智慧校园解决方案

1.  现状
1.1. 项目背景
随着经济的发展，社会开放程度的提高，社会上的一些违法犯罪事件也日渐影响到学校校园。如何建立一个安全的校园环境，保障师生的学习、校园生活安全一直是教育部门和社会各界关注的焦点。校园安全问题，维系着社会的稳定，牵动着家庭的幸福，已成为全社会密切关注的话题，直接影响到和谐社会的建设。据社会调查显示，造成学校安全事故发生的原因，很大一部分是由外来的侵害造成的，包括非法人员闯入、社会不良人员进入等给校园安全带来极大危害。
为落实建设平安校园，建设人脸识别黑名单预警系统，在各校区的人员出入口，通过人脸识别系统将非法黑名单员识别出来，并在派出所的平台进行预警，及时通知值班民警，及时阻断危害事件发生，为智慧平安校园的建设提供强大助力，保障师生的学习、生活安全。

1.2. 项目需求
在派出所辖区所学校，均安装有传统的视频监控系统，门禁系统等，以上系统只能做到事后查看和事后追踪的效果，而采用人脸识别系统则可以将对校园有威胁的人员拒之门外，能做到事前预防，将涉及到校园安全的危险人员在入口出就能识别找出，智能化提升校园安全保护工作。 
2. 解决方案
2.1. 系统设计原则
 经济性
充分利用现有传输线路，通过合理的结构，尽可能减少新增投资;避免盲目追求最新技术，同时又要防止系统处理能力不够;整个系统易用、实用、易于维护。
 可靠性
采用可靠的软硬件产品是保证系统可靠性的关键。系统应最大限度集成稳定且优秀的技术及组件，采用成熟技术以降低系统的不稳定性; 系统应该支持基于集群技术的负载均衡功能，保证系统核心应用有足够的备份容错，提高系统的可靠稳定性。
 开放性
技术方案和软件具有良好的互联、互操作能力及升级能力，遵循最新的国际标准、国家标准和行业标准，遵循开放的原则。便于被更高层次的管理软件集成。
 先进性
系统技术水平保证先进性，符合当今计算机科学的发展潮流。系统软件平台、硬件平台技术代表当今计算机技术发展的方向，并经实践证明其有很强的实用性;开发单位有能力进行该项产品的持续性开发，可以保证该项技术不断地更新并顺利升级而维持系统的先进性。
 可扩展性
系统结构易于扩充，以适应今后可能出现的较大任务负载。硬件平台具有可升级性，当需要时可以通过设备扩展以提高系统的处理能力，从而保护原有投资。系统软件应具有可扩充性。采用面向对象的结构设计，具有很强的灵活性、可操作性和可扩展性。完全模块化的软件架构使得在今后业务发生变化时，模块的增加和对模块的修改不应对其他模块产生影响。
 易用性
采用易熟悉的易于维护的系统平台。可操作性及界面友好，充分考虑使用人员的特点，使数据处理工作简单、方便、快捷。业务流程清晰，符合常规业务处理习惯。基于网络架构，可以远程配置管理，实施方便、维护方便。而系统软件采用统一风格的软件界面，操作方便,采用中文图形界面。
 全面性
系统能够派出所提出的各项功能，符合需求中提出的所有基本要求，同时系统具备良好的兼容性和可扩展性，

2.2. 人脸识别技术简介
人脸识别是人体生物认证技术的一种，人脸识别技术相对于其他生物识别技术，具有生物特征唯一性、可测量性、可识别性、终身不变性等特点。人脸识别利用可见光获取人脸图像信息，而不同于指纹识别或者虹膜识别，需要利用电子压力传感器采集指纹，或者利用红外线采集虹膜图像，这些特殊的采集方式很容易被人察觉，从而更有可能被伪装欺骗。
人脸识别系统响应速度迅速，从比对到判定在1秒以内。是人工比对确认的数十倍。同时采用人像跟踪技术，减少同一人的照片存储数量，降低数据冗余与硬件设备的投资。较其他识别技术，人脸识别技术具有本质的区别：
 自然性：适合视觉“以貌识人”的自然习惯；
 隐蔽性：不被察觉对于一种识别方法也很重要，这会使该识别方法不令人反感，并且因为不容易引起人的注意而不容易被欺骗；
 非接触性：用户不需要和设备直接接触就能获取人脸图像；
 非强制性：用户不需要专门配合人脸采集设备，几乎可以在无意识的状态下就可获取人脸图像，这样的取样方式没有“强制性”；
 并发性：在实际应用场景下可以进行多个人脸的分拣、判断及识别。
一个典型的人脸识别系统主要包括训练过程和识别过程。训练过程主要完成将已知人脸进行定位、特征提取与选择、以及分类器的设计；识别过程则完成将未知图片进行处理，并最终识别出身份的分类和决策。其工作流程如图所示

2.3. 系统概述
本系统拟在6个校区和宿舍区的大门人员出入口，安装人脸识别系统，系统包含两个摄像头，可用于抓拍识别进、出两个方向的人员，并将前端的连个摄像机头通过网络传输到各自校区的监控机房内，接入到人脸识别主机，在通过互联网经所有的数据传输到派出所指挥中心。

如上图所示，各校区和宿舍区的人员出入通道，出、入方向各安装一台摄像机，在保安室安装1台人脸识别主机和1台 NVR，通过校区内的网络连接到校区机房的交换机内，并通过互联将人脸识别主机的识别结果传输到派出所的平台上，供派出所统一管理指挥。

摄像机给视频门禁设备提供访问权限，供其获取视频流。
人脸识别主机同时将识别结果通过互联网传输给视频门禁平台，给视频门禁平台提供上行/下行数据协议，由视频门禁平台管理人脸识别主机，包括管理黑名单人员，获取比对结果，设备数据上传等。
在NVR存储摄像头的监控视频，最低存储3个月。同时，NVR接入高点监控摄像机，为其提供存储。


2.4. 系统流程
人脸识别黑名单预警系统业务流程，出入口摄像机采集视频区域内的人脸图像，与黑名单库内的人员模板进行比对，比对成功则向派出所的平台发出预警信息，并弹窗提示，同时保存现场照片和识别记录，流程图如下：

2.5功能
 建模速度：单线程提取单个人脸特征值时间不超过200毫秒。
 识别效率：识别精度高，识别率大于99.2%，识别速度快，识别时间小于1秒；
 识别速度：从人员出现在画面中，到识别出结果，整个过程不超过1秒。
 人脸照片一般大小为20KB，场景图80KB，特征值为2KB
 可以处理的人脸不同面部表情的特性：
不同表情(微笑，张嘴、)；
 不同光照(自然光、室内光)，可以处理一定程度的强光、昏暗和光照不均；
 可以处理不同姿态(左右25度，低抬头25度)；
 可以处理不同年龄段(从6岁开始)；
 可以处理各种刘海情况；
 可以处理不同装饰(如眼镜，帽子等)

效果
 实现校园大门进出人员的人脸图片留底
 对可以人员的布控，识别出黑名单人员
 分析校园门口常出现的人员，做好预防工作，避免突发事件
 人脸识别监控和监控两用，存储校园大门进出视频监控
 与视频门禁联动，数据共享，为视频门禁刷卡记录提供视频数据关联