人脸识别在视频监控中的应用
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作者:赵丹丹
摘 要：随着信息技术的迅猛发展，视频技术在教育、监控等众多行业领域得到推广。人脸识别作为生物特征识别的重中之重，如今已成为人工智能研究领域的热点课题。基于此，文章首先阐述了人脸识别技术的内涵及其应用优势，然后分析了人脸识别的典型算法与关键技术及其在视频监控应用中面临的问题，最后进一步探讨了人脸识别在视频监控中的具体应用。
关键词：人脸识别;视频监控;应用
随着我国城市建设的不断推进，利用视频监控快速准确地采集个体信息变得尤为迫切。现如今，我国已完成了视频监控网的初步建设。相关统计数据显示，我国现已建成的视频监控镜头数量超过2 000万个。借助视频监控实现人脸识别越来越为社会各界所关注。相较于以往以静态图像为基础的人脸识别，视频监控中的人脸识别所处的环境更为复杂，因此存在着不小的识别难度。人脸识别作为生物特征研究领域，对人物鉴别起到至关重要的作用。随着科学技术的不断发展以及视频监控系统的不断推广，人们对视频监控人脸识别需求的不仅越来越迫切，还提出了越来越严格的要求。在此背景下，人脸识别在视频监控中的应用已然成为广大研究人员研究的一项热点课题。
1 人脸识别技术
人脸识别技术以人的面部信息特征为基础，采用摄像机或摄像头等先进音频、视频采集设备采集包含人脸的图像或视频流，并自动在图像中检测、跟踪人脸，进一步对检测获取的人脸展开全面系统的分析和数据应用。现如今，人脸识别技术已在国内外视频监控中推广，并收获了显著的应用效果。人脸识别技术的应用优势主要包括：（1）应用范围广。人脸识别技术在通用摄像机的支持下便可实现对人脸信息的获取识别，在实际应用中，可通过非接触方式，在被识别对象未察觉的前提下，实现相关的识别。（2）显著的直观性。人脸识别技术的应用要以肉眼可辨识清楚的人的脸部图像信息为前提，所以人脸识别技术的支持可为人们进行评价确认提供极大便利，而且通过容貌直观识别的方式也符合现代人的认知标准。（3）便捷、精确。人脸识别技术不仅高效便捷，还可以保证识别的精确度。随着现代技术的不断发展，人脸识别技术得以发展成熟，其拒认率、误识率都相对较低。（4）安全可靠。人脸识别技术应用于安全性要求较高的领域，被识别人员必须亲自到场，他人不易于模仿。同时，人脸识别技术凭借其可靠的活性判断能力，保证他人无法利用照片、蜡像等蒙混过关，这也是传统指纹等生物识别技术所不可比拟的。（5）设备有良好的通用性。人脸识别技术常用的设备包括摄像机、计算机、智能手机等常规设备，科学技术的进步使电视监控系统、计算机等设备得到推广。所以，对于广大用户而言，要想应用人脸识别技术，无需另外购置新的专用设备，由此可创造更理想的综合效益。
2 人脸识别的典型算法与关键技术
基于监控视频的人脸识别算法主要由人脸图像采集、人脸检测、人脸图像预处理等部分构成，流程如图1所示。其中，人脸图像采集的图像数据主要源于现有视频监控网中的监控视频流，即首先从监控视频流中采集图像帧，接着从若干图像帧中提取相对正面的人脸图像作为待测图像。另外，图像数据也可将视频监控网中预先人工截取的图像用作待测图像。人脸检测是检测待测图像中是否存在人脸，如果存在则对人脸进行标识。就单一背景的人脸图像而言，人脸检测相对简单，而就处在复杂环境下的人脸图像而言，人脸检测存在一定难度。通常情况下，视频监控网采集到的人脸图像往往会受自然光、拍摄角度等一系列因素影响，所以在提取人脸图像特征前要对图像做相应的预处理，以此可显著提升人脸检测的成功率[1]。特征提取与选择作为人脸识别中至关重要的一环，现阶段常用的方法包括LBP，HOG等。人脸识别则是在提取与选择特征后，运用识别算法进行最后的识别。
3 人脸识别技术在视频监控应用中面临的问题
3.1 光照问题
在各种环境下，受不同光源影响，可能会产生背光、测光、顶光等现象，再加上一天中不同时段的光照程度不尽相同，使得光照成为影响人脸识别性能的一项关键因素。与此同时，除去不同时段光照不同的影响，地理位置差异也使光照问题显得尤为突出。不同的架设位置，监控区域内拍摄到的不同位置的光照情况也是各不相同的。
3.2 人像姿态及饰物问题
一般而言，摄像机等监控设备都属于非配合型，在监控过程中，每个个体都以自然的姿态通过监控区域，所以必然会出现低头、抬头、测脸等相关非正脸姿态，更会出现墨镜、帽子等饰物遮挡面部重要信息的情况，在日常生活中，这些情况十分多见，甚至一些不法人員出现在公共场合时，也会刻意遮挡伪装[2]。因此，人脸识别技术的应用难以避免人像姿态及饰物问题，也是必须解决的难题。
3.3 摄像机图像问题
视频监控摄像机的各项设备都会影响最终获得的视频图像质量，这些设备包括感光器、摄像镜头、内置图像处理芯片等。此外，摄像机内置的相关参数也会影响最终获得的视频质量，如感光度、曝光时间、白平衡等参数。以上一系列摄像机图像问题的存在，在一定程度上加大了人脸识别在视频监控中的应用难度。
4 人脸识别在视频监控中的具体应用
4.1 在情报搜集中的具体应用
如今，人脸识别技术已在视频监控系统中推广，并逐渐被引入安全情报搜集领域。目前，我国众多国家安全部门均设置了人脸识别设备及联网系统。历经不断地发展完善，人脸识别技术已成为国家安全部门搜集情报信息所不可或缺的一项手段，同时也对视频监控中的人脸识别技术提出了严格的要求[3]。在人脸识别技术的支持下，国家安全部门可搜集到更为全面系统的情报，以此有效防范破坏国家、社会安全的事件，进一步保障我国社会的安全，促进社会的和谐发展。 4.2 在户政领域中的具体应用
人脸识别技术在户政领域也得到了推广。我国有着十分庞大的人口规模，随着城市化发展进程的不断加快，近年来，我国不断提高对户籍管理工作的重视度，由此广大人民群众的切身问题得到有效解决。例如，我国在人口普查登记中便引入了人脸识别技术，显著提升了人口普查的准确率。与此同时，在人脸识别技术的有力支撑下，可在户政领域实现身份证和异常户籍的信息分析、整合，以此促进户籍管理工作的有序开展[4]。另外，人脸识别技术还可在视频监控中实时追踪不法分子的下落，为案件侦破提供有效帮助，进一步提升公安部门的办案效率。
4.3 在种族对比中的具体应用
人脸识别技术还可在种族对比中发挥重要作用，就是借助视频监控系统的抓拍功能开展人脸识别。因为不同种族的人有着不同的面部特征，所以人脸识别技术在种族对比中的应用可收获十分显著的效果。另外，随着近年来我国境内暴力恐怖事件的频发，公安部门为严厉惩戒恐怖分子、保障社会安定，必须做出有效的应对。为适时掌握不同种族面孔的相关信息，公安部门在各重要区域安装种族识别分类器，打造覆盖面广泛的监控网络，进一步构建健全的公安预防体系，防止暴恐事件的发生，促进社会的和谐稳定发展。
除此之外，人脸识别技术还在安保领域和非安全相关领域得到广泛应用。例如，在监狱管理中应用人脸识别技术。在智能视频监控系统的支持下，可有效解决监狱管理的相关问题。人脸识别技术还可应用于服务业、零售业，作为辅助监控设施，可显著提升管理服务水平，创造更理想的经济效益。
5 结语
人脸识别技术有着十分重大的理论价值和实践意义。随着视频监控系统的不断推广，人脸识别技术的应用范围必然会不断扩大。我国在人脸识别技术的研究上还处在发展阶段，但是其所发挥的效能已得到广泛认可，所以相关人员必须要进一步加强对人脸识别技术的研究。
[参考文献]
[1]李彬，曲寒冰，靳薇.浅谈人脸识别技术在智能视频监控中的应用与发展趋势[J].中国安防，2011（3）：57-60.
[2]LEE K C，HO J，YANG M H，et al.Visual tracking and recognition using probabilistic appearance manifolds[J].Computer Vision and Image Understanding，2005（3）：303-331.
[3]張好.人脸识别技术在视频监控系统中的应用探讨[J].科技风，2015（9）：22.
[4]张金龙.浅析人脸识别技术在公共安防视频监控领域的运用[J].中国公共安全，2019（3）：141-142.
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