基于人脸识别技术的机场门禁系统技术方案.doc

基于人脸识别技术的机场门禁系统－建设方案
基于人脸识别技术的机场门禁系统
建设方案
湖南湘邮科技股份有限公司
2010年1月
目 录
1概述2
1。1项目背景2
1。2建设目标2
1。3建设原则3
1。3。1技术的先进性和经济实用性相结合3
1。3。2扩展性原则3
1。3。3灵活性原则3
1。3。4安全性原则3
1。3.5可靠性和稳定性原则3
1。3。6充分利用现有资源3
2人脸识别技术介绍4
2。1什么是人脸识别4
2.2为什么选择人脸识别4
2.2.1与密码、个人身份证号码、卡片和标记识别门禁产品的比较4
2。2。2与其他生物识别门禁产品的比较5
2。3我公司人脸识别的技术优势7
2。4人脸识别技术应用案例0
2。4.1银行人脸识别金库门禁管理系统0
2。4。2其他应用0
3人脸识别系统业务功能0
3。1创建人脸图像库0
3。2人员信息管理1
3。3区域划分1
3。4人员工作区域划分1
3.5设置黑名单1
3.6设置白名单1
4建设方案1
4。1系统结构图1
4.2系统工作流程2
4.3特色功能3
4.4软件配置方案3
4。4。1数据库3
4.4.2操作系统3
5系统投资估算3
5。1系统建设成本3
6售后服务和技术支持方案4
6。1湘邮科技售后服务介绍4
6.2湘邮科技售后服务文化5
6.3客户服务体系5
6.4技术支持体系5
6.5售后服务内容5
1 概述
1.1 项目背景
安全是航空业永恒的主题，这不仅是指飞行安全，对于地面保障的主要场所——机场来说，其区域范围内的安全和管理,尤其是飞行区、货运区、油库区和候机大楼的安全控制和管理，直接关系到空防的安全和地面保障的正常运行。在这样大的区域内，如果仅仅只靠人来管理、控制，势必要派出大最的工作人员去值班、站岗、巡逻、检查，还要注意克服许多人为因素、气候因素、环境因素（许多角角落落和人不便触及或不能触及的地方）带来的问题,可以说肯定会出现许多防不胜防的现象。
现代安全防范技术的发展，使得安全防范的手段日趋完善，尤其是计算机、通信和数字技术的日益发展，使得安全防范系统的功能、系统的可靠性大大提高，达到了相当的程度。计算机、通信和数字技术的日益发展,也使得安全防范备份系统可以根据需要被选择并更有机地组合在一起,各有侧重相对独立，又互相补充联合防范，从而构成一个多种手段、多道防线、集而不死、分而不散、安全可靠、管理灵活的完整系统,真正做到技术系统为管理服务,为安全提供保障.
目前机场的门禁系统是通过辨别射频卡片来判定是否允许人员通行，该方法在便捷、识别率高的同时也存在一定得安全隐患：识别卡会被伪造、窃取或丢失，有些卡不耐磨而且在使用过程中会有损坏或无法读取，而且人们可能会忘记携带它们。这些情况的出现致使单位的管理工作增加,给机场的安全保卫工作造成巨大困扰。寻找一种行之有效的身份识别手段是机场安全保卫工作的当务之急。
1.2 建设目标
系统建成后,能够在1秒钟内完成被检人员面部特征的识别，并与后台数据进行对比,快速、准确地核实被检人员身份，为机场的安全保卫增添一道高科技防线。系统准确率高,错误识别率仅为0。01％，准确性远远高于传统的人工证件查验,根本遏制不法分子企图通过冒用证件、伪造证件等途径混入机场控制区的违法行为。
1.3 建设原则
1.3.1 技术的先进性和经济实用性相结合
系统在充分满足机场工作人员身份识别基本需求的前提下，要简单易行、经济实用和适度超前。
1.3.2 扩展性原则
系统在技术上和功能上要具备良好的扩展性，便于技术的更新和功能的扩充.
1.3.3 灵活性原则
系统结构和功能设置要灵活，满足多层次、多级别的管理和使用需求。
1.3.4 安全性原则
系统接口要具有很强的安全性,保证其它系统的安全。
1.3.5 可靠性和稳定性原则
保证系统采集和处理的人员信息数据的可靠性和稳定性。
1.3.6 充分利用现有资源
可以利旧的设备和网络资源应充分利用。
2 人脸识别技术介绍
2.1 什么是人脸识别
人脸识别指利用分析比较人脸视觉特征信息进行身份鉴别的计算机技术。广义的人脸识别实际包括构建人脸识别系统的一系列相关技术,包括人脸图像采集、人脸定位、人脸识别预处理、身份确认以及身份查找等.
人脸识别属于生物特征识别技术,是对生物体(一般特指人）本身的生物特征来区分生物体个体。生物特征识别技术所研究的生物特征包括脸、指纹、手掌纹、虹膜、视网膜、声音（语音）、体形、个人习惯（例如敲击键盘的力度和频率、签字）等，相应的识别技术就有人脸识别、指纹识别、掌纹识别、虹膜识别、视网膜识别、语音识别(用语音识别可以进行身份识别，也可以进行语音内容的识别，只有前者属于生物特征识别技术）、体形识别、键盘敲击识别、签字识别等。
2.2 为什么选择人脸识别
以下比较是从相关资料和实际调查中得出的结论
2.2.1 与密码、个人身份证号码、卡片和标记识别门禁产品的比较
对于密码、卡片、个人身份证号码和标记,有一点永远不能被确定：即谁在真正地使用它们。
面像识别系统具有一个特点，即：管理人员可以通过面部图像来监视整个处理过程，从而建立更合法、不可否认的处理记录,同时,也阻止了某些人的欺骗行为。密码、个人身份证号码和卡片识别方法（或他们中两个或三个识别方法相结合）却不具有这一特点。
2.1 与单独使用密码识别门禁产品比较
当人们选取密码时总是选一些容易记住的名字，比如小孩、宠物或生日等,而且人们可能会把密码放在容易被接触到的地方以便查看，致使密码被猜到、伪造、窃取或丢失.密码通常需要定期更换一次,这不仅让使用者感到厌烦，也可能因密码遗忘而要求在管理端中复位,从而增加系统管理员的工作量。
至少,单独使用密码是不安全的，记密码也是使用者不愿费心的事.使用面像识别产品,就不用担心你会忘记自己的模样。模仿一个人的脸比猜密码要困难得多了！
2。2 与单独使用卡片识别门禁产品比较
塑胶卡片、智能卡或计算机标记卡会被伪造、窃取或丢失，这些情况的出现致使单位的管理工作增加.对单位不满的雇员可能会把卡卖给窃贼而且否认曾经使用它，给单位带来损失.有些卡不耐磨而且在使用过程中会有损坏或无法读取，而且人们可能会忘记携带它们或觉得携带它们是一件讨厌的事。使用面像识别技术，就可以避开这些麻烦.您的面像就是您的钥匙！
2.2.2 与其他生物识别门禁产品的比较
2.2.2.1 与指纹识别门禁产品
每个人都有一张完好的易于辨认的脸，但并不是每个人都有完好的指纹。事实表明约有5％的人的指纹无法被指纹识别仪辨别。这主要有以下原因：手指刀伤、包扎着的手指、手指上的茧、皮肤干躁、潮湿、病变、老化、手指窄小以及被弄污的指纹识别仪的传感器等。指纹图像的大小只有1／3＊1／2平方英寸，而面部图像的大小为5＊8平方英寸.显然面部图像更能抵抗刀伤或淤紫皮肤等因素的影响。
即使指纹是可以使用的，指纹识别仪仍有不能正确地自动识别一个人的可能，这种失误的发生率为百万分之一。如果对指纹识别仪无法识别的人再采用面像识别，那么这两种方法的结合就可以正确地自动识别任何一个人。事实证明，那些储存面部图像同时辅助有指纹图像的大型数据库都运行良好。
2.2.2.2 与手掌形状识别门禁产品
手掌形状识别仪存在几个问题:
●使用识别仪时会传播手掌遗留的细菌。而面像识别则非常卫生，因为在进行面像识别时,人和识别仪之间有一定的距离。
●使用左手习惯的人不习惯于右手识别仪。
●要使用识别仪必须经过一定的学习，并且在使用过程中需要大约15秒的时间来使一个人正确放置他的手.而面像识别只需要大约1秒的时间来处理一个面部图像。
●大约有5％的合法者由于他们的手太小或太大或不能正确放置而被识别仪拒之门外，而面像识别技术判断失误率低于持有ATM卡的损坏或丢失的频率.
2.2.2.3 与瞳孔扫描识别门禁产品
瞳孔扫描仪的使用主要有两种方式:一种方式是需要仔细的调整杠杆来使摄像机对准一个人的瞳孔。这需要操作人员花费时间来学习使用。另一种方法是仪器自动寻找瞳孔。然而，由于瞳孔很小,这种自动化方法需要一种昂贵的($6500）三维摄像系统来寻找瞳孔.摄像机的视图和焦点平面必须窄到足以捕获到瞳孔的分辨率，所以被测人必须在看光源时能保持眼睛静止3－5秒钟，也就需要被识别者保持静止。另外，对于戴隐形眼镜的人，瞳孔识别仪不能正常工作.
相反地，面像识别技术只需要两台普通的摄像机或一台摄像机加两张面部照片.摄像机不需要移动，它具有足够大的视野范围来捕获一个站着或坐着的人的整个图像。因为摄像机没有需要移动的部件,所以面像识别设备很容易维护。使用面像识别产品，人们不需要去看光源或保持静止，操作人员也不需要专业培训就可以使用。
2.2.2.4 与声音识别门禁产品
声音识别技术可以用于电话和麦克风系统。当用于电话系统时，如果在登录端和验证端之间的电话线的声音品质不同,那么该识别方法就不可靠.用于麦克风时,声音识别在嘈杂的公共场合也是不可靠的.
声音识别用于电话比用于桌面麦克风要可靠一些，这是因为人的嘴和麦克风之间距离的变化将会引起声音的变化从而给识别带来困难。另外,声音识别系统对人们由于感冒等原因引起的粗哑嗓音非常敏感。一个被修正的声音的录音带可以欺骗一个不具有“challenge—reponse”的声音识别系统.而具有“challenge—reponse”的声音识别系统会多花2－3倍的处理时间进行识别。
相比之下，面像识别系统在公共场所和室内各种灯光条件下都能正常工作，也不会被一幅经过修正的图片所欺骗，因为它可以区分二维和三维图像.更好的解决方案是把面像识别和声音识别结合起来。
2.2.2.5 与签名识别门禁产品
虽然签名常用于法律相关的文件，但是,事实说明每个人的签名由于时间或心境的不同而发生变化。这就降低了签名识别的可靠性.识别时间需要5－10秒,面像识别只需要约1秒的时间。对于签名识别仪还存在着笔和读取平台磨损等问题。而使用面像识别系统就不用担心这类问题。
2.3 我公司人脸识别的技术优势
虽然人脸识别有很多其他识别无法比拟的优点，但是它本身也存在许多困难.人脸识别被认为是生物特征识别领域甚至人工智能领域最困难的研究课题之一.人脸识别的困难主要是人脸作为生物特征的特点所带来的。人脸在视觉上的特点是：
1、不同个体之间的区别不大，所有的人脸的结构都相似，甚至人脸器官的结构外形都很相似。这样的特点对于利用人脸进行定位是有利的，但是对于利用人脸区分人类个体是不利的。
2、人脸的外形很不稳定，人可以通过脸部的变化产生很多表情,而在不同观察角度，人脸的视觉图像也相差很大,另外，人脸识别还受光照条件（例如白天和夜晚，室内和室外等)、人脸的很多遮盖物（例如口罩、墨镜、头发、胡须等）、年龄等多方面因素的影响。
在人脸识别中，第一类的变化是应该放大而作为区分个体的标准的，而第二类的变化应该消除，因为它们可以代表同一个个体。通常称第一类变化为类间变化，而称第二类变化为类内变化。对于人脸，类内变化往往大于类间变化,从而使在受类内变化干扰的情况下利用类间变化区分个体变得异常困难。
在多年的研究与实践中，我方积累了大量的宝贵经验,目前人脸识别技术已处于业界领先水平，下表是我方目前技术水平与业界水平的对比:
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基于人脸识别技术的机场门禁系统－建设方案
人脸识别技术优势对比
技术挑战
业界达到的水平
我方目前技术
人与摄像设备的位置关系（距离角度等）
业界大部分受距离影响较大
距离根据不同类型产品有不同的灵活设定.
光照环境条件
业界大部分对于光线变化非常敏感
光照基本不受影响，除非太阳直射。
摄像设备
参差不齐
加入特殊处理，专业识别设备。
图像存储质量
参差不齐
人脸质量评价
年龄变化
无法自适应年龄变化
有老化算法，基本不受影响。
意外损伤
对较小的疤痕等都比较敏感
面部损伤面积非常大时才有影响。
饰物（眼镜帽子等)
普通眼镜等会大大影响识别准确率
基本无影响，深色反光太阳镜、帽子遮住眼睛除外。
化妆、整容
化妆影响小，整容影响大
化妆无影响，整容根据改变程度有相应影响。
精神状态
基本无影响
无任何影响。
健康状况
基本无影响
无任何影响.
表情变化
对人脸喜怒哀乐敏感
影响较小，夸张表情有影响。
算法测评(世界公认的库FERRET,中国科学院的库CAS-PEAL）
大部分处于实验阶段
相比传统算法有质的提高，已进入实用阶段。
识别比对方式
大部分需借助辅助方式(卡、密码等）为1：1比对
无需任何辅助方式，为1:N比对
识别配合程度
配合程度高
配合程度低,以自然姿态即可方便使用
面部毛发（头发、胡须）
有影响
基本无影响,
测试库具体测试项目有：背景变化、表情变化、饰物变化、光照变化、年龄变化、识别距离的变化、姿态变化等七个库的测试结果中相比传统算法得分均有质的提高.

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2.4 人脸识别技术应用案例
2.4.1 银行人脸识别金库门禁管理系统
人脸识别金库管理系统全天24小时对制度的执行进行无缝的监督和管理.系统根据银行安全规则设置系统控制程序，金库大门的打开必须是多名库管员同时在场.按照这个程序，库管员依次验证，系统摄像头摄取其人脸图像,抽取人脸特征，并与数据库中合法人员脸部图像进行对比,验明正身。在确认无误后.系统将门禁开启，自动开门；否则拒绝开门，并报警。系统利用人的相貌特征代替传统的钥匙或密码,不但有效的杜绝了人为漏洞,而且可以防止利用盗用钥匙或密码打开金库，让金库盗窃者无计可施.银行使用人脸识别金库管理系统，不但能够有效的降低金融管理风险，而且杜绝了人为漏洞，让严格的金库管理制度真正执行到位，有效地防止了监守自盗和其他不规范操作的发生。
2.4.2 其他应用
1监狱智能门禁管理
2商务写字楼/工厂
3 企业门禁管理
4 别墅/楼宇住宅门禁管理
5 俱乐部/会所门禁管理
3 人脸识别系统业务功能
3.1 创建人脸图像库
通过图像采集、联机同步等手段，建立机场工作人员、在逃人员或其他人员的人脸图像库，图形库是系统正常运行、有效判定的数据基础。
3.2 人员信息管理
可对机场工作人员姓名、年龄、单位、联系方式等信息进行管理。
3.3 区域划分
将机场按实际情况划分为机坪、跑道、候机厅等多个工作区域，不同区域对应不同的视频监控设备，即区域之间根据视频设备编号区域。
3.4 人员工作区域划分
指定人员具有进入哪些区域的权限.例如指定人员甲具有进入A区和C区的权限，而人员乙只具有进入B区的权限。
3.5 设置黑名单
系统可按区域设置黑名单。在实时监控过程中,黑名单中的人员出现在监控范围内，系统即产生告警信息，以提醒管理员采取措施.
3.6 设置白名单
系统可按区域设置白名单。在实时监控过程中,白名单中的人员出现在监控范围内，系统不产生告警信息。
4 建设方案
4.1 系统结构图
目前机场门禁系统已建设完成，为充分利用现有硬件资源与软件资源，人脸识别系统可以以插件的形式为门禁系统提供服务。
门禁系统将采集的视频流完全复制一份分发给人脸识别系统，人脸识别系统通过图像获取、人脸定位、图像预处理、身份查找一系列操作,判断人员是否具有通过权限,并将结果返回给门禁系统，门禁根据人脸识别判断结果进行或开门或向管理人员报警或的操作。
下图为人脸识别系统结构图并展示了与门禁系统的关系。
门禁系统
视
频
流
人脸识别系统
判断结果
图像采集
业务管理
特色功能

4.2 系统工作流程
系统建成后，能够在1秒钟内完成被检人员面部特征的识别，并与后台数据进行对比,快速、准确地核实被检人员身份，错误识别率仅为0.01％。整体工作流程可归结为如下几种情况：
情况1：具有A区通过权限的机场工作人员甲，在工作时间段内欲通过A区门禁，门禁摄像头将视频传给人脸识别系统，系统在1秒内检测出甲为机场工作人员并具有通过A区门禁权限、且当前时间为甲的工作时间，则返回门禁系统开门结果，门禁系统接收信息后开A区门,甲顺利进入A区。整个识别过程在1秒内完成,甲按正常步速通过门禁即可。
情况2：只具有A区通过权限的机场工作人员甲,欲通过B区门禁.经人脸识别系统判定，甲不具有通过该区域的权限,门禁无动作.
情况3：具有A区通过权限的机场工作人员甲，在非工作时间段内欲通过A区门禁。经人脸识别系统判定，当前为甲的非工作时间，并将结果返回给门禁系统,门禁无动作.
情况4：社会普通人员欲通过门禁系统，经人脸识别判断其不具有通过权限，门禁无动作。
情况5:已列入黑名单的危险人员欲通过门禁系统，人脸识别系统判断出其为危险人员，将结果返回给门禁系统。门禁系统向电脑屏幕前的管理员发出告警信息，提醒其采取进一步措施.
4.3 特色功能
系统建设完成后,可利用人脸识别技术为机场安全保卫工作提供更加现代化的管理手段.人脸识别系统对欲通过门禁的所有人员都做了记录，建立起了庞大的信息库，利用该信息库,系统可在人员绩效考核、痕迹化管理、调查取证等方面为管理者提供服务.
4.3.1 人员痕迹追踪
人脸识别系统可根据给定的人脸信息，统计出该人员进出工作区域次数，详细的进出时间。
4.3.2 违规管理
系统可根据给定的人脸信息，判断出该人员是否存在通过非管辖区的行为。若存在，则系统显示其曾经出现在哪些区域，以及出现的具体时间。
4.3.3 调查取证
人脸识别系统可根据给定的人脸信息快速查找出该人员在给定时间段内是否进出过某个特定区域,以及进出详情.
4.4 软件配置方案
4.4.1 数据库
根据系统现有用户数及将来的扩展，数据库管理系统选用Oracle 10g，
4.4.2 操作系统
系统所有服务器,均建议采用Windows2000 Server操作系统.
5 系统投资估算
该系统的建设及有效运作可以极大地提高机场的安全保卫工作。
5.1 系统建设成本

软件部分
名称
资金（万元/套）
数量
备注

小计

硬件部分
名称
资金(万元/台）
数量
备注
IBM System x3850 1 CPU,2G内存， 146G硬盘,2个网口（定位通信服务器）
1。 80
1
可自购
小计
1. 80

6 售后服务和技术支持方案
湘邮科技股份有限公司十分重视售后服务工作,因为当今市场的竞争已从过去的单纯产品竞争转变为以服务为主导的综合实力的竞争,正是由于本公司充分认识到服务对于用户的重要性，因此湘邮科技公司建立了一套体系完整、管理严格的服务机制,拥有一支经验丰富，技术精良，知识面宽的服务专家队伍,这使得本公司能够成为一个优秀的软件开发商,为客户提供优质、满意的服务。
6.1 湘邮科技售后服务介绍
湖南湘邮科技股份有限公司不仅是全国一流的计算机系统软、硬件产品提供商,同时更以高质量的服务闻名于全国IT界。湖南湘邮科技股份有限公司售后服务体系(CopoteServices），它不仅负责向湘邮科技计算机产品提供全面、完善、高效的售后支持与服务（包括保修服务和保修期后的合同服务等），同时针对不同行业、不同业务的具体需求，向用户提供多种的IT应用解决方案及客户化的实施服务产品,例如系统迁移和数据整合服务、集成服务、全面的网络服务、数据中心建设、多厂商产品支持服务、IT资源外包服务等。
对于如何才能让客户得到自己真正需要的技术服务以及保证客户享受到物有所值的高质量服务.湖南湘邮科技股份有限公司通过自己在IT领域的经验向客户提供了内容丰富的支持服务选项供客户选择。支持服务选项将用户所需要的支持服务内容进行标准化，使用户在选购应用软件系统时，能够容易选择自己所需要的服务。支持服务选项就像硬件产品选项一样，只不过客户所得到的不是硬件产品,而是湘邮科技公司高质量的支持服务产品。在保证服务质量方面，湘邮科技售后服务注重于全国IT服务领域流行的SLA(ServiceLevelAgreement），即服务等级协议概念为核心,优化、控制整个服务流程、确保服务的各个阶段能够被高标准、高质量的完成.
6.2 湘邮科技售后服务文化
服务宗旨:全程全面全天候专业化服务
服务目的：提高用户满意度
服务方式：厂家一站式服务
服务理念：以客户为本,全心全意为客户服务
6.3 客户服务体系
优质的服务不仅需要完善的经营模式、先进的技术手段，更源自最良好的服务意识、最真诚的沟通渴望.湘邮科技将始终把“不断提升客户满意度”作为企业追寻的目标,竭力以便捷通畅的沟通渠道、快速高效的响应速度、至臻完善的服务质量来满足客户需求，赢得社会赞誉.
湘邮科技在公司总部建有大型客服中心，专门负责受理客户咨询、投诉,监督实施部门实施售后服务,24小时客户服务热线电话为：0731-88998999.
6.4 技术支持体系
湖南湘邮科技股份有限公司制定有一整套完善的技术支持服务计划.
6.5 售后服务内容
售后服务内容包括：
Ø 咨询：
能够根据我公司的技术文件解决的一般性操作维护问题,一般不需作进一步的技术调查,具体包括：下载更新驱动程序，硬件维护咨询，维护资料共享。
用户通过我公司发放的纸面文档、电子邮件、磁盘、光盘等物品,可及时掌握产品最新的维护经验和技巧,了解自己所维护系统需要处理的一些预防性措施、获得最新的产品知识等。
Ø 故障处理
用户在使用中遇到的疑难或者出现不正常状态时，通过电话、传真、电子邮件向我公司寻求技术支持和帮助，我公司在确认用户的服务请求后，将安排技术人员在规定的时间内(即响应时间）帮助用户进行故障定位，并提出解决方案，最终指导用户排除故障.