志管理、查询统计、系统管理等。
l报警系统：
接收到比对服务的实时报警信息并报警，可查询报警信息。
l短信、手机APP、微信报警推送：
接收后台服务端推送的报警信息。
3.3.4物理架构图
图1物理架构图
说明：
在重点场所人流通道安装单路或多路高清人脸识别摄像机，系统会自动捕捉所有经过人员的人脸图像，并发送至人脸比对服务平台，人脸比对服务平台将接收的人脸信息与数据库的布控人员的人脸照片信息进行搜索比对，比对完成后，发现是在布控人员系统自动预警提示，同时将报警信息推送到值班民警手机进行人工复核。
3.3.5系统结构设计
网络说明：
在中央指挥中心部署人脸识别比对服务器平台（包括数据库服务器、比对服务器、集群服务器、存储服务器等）、管理PC机、报警PC机，在重点场所各通道口安装采集PC机、高清网络摄像机及IE客户端。
值班民警手机上安装报警客户端。
服务器配置说明：
根据现场摄像机安装的路数及数据库容量大小配置服务器数量，其中小规模系统可考虑所有服务器模块安装在一台服务器上运行。
图2系统结构示意图
3.4系统功能说明
3.4.1建模服务系统
1.单张照片建模：
选择1张本地照片建模；
2.本地照片批量建模：
实现本地照片批量建模；
3.数据库批量建模：
提供数据连接接口，实现批量导入功能；
3.4.2系统主界面
当前视频通道显示区
视频通道抓拍人脸显示区
黑名单人员预警显示区
图3主界面示意图
3.4.3比对服务平台
大规模系统中比对服务器可采用集群架构、并行设计的思想，比对服务器可动态的添加或删除。
由管理节点维护，管理比对服务器，监视比对服务器状态。
比对模板在系统初始化时直接载入内存，减少I/O次数，可以按照指定的约束条件进行人像比对。
（1）集群服务
集群服务为“中转服务”，“节点服务”提供业务支撑并管理整个业务逻辑执行过程在整个系统中起着负载均衡的功能，并采用B/S架构方式提供客户端应用服务。
（2）节点管理器
节点服务对本地人脸模版进行管理，系统运行后节点服务会自动将本地节点中的人脸模版数据加载至内存以便加快系统人脸比对速度，当有执行业务比对时，即可进行实时比对。
图4节点管理界面
（3）中转服务
中转服务作为系统通讯的接入网关提供各设备的接入接口的同时还承载着业务处理接口功能，包含视频流注册和比对接口，图片注册和比对接口，以及视频文件注册和比对接口。
3.4.4后台管理系统
1、人员信息管理
实现对数据库中人员的基本信息及人员照片信息维护管理功能，可进行增加、删除、修改、查询等操作。
对人员模板进行采集功能。
2、人脸搜索比对
1）照片搜索比对：
抽取1张或多张照片并注册到数据库。
同时支持照片切割功能，如：
把一张10人的照片进行分割成10个模块分别注册；
2）视频搜索比对：
接入usb摄像头进行实时比对；
3）视频文件搜索比对:
抽取1段视频进行注册到数据库；
3、重点场所布控
实现对所管辖的监控场所的管理维护功能，包括增加、删除、修改、查询等功能。
实现对监控场所监控设备的管理维护功能，包括增加、删除、修改、查询等功能。
4、监控日志查询
监控日志记录了所有摄像机采集人脸照片发送到后端进行比对的结果历史记录，并按时间进行排序。
其中比对结果分三种类型;
5、报警日志查询
报警日志中记录在实时报警中接警过的信息，通过按查询条件查询。
6、人员轨迹预测
系统提供先进的轨迹预测功能，用户可以输入关注人员的照片进行检索，系统将自动输出该人员在系统监控范围内出现的所有记录（监控点地理位置及日期时间）。
关注人员的照片既可以从人脸库中选择，也可以导入一张新照片。
7、可疑情况报警
实现实时显示现场报警信息，报警人员现场照片及数据库布控人员照片。
8、系统设置
1）实现系统参数设置
2）实现用户权限管理及设置；
3.4.5报警管理系统
1、实时报警显示
系统实时显示出报警信息，可查看报警详细信息。
报警信息包括含以下主要信息：
1）报警人员现场视频人脸图像
2）报警人员入库人脸图像
3）报警当前帧的监控视频截图
4）报警人员主要身份信息（例如姓名、年龄、性别、人员类型等）
5）该报警的准确时间（精确到秒）
2、报警查询
报警日志查询即可以根据不同的条件查询当时的报警情况。
报警记录查询的功能是查询系统历史报警记录信息，历史报警信息应包含以下主要信息：
1）报警人员现场视频人脸图像
2）报警人员入库人脸图像
3）报警当前帧的监控视频截图、
4）报警人员主要身份信息（例如姓名、年龄、性别、人员类型等）
5）该报警的准确时间（精确到秒）
3、报警设置
实现对报警更新时间、弹出窗口停留时间设置，报警类型定义等设置。
3.4.6手机报警客户端
1.实时接收后台推送的报警信息
2.报警信息显示现场照片及数据库类照片
3.可查询相关详细信息
4.声音报警提示
3.4.7电脑IE浏览器远程查询
1.可通过电脑IE浏览器登录服务器，通过权限认证后可进行远程查询。
2.发送需要查询的人员图片到服务器。
3.服务器自动比对分析数据库图片并返回相关数据。
4.结合地图定位关注人员出现位置，支持人工预测关注人员行动轨迹。
3.5主要硬件设备技术参数
3.5.1人脸识别服务器
处理器
CPU类型
Intel至强E5-2600系列
CPU频率
2.4GHz
处理器描述
E5-2630V3
CPU缓存
15M
主板
扩展槽
支持2个PCIe2.0和4个PCIe3.0
芯片组
英特尔C610系列芯片组
内存
内存类型
DDR4-2133MHz
内存大小
8G*2
最大内存容量
384
内存插槽数
12
存储
硬盘大小
8*4T
硬盘类型
SAS
内部硬盘位数
最大可配8块3.5英寸热插拔硬盘
磁盘阵列卡
H330
光驱
DVDRW
网络
网络控制器
Broadcom5720双端口千兆网卡
显示性能
显示芯片
集成显卡
电源性能
电源
固定式冷插拔电源
3.5.2星光级人脸识别摄像机
l200万NIR红外增强超低照度CMOS传感器/200万超低照度CMOS传感器
lARM9架构，嵌入式SOC系统
l内置人脸识别抓拍及编码，支持对出现在监控视野的人员进行人脸抓拍及编码上传
l支持宽动态、背光补偿和图像翻转
l支持3D降噪、de-interlace、图像增强、边缘增强，伽马调节
l支持ICR双滤切换，自动适应日夜模式
l支持H.264BaseLineProfile/MainProfile编码类型
l支持双码流传输，副码流D1@30FPS，完美实现看高清存标清
l支持音频输入输出、报警输入
l双内核备份，POE供电
l支持IOS/Android/WindowsMobile手机浏览、控制
l支持电子放大和电子拖拽
l支持视频移动侦测（VMD）、敏感区域遮挡
l自动获取IP（DHCP）、自动拨号（PPPOE）、自动端口映射（UPnP）、域名解析（DDNS）
l支持NFS协议、FTP下载
l支持MicroSD卡存储
l支持ONVIF协议，可通过VLC等播放软件直连视频
l支持GA28181协议
第四章施工组织及安装调试方案
4.1施工方案设计的依据
《工业计算机监控系统抗干扰技术规范》
《民用闭路监视电视系统工程技术规范》
《智能建筑设计标准》
《建筑物防雷设计规范》
《工业企业通信接地设计规范》
甲方对系统的具体要求
4.2施工总体要求
为保证工程质量，人脸识别系统施工设计应解决好以下几个方面的问题
1．施工设计
对现场环境做出详细勘测，与用户一起规划出施工图。
施工设计的合理性对工程质量至关重要。
2．施工过程
通过细化安装操作的各个环节来保证对施工质量的控制。
3．施工管理
为施工实施制定详尽的流程，以便于对工程施工的管理。
施工流程要求达到两个目的，保证工艺质量和及时纠正出现的问题。
4．质量控制
有用户和施工方的项目经理组成质量监督小组，并编制质量控制日志。
4.3施工过程时间安排表
序号
施工内容
所用时间
完成标准
1
室外线缆管道安装
5天
基础牢固、线缆完好
2
感知设备安装、调试
6天
固定结实、保证使用
3
设备端安装、调试
4天
固定结实，保证使用
4
设备编号
1天
编号正确有序
5
施工完成
工期15天
验收
4.4风险和建议
人脸识别准确率与摄像机安装位置（如抓拍人脸的角度、像素大小）、现场环境光线（如过暗、过亮），黑名单照片质量和数量等因素影响极大。
为保证系统有更好的效果，建设要求建议如下：
l摄像机安装时，尽量安装在固定的地方，摄像机的防抖动功能和算法本身能对相机抖动进行一定程度的补偿，但是过大的晃动还是会影响到检测的准确性；
l在未开启宽动态的功能下，摄像机视场内尽量不要出现天空等逆光场景；
l为了让目标更加稳定和准确，建议实际场景中目标尺寸在场景尺寸的50%以下，高度在场景高度10%以上；
l尽量避免玻璃、地砖、湖面等反光的场景选择；
l尽量避免狭小或者是是更多遮蔽的监控现场；
l在白天和夜间环境下，摄像机成像质量清晰、对比度好，如果夜间光线不足，需要对场景进行补光，保证目标会通过照亮的区域。
脸部照度不能低于20lux;
l人脸上下左右偏转<15度，能正面看清人脸图片，瞳孔之间的间距不小于30像素,不大于200像素。
l安装环境请尽量避开过多的树木遮挡，同时避免场景中有过多的光线变化，比如路过的车灯等等，以减少误报以提高准确率；场景环境亮度不能过低，过于昏暗场景将大
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