厦门海关旅检脸识别项目.docx
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厦门海关旅检脸识别项目
厦门海关旅检人脸识别项目
实施方案
2015年10月
1.项目概述
1.1.项目背景
随着国家经济的发展，城镇化建设速度加快，以及互联网的突飞猛进，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、机场等重点区域的治安管理防范越来越重视。
近日由国家中共中央办公厅、国务院办公厅对外公布《关于加强社会治安防控体系建设的意见》中的内容涉及社会治安防控的多个领域，包括社会治安防控网建设、信息网络防控网建设、公共安全视频监控系统建设等。
文件内容特别强调“立体化”社会治安防控网如何编制，《意见》中要求加强公共交通安保工作，强化人防、物防、技防建设和日常管理，完善和落实安检制度，加强对公交车站、地铁站、机场、火车站、码头、口岸、高铁沿线等重点部位的安全保卫，严防针对公共交通工具的暴力恐怖袭击和个人极端案（事）件。
1.2.人脸识别技术介绍
人脸识别技术分为可见光人脸识别（动态人脸识别）和主动光源人脸识别，都属于同一类型生物识别技术。
实现的过程：
采用摄像机或摄像头采集含有人脸的图像或视频流，并自动在图像中检测和跟踪人脸，进而对检测到的人脸进行脸部的一系列相关技术，包括人脸图像采集、人脸定位、人脸识别预处理、记忆存储和比对辨识，达到识别不同人身份的目的。
人脸识别应用系统将采用可见光人脸识别技术实现黑名单人脸比对布控报警功能实际应用；可见光人脸识别是指在人眼可见的光线（太阳光、普通灯光等）下进行人脸检测和捕捉，并将抓拍下来的照片建立其相关人脸的数学模型，并获得人脸特征点的信息并提取出来，同时与后端的人脸数据库的人脸模板照片进行比对，输出比对结果。
1.3.技术特点
根据对人脸照片比对的业务需求，依靠“动态人脸识别算法”，采用先进的动态局部特征分析技术（DLFA）、结合网络、数据库、分布式计算等技术，成功开发人脸识别比对系统。
该系统用于实时动态捕捉人脸比对，快速身份鉴别，在海量（几千到百万级别）的数据库（失踪人口照片库、常驻人口照片库、暂住人口照片库、追逃人员照片库、重点黑名单人员库、CCIC在逃人员照片库等）中查找检索比对出特定人员的身份。
支持照片比照片、视频流比照片、视频流比视频流等多种方式。
可以实现在局域网、内部网、Internet上进行照片比对和身份确认；
动态人脸识别比对系统将从视频中/图片中通过人脸检测算法把人员的人脸图片信息提取出来，在人脸比对分析仪里面将照片中的人脸信息与海关部门关注的高风险旅客（黑名单数据库）中的人脸信息进行实时比对并进行实时报警。
动态人脸识别比对系统将报警点采集到的非黑名单人员人脸图片进行质量处理后，本地存储24小时实时捕捉采集到的人脸图片，并把本地实时捕捉的人脸图片通过光纤网络上传到人脸报警服务器数据库中存储；日后可再根据业务需求可以对大数据平台的数据库中所有的人员人脸特征库进行大数据级别的比对检索人脸，进而鉴别出图片中的人员“相似”的人员身份，协助海关人员通过人脸比对方式分析人员的行为跟踪，并获取其详细信息。
具体业务流程如下：
1.4.厦门海关现状
厦门海关关区地处海峡西岸中心区域和对台工作前沿，管辖范围包括厦门、漳州、泉州和龙岩4地市，总面积4.42万平方公里，海岸线长1474公里。
关区主要有三个突出特点：
一是开放型经济发展水平较高。
关区现有2个空港口岸、3个海港口岸和17个开放港区；有外商投资企业1.9万家，各类监管场所76个，进出口总值约占福建省近8成。
二是业务门类齐全。
关区海、陆、空、邮、加贸等监管业务一应俱全，设有保税港区、保税区、出口加工区、保税物流园区等海关特殊监管区域4处、陆地港2处。
此外，邮轮监管、飞机维修监管等业务也颇具规模。
三是对台特色鲜明。
厦门市是全国唯一的对台海运快件试点城市，是全国最大的台湾水果进口集散地，大嶝对台小额商品交易市场为全国首家，厦金、泉金直航“小三通”已成为两岸交流往来的“黄金通道”，厦金建立了邮包总直封关系，对台交流交往进一步密切，关区对台监管业务发展迅猛。
旅检作业管理系统旨在实现对入境旅客及托运行李物品、出境旅客及随身行李物品实施监管，并支持事前风险分析、暂扣物品管理与事后业务统计。
在厦门海关的日常旅检作业中，依然采用传统方式，通过照片、视频与高风险旅客做人像比对，依靠人工方式进行，工作量巨大，速度慢，效率低，已经无法适应业务需要。
1.5.术语和缩略语
术语、缩略语
解释
向量模板
人脸特征抽象的向量数据组成，本系统所用向量模板约98字节
全模板
人脸特征全部数据组成，本系统所用全模板约3到7K字节
超宽动态
在非常强烈的对比下让摄像机看到影像的特色。
宽动态摄像机比传统只具有3：
1动态范围的监控摄像机超出了几十倍。
自然光线排列成从120,000Lux到星光夜里的0.00035Lux。
当监控摄像机从室内看窗户外面，室内照度为100Lux，而外面风景的照度可能是10,000Lux，对比就是10,000/100=100：
1。
宽动态摄像机又叫做超宽动态摄像机
2.方案设计
2.1.设计目标
随着业务的不断增长，在编制难以增加的情况下，提高核心选查环节的自动化程度，向科技要效率成为必由之路。
具体方法是应用人脸识别技术和证件阅读设备，实现与海关高风险数据的对碰，提高锁定高风险旅客的能力，实现选查自动化。
同时，应用证件阅读机采集旅客信息方便查验业务办理，实现查验集约化。
系统侧重于旅检大数据的采集、分析、实时比对，除基于自身采集的数据实现随机派查、根据人脸图片或证件号码锁定舱单布控旅客、旅客实时通关数据汇总比对等基本功能外，还可与总署旅客舱单系统连接，导入入境旅客舱单数据、出境旅客舱单数据、出境预配舱单，进一步增强系统数据的准确性，提高大数据分析能力。
2.2.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）整体性原则：
系统整体设计应统一规范，功能模块设计必须清晰合理，并能够有效与旅检管理相融合，实现一体化、自动化管理。
3）统一性原则：
系统设定的工作模式、运行机制、业务流程等要遵循国家标准与开发规范，兼顾总署相关规定要求。
4）实用性原则：
系统的设计应该充分考虑旅检实际工作特点，具有良好的人机工程学性能，便于海关关员跟踪识别重点旅客动态，便于操作录入。
5）安全性原则：
系统的建设充分考虑候机楼人流密集场所的人身安全，使用具有成熟应用实践的软件平台架构确保系统的健壮性，建立健全系统安全稳定运行保障机制、建设系统运行故障预案，全方位多角度保障系统的顺利运行。
6）可伸缩性原则：
系统可与海关其他视频监控系统互联。
预留与自助通关系统接口，积极安排技术力量与相关厂商联合调试。
7）可靠性原则：
系统运行后，经常要采集大量的数据，并进行处理。
信息量大，存贮周期长，因此任一时刻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。
系统建设尽可能采用主流产品和成熟的技术，以保证其高质量和稳定性，采用成熟技术以降低系统的不稳定性。
8）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。
9）可兼容性原则：
平台为C/S技术架构，通过二次开发可作为单独模块嵌入或集成到其他大的平台中。
10）易用性原则：
系统应提供具有统一风格、美观的用户界面，用户界面采取动态角色驱动，具有一定的操作流程和便捷实用的使用方法，使用户能用最短的时间掌握操作方法。
3.业务功能
3.1.业务需求
3.1.1.人脸检测与建档
在查验区及登机口廊桥布设18个人脸识别摄像机，摄像机检测每个经过旅客的脸部图像，截取一张脸部最优照片，并将该脸部照片及一张扩展到全身的照片建档存储到服务器，每个档案建立一个ID。
数据要求：
数据表名称：
建档表
字段
类型
描述
备注
ID
文本
十进制，10位
人脸图片
图片
全身图片
图片
摄像头编号
文本
位置
文本
建档时间
时间
3.1.2.人脸派查与比对报警
操作人员可在客户端执行派查操作。
系统根据设定的阈值，自动识别出可疑旅客，并向海关关员自动发出预警信息，同时可在客户端上以警示框方式标识出可疑人员。
Ø随机派查：
按时间段设定随机派查率，实现随机派查。
Ø远程派查：
把近期的人脸及全身照片集中显示于客户端，最新抓拍图片优先显示，供远程派查。
Ø重点名单派查：
把高风险旅客的人脸图像信息存入重点名单，实现重点名单派查。
Ø频繁通关水客自动识别：
通过自动识别计数方式进行水客来回多次的识别方式，例如李某属于水客黑名单属性，当他一次经过后，系统会进行一个识别结果的计数，下次再通过计数为2次，假如一周通过3次将自动判断为水客属性，这些在软件的二次开发做应用都完全可以实现。
Ø白名单维护：
建立工作人员人脸数据导入与管理机制，避免系统频繁报警。
派查指令表
派查指令类型
入境
出境
有效期
随机派查
有
有
24小时
远程派查
有
无
24小时
重点名单派查
有
有
长期
摄像头属性表
摄像头
位置
比对报警内容
备注
1#
入境近机位1
重点名单
建档，图像用于远程派查、随机派查
2#
入境近机位2
重点名单
建档，图像用于远程派查、随机派查
3#
入境远机位
重点名单
建档，图像用于远程派查、随机派查
4#
入境识别1
随机、远程、重点名单
建档
5#
入境识别2
随机、远程、重点名单
建档
6#
出境顺向
随机、重点名单
建档
7#
出境逆向1
重点名单
建档
8#
出境逆向2
重点名单
建档
识别方式表
识别方式
位置
识别率
备注
摄像头识别
80%以上
人工识别
选择查验区
数据要求：
数据表名称：
随机派查表
字段
类型
描述
备注
IDPC
文本
S+[十进制，9位]
ID
文本
与建档表关联
人脸图片
图片
报警记录
文本
报警ID号已追加方式填写
派查人
备注
数据表名称：
远程派查表
字段
类型
描述
备注
IDPC
文本
Y+[十进制，9位]
ID
文本
与建档表关联
人脸图片
图片
报警记录
文本
报警ID号已追加方式填写
派查人
备注
数据表名称：
重点名单派查表
字段
类型
描述
备注
IDPC
文本
H+[十进制，9位]
IDZC
文本
与注册表关联
人脸图片
图片
报警记录
文本
报警ID号已追加方式填写
派查人
备注
3.1.3.报警联动
支持视频报警时联动电子地图定位、视频上电视墙，以及联动客户端文字输出、语音输出、短信输出等。
Ø内容显示：
支持在客户端上实时动态显示报警事件。
Ø视频显示：
当客户端接收到报警信息时，可联动显示报警点位所在区域附近的摄像机并在客户端上实时显示。
Ø地图定位：
当客户端接收到报警信息时，在应急报警窗口下的电子地图上会定位报警点的位置，并加一红色框以醒目提示。
Ø业务展示：
支持视频、数据、饼图、曲线实时展示到大屏幕。
3.1.4.证件注册及阅读
摄像头识别报警或人工识别报警的旅客被引导进入查验区，操作人员通过证件阅读形成注册表，或海关以人工方式填写注册表。
数据表名称：
注册表
字段
类型
描述
备注
IDZC
文本
十进制，10位
IDPC
文本
与派查指令关联，无派查指令则录入员工号
10位
人脸图片
图片
时间
出入境标志
航班号
旅客姓名、性别、出生年月日、出生地、签发地、证件号码、证件类型等证件阅读信息
来自证件阅读机
其他扩展字段
依据目前国家颁布的二代证读卡器标准，采用RFID与二代证接触读取数据方式，通过USB接口将数据导出到任意存储，支持API接口，支持VC/VB/PB/DELPHI等开发平台，符合国家标准ISO14443typeB的标准，不固定任何品牌型号。
产品规格参数：
供电电压
5V
供电方式
USB接口供电
谐振频率
13.56MHz
通信方式
支持USB和串口
比特率
106Kbit/s
调制方式
ASK调制
调制系数
8%～14%
读卡距离
≤5cm
卡片与感应区平面最大张角
70°
天线表面磁场强度（Hmax）
≤7.5A/m（rms）
平均无故障工作时间（MTBF）
≥5000小时
天线表面法线方向5cm处电磁场强度（Hmin）
≥1.5A/m（rms）
3.1.5.绩效评估与数据管理
1）系统提供建档表、派查表、注册表的增加、修改、删除、导入、导出界面，并建立不同的管理权限。
2）系统按时间段或派查属性统计派查数量，注册数量，派查绩效，数据可导出。
3）系统采样各摄像头建档数、报警数，并在屏幕展示曲线。
4）重要事件可根据ID号及其他查询方法进行视频片断抽取，自动保存管理，并与证件号码关联。
3.2.业务应用模式与应用范围
系统对入境旅客及托运行李物品、出境旅客及随身行李物品实施监管，并支持事前风险分析、暂扣物品管理与事后业务统计。
应用的部门与地域：
在厦门高崎机场海关旅检现场试点，项目成熟后推广到厦门关区其它旅检现场。
涉及部门和人员：
厦门海关旅检业务部门及业务监管关员，有风险分析、统计需求并被授权的海关关员。
3.3.业务总体流程
（1）刷脸通关
在进出境旅客必经的地点安装人脸抓拍摄像头，对经过的旅客甄别拍照后，生成ID号并与图像绑定。
将ID号及图像发送选择查验岗位实现远程派查、随机派查，把被派查的ID号及图像发送到选择查验岗位、人脸识别系统、自助通关卡口实现人脸布控，便于准确引导旅客至查验区检查行李物品，降低选查环节“两个风险”。
（2）选择查验管理
分时段设置人脸识别系统、自助通关卡口的随机派查；实现基于人脸、证件号或其他字段的派查；在风险分析的基础上设定重点派查。
（3）报警联动流程
1）前端分析仪进行人脸识别分析，后端管理客户端进行人脸库黑名单的指令操作和数据如并同步到前端人脸分析仪；
2）当前端在本地分析仪抓拍人脸后，实时提取特征，在本地数据库中进行特征值实时比对；
3）人脸比对完成后，实时将结果推送到报警平台或者第三方平台；
4）人脸报警结果数据包括，人脸ID、人脸图片、人脸属性、性别年龄以及发生时间和地址或设备编号名称等内容。
3.4.核心业务场景
（1）无干预随机派查，远程派查
无申报通道摄像头对每个旅客自动拍照（形象称为“脸谱facebook”、“快照snapshoot”）建立通关临时档案，以此输入随机函数实现“无干预随机派查”。
早期预警摄像头对每个旅客自动拍照，为监控中心提供通关旅客实时照片以便远程派查。
该业务目标是实现选查分离，制约选择查验岗位自由裁量权。
可作为基本选查模式，实现旅检通道无人值守，关员可以坐在屏幕前选查，只在有派查指令时由工作人员引导特定旅客进入查验区，达到降低劳动强度的目的。
（2）黑名单旅客、行李的查找与锁定
定期从边检等其他单位获取高风险旅客名单及免冠照片，以便实现对高风险旅客的预警提示。
摄像头将黑名单旅客与已拍照建档旅客实时比对，发出实时预警；如果没有黑名单旅客照片信息，则由关员分析比对早期预警摄像头的抓拍图像，下达派查指令，同时在无申报通道开展证件阅读机临时检查实现“布控高风险旅客”。
（3）入境区域布局
在体温检测检验检疫卡口之前、边检之后设立两道人脸识别早期预警摄像头，以便将人脸数据及时发送选择查验岗大屏幕进行人工判别，同时进行后台黑名单比对，及时下达布控指令。
（4）出境通道设置
在安检护卫岗之前设立人脸识别摄像头。
设立一台订票信息查询终端，便于安检确认旅客身份，防止无关人员进入海关监管区。
在出境无申报通道安装人脸识别摄像头，支持刷脸过关模式，以人脸识别为主要布控方式。
服务器运算旅客每天进入卡口次数，对于经常进出的提示列入黑名单管理。
入境现场布局
出境现场布局
（5）技术流程
4.系统功能建设
4.1.系统功能概述
本系统采用智能视频图片分析技术为项目提供智能化应用系统建设；使用计算机视觉人工智能生物识别算法，开发应用动态人脸识别技术实现黑名单人脸布控提高机场智能化视频技术水平，实现安全防范更加贴合旅检作业管理的业务需求，严密布控机场安全。
本系统实现总体架构图如下：
上图中，前端人脸抓拍设备产品对视频监控中H264视频流进行解码、人脸检测、人脸抓拍、人脸图片过滤，再将人脸图片上传到“人脸识别比对服务系统”进行人脸特征提取、人脸特征比对、人脸比对结果报警。
4.2.动态人脸识别技术
高清监控系统正趋向于智能化应用方面发展，而作为监控系统中最主要的监控目标——人，如何在高清监控系统中体现出对“人”监控的智能化应用，则在我们需要着手需要解决的问题。
人脸验证（识别）技术应用于高清监控系统中，是一种非常好的应用模式，能最直接的帮助用户从视频画面中提取出最有用的信息——“人”的信息，将大大提升了监控系统的价值，让监控系统不再是“呆板”的去录像，而且让它去“认人”。
高清视频动态人脸识别布控解决方案利用人脸识别技术，直接从高清的监控视频画面中抓拍人脸照片，并能即时的分析人脸特征、快速的完成的人脸照片与后端数据库的黑名单（或白名单）的比对和识别，分析出当前人脸与后端数据库中人脸模板的相适度，并能进行报警提示，实现智能化的视频监控，实现自动盯防嫌疑的价值。
动态人脸识别技术大大加快对嫌疑人的身份辨认过程，为加速“科技强关”进程，形成高智能的、社会化的、规模化的防范体系，提供了有效的技术手段。
该系统重点实现对黑名单人脸库、重要人员特殊人脸库、网络追逃、实时动态人脸布控抓拍识别比对，同时人脸抓拍比对还可用于缉私业务上。
应用方向如下：
Ø查找高风险人员：
基于人脸识别的照片比对系统帮助加快对嫌疑人的身份确认，减少“人海战术”的低效率，在缉私、寻人等应用中发挥巨大的能量。
Ø使用移动执法仪人脸实时比对APP客户端软件，实现对重点/黑名单人员拦截：
对拦截的人员，登记笔录，对于其中一些无法查证身份的人员，可拍摄照片送入各种照片库中比对，排查涉及大案要案人员，以免漏网；或查证其前科，累计处理。
Ø获得视频监控人脸图片：
一般监控系统针对场景，可以无缝连接直接把现有的标清、高清视频监控接入到人脸比对分析系统中来，通过与系统中的人员特征库做比对来进行黑名单、重点人员人脸库中人物的拦截。
Ø截取人脸图片比对识别：
以一张符合人脸比对要求像素的人脸图片与人脸比对分析系统里的黑名单、重点人员人脸库中特征值进行比对，以获取比对后拦截非法人员。
4.3.动态人脸识别智能分析仪介绍
产品支持数据来源的多样化，大华、海康等主流品牌IP高清摄像机、支持USB摄像机、支持基于RTSP、SVAC协议的高清摄像机通过网络接入高清人脸识别分析仪；
4.3.1.产品功能
动态人脸识别智能分析仪产品主要包含功能模块：
人脸检测模块、人脸抓拍模块、人脸过滤模块；
1）人脸检测模块
Ø视频输入子模块支持200万像素（1080P）以上的高清网络监控摄像机的视频接入，视频输入子模块支持RTSP协议，可通过RTSP视频流提取视频人脸信息，1080P规格视频的实时人脸检测，单线程检测速度≥每秒5帧；
Ø抓拍识别比对最高速度可达每分钟200张人脸
2）人脸抓拍模块
视频分析子模块对输入的200万像素（1080P）以上视频图像进行分析，并在每一帧图像中截取有效人脸图像，将该人脸图像发送给特征提取子模块，从视频流中分析扣取的人脸图片本地保存，并且会做人脸图片质量筛选，删除掉无效人脸图片，保证抓拍的人脸图片质量；
3）人脸过滤模块
核心功能为对每秒钟25帧抓拍的人脸图片进行“一个人”的技术判断逻辑，再进行“一个人”过滤出最好人脸角度、正面、像素点、清晰度之后把特征点最高的人脸图片上传到后端人脸识别比对服务系统；
4.3.2.产品性能参数
产品性能指标：
参数项目
技术指标
视频输入
720P/1080P，D1，RTSP协议
视频格式
H.264视频解码
照片要求
8位灰度、300dpi以上彩色黑白均可,两眼间像素60*60
照片格式
BMP、JPGE、TIFF、GIF、FIC
人脸尺寸
≧80X100像素（默认）
人脸检测
50～300毫秒（根据背景复杂程度而定）
产品规格参数：
动态人脸识别智能分析仪产品硬件是一款具有高性能优势X86架构的工业级别硬件终端，符合保护等级IP56，产品,配置Intel®Core™i3处理器芯片组；外观结构其有着紧凑，坚固，牢靠的架构设计，宽温环境设计、抗震动和抗冲击能力卓越。
模块功能
名称
规格参数
系统芯片组
处理器
Intel®Core™i3主频2.7G，,2核4线程
系统内存
DDR31066/1333MHz,SO-DIMM×2,8G
网络接口
2xRealtek8111F千兆网,2xRJ-45接口
USB接口
USB3.0端口×2
LED显示信号
电源指示灯×1，HDD指示灯×1
供电模块
电源规格
DC输入：
输入电压：
DC12V
AC输入：
外置电源适配器
输入电压：
100VAC～240VAC@50～60Hz，输出电压：
DC12V
结构外观
构造
铝挤型外壳，鳍皱散热设计
安装方式
壁挂式安装，台式安装，VESA安装
尺寸
85mm*65mm*73mm
净重
2.2KG
4.4.人脸识别比对服务系统
4.4.1.人脸特征提取功能
特征提取子模块接收来自视频分析子模块发送来的人脸图像，通过核心算法对该图像进行特征提取，生成该人脸图像的特征码，将该特征码发送至特征比对子模块；
特征提取子模块可分析人脸图像像素≤80*80像素。
单线程条件下，人脸特征提取时间≤100毫秒/张，特征码库管理子模块单个人脸特征值模板≤8K。
人脸特征数据库库管理子模块是用于存储人像特征码的数据库管理模块，该模块的主要作用是支持特征比对子模块，并且与管理后台模块的人员信息库管理子模块关联，接收管理后台模块下的人员信息库管理子模块下发的人员信息数据，同步两个子模块的数据库数据；
4.4.2.人脸特征比对功能
特征比对功能模块接收来自特征提取子模块发送来的人脸特征码，通过核心算法将该特征码与人像特征码库内的特征码进行高速比对计算，根据用户设定的规则判断是否告警，若告警，则将结果直接发送给管理后台模块；
支持现场捕捉照片与库中照片自动匹配检索照片库的授权链接访问；与中心服务器中的百万级库中照片自动匹配人脸检索命中；
加密狗验证功能主要是通过检测硬件是否插入授权加密狗来判断人脸特征比对功能模块是否拥有合法使用授权。
比对结构输出数据信息：
1.图片ID；
2.图片中人脸人物ID；
3.人物属性（黑名单，逃犯、
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