文/孫建偉 上海云思智慧信息技術有限公司產(chǎn)品研發(fā)中心首席架構師

　　當前人臉識別已經(jīng)得到廣泛的應用，像刷臉辦卡、遠程貸款、自主開戶、人臉支付、人臉考勤、人臉門禁、刷臉登錄等應用已逐步融入到人們的工作、生活中。這些應用一般以手機、平板、USB攝像頭作為人臉捕獲設備，近距離捕獲高清正臉照，在捕獲人臉時會有較強的人機交互，如捕獲的人臉會呈現(xiàn)在對應的手機、平板或電腦顯示屏上，也會在屏幕上指示相關操作。然而有些應用場景因人流量較大，對單人的識別時間有較高的要求，如果通過增加人臉采集設備與識別設備勢必對場地、成本提出更高的要求；另外從用戶體驗的角度考慮，不是所有的應用都需要較強的人機交互，弱化人機交互或無人機交互會很大程度上提升用戶體驗。本文闡述的無感人臉識別可解決大流量和消除人機交互，只需提升后端的算力即可提高人流量的上限。通過多個人臉采集設備（一般為監(jiān)控攝像頭）從不同距離和角度捕獲人臉圖片，再通過軌跡融合、人臉圖片質(zhì)量評估選出較優(yōu)人臉圖片進行識別，使得在低照度、低分辨率時也能有較高的識別率。系統(tǒng)的識別率隨引入系統(tǒng)的人臉采集設備的數(shù)量增加而指數(shù)級提升，這主要是因為系統(tǒng)類同并聯(lián)系統(tǒng)構建而成。

　　打造無感出入口

　　科技日新月異，人工智能、深度學習已經(jīng)應用到工作、生活的方方面面。人臉識別因其應用性較強更是得到廣泛應用，在深入應用后用戶對人臉識別的需求也逐步提高，而無感人臉識別就是從用戶體驗、交互時間、人流量、實施場地等方面考慮提出的，以滿足用戶更加豐富的需求。無感人臉識別應用推薦無人機交互或弱人機交互的方式為用戶提供服務，人員無需任何智能設備的使用經(jīng)驗，也不需要對系統(tǒng)進行一些學習，不同年齡、不同教育背景的用戶都能獲得相同的用戶體驗，可以說用戶在使用無感人臉識別時幾乎感覺不到系統(tǒng)的存在。因無需人機交互或弱人機交互，故此交互時間接近為零，人員通過人臉采集點無需停頓、對視人臉采集設備，只需正常行走通過即可。一般通過人臉閘機或人臉考勤機時需要一一通行，當人流量大時會出現(xiàn)大量人員的滯留等待，而無感人臉識別可應對大人流量，只需增加算力和采集設備。另外無感人臉識別對實施場地要求較低，不需要安裝人臉閘機或定點的人臉面板機，可選擇在人員通行的過道頂棚、角落或大門內(nèi)則等處安裝槍機、球機進行人臉采集并實現(xiàn)無感人臉識別，這樣使得設備不用安裝在人員過道或固定的人臉采集點處，從而不影響人員正常通行?？梢姛o感人臉識別對實施場地的要求更低，人臉采集設備安裝位置的選擇余地更多。

　　無感人臉識別在人員通行的過道頂棚、角落或大門內(nèi)則安裝若干人臉采集設備，人臉采集設備的數(shù)量以捕獲的畫面能覆蓋所有區(qū)域為佳，一般用2臺人臉采集設備即可滿足需求，每臺人臉采集設備可獨立完成人臉采集以及跟蹤，并標識每個進入畫面的人員。捕獲的人臉先進行人臉圖片質(zhì)量評估，如得分滿足要求，則按一定的策略進行優(yōu)選，并在一個周期內(nèi)輸出一張較優(yōu)的人臉用于后續(xù)識別。人臉采集設備優(yōu)選出的人臉圖將匯總至后端服務器中，服務端將多個采集設備的人臉圖進行融合，對未識別的人臉進行對比、識別，識別結果將回傳至人臉采集設備，人臉設備將由此確定是否需要繼續(xù)進行優(yōu)選。

　　使用多源融合提升系統(tǒng)魯棒性

　　如果多個人臉采集設備采集的人臉各自進行對比、識別，這將會浪費前端人臉采集設備和后端服務器的算力，也會產(chǎn)生冗余的通行記錄，同時也會提高系統(tǒng)的誤識別率。引入多源融合將多個人臉采集設備采集的人臉進行融合，也就是將進入不同畫面的相同的人員進行關聯(lián)，進而后端服務器可以統(tǒng)一對比、識別，各采集設備共享識別結果。由于不同的設備的安裝角度，在多個采集設備中優(yōu)選可以得到得分更高的清晰正臉照，清晰正臉照更利于對比、識別，從而降低系統(tǒng)的整體誤識別率，提高系統(tǒng)的識別率。從并聯(lián)系統(tǒng)的可靠性計算公式可得（如單系統(tǒng)的可靠性為90%，則三重并聯(lián)系統(tǒng)的可靠度為99.9%），多源融合后系統(tǒng)的整體識別率將以指數(shù)方式提高。

　　出入在海量人流下的應對

　　無論是辦公樓宇還是廠區(qū)，上下班時間點的人流量都會比較大，如100人集中辦公的工作區(qū)在上下班時間點會出現(xiàn)5~10人的人流峰值，而幾萬人的廠區(qū)更是會出現(xiàn)幾十上百的人流峰值。出現(xiàn)人流峰值對系統(tǒng)會有相當大的沖擊，一般表現(xiàn)為來人漏拍、誤識別為其他人員，來人漏拍主要是算力不足，無法在人員行進過采集點的時間內(nèi)捕獲且對比、識別人臉。誤識別也主要因算力不足，無法優(yōu)選出較為清晰的正臉照而造成人流峰值時誤識別率變高。

　　應對人流峰值沖擊最為簡單的方法是增加算力，包括前端人臉采集設備和后端服務器資源，很顯然這種方法會直接增加系統(tǒng)的投入成本，一般建議前后端算力資源配為均化流量后消耗50~80%的資源可完成計算任務為佳，簡單說來設備的平均CPU使用率為50~80%即可。另外一種行之有效的方法是優(yōu)化資源使用配置，優(yōu)化資源使用配置的主要思想有：算力因盡量保證均分到每個來人；如果捕獲的圖片經(jīng)評估不滿足最低得分則應該盡早排除；系統(tǒng)應該開設一個合適的任務緩沖池來緩解峰值沖擊帶來的問題。

　　引入邊緣計算優(yōu)化系統(tǒng)

　　邊緣計算有不少優(yōu)點，如：減少數(shù)據(jù)傳輸開銷、充分利用前端設備算力節(jié)省成本、部署更加靈活性、提高系統(tǒng)的整體魯棒性。無感人臉識別推薦向采集設備方向轉移計算任務，或者在采集設備就近構建邊緣計算節(jié)點。向采集設備方向轉移的計算任務又可以分為只檢測和檢測、識別同時完成兩種。只檢測的完成人臉捕獲、人臉圖形質(zhì)量檢查、人臉跟蹤這三項任務。檢測、識別在采集設備中同時完成的則需要完成人臉捕獲、人臉圖形質(zhì)量檢查、人臉跟蹤的同時做人臉對比、人臉識別，前者向上級計算節(jié)點或服務器推送人臉圖片、跟蹤信息以及人臉圖片質(zhì)量信息。后者上級計算節(jié)點或服務器推送人臉圖片、跟蹤信息、識別結果（如為注冊人員則返回標識，否則標注為陌生人）。在采集設備就近構建邊緣計算節(jié)點的方案對采集設備的要求較低，采集設備只需提供視頻流，邊緣計算節(jié)點收到采集設備的視頻流后做后續(xù)任務。后續(xù)任務包括：人臉捕獲、人臉圖形質(zhì)量檢查、人臉跟蹤、人臉對比、人臉識別，當然人臉對比、人臉識別根據(jù)需要可以轉有服務器節(jié)點完成。邊緣節(jié)點推送給服務器節(jié)點的信息同上，包括：人臉圖片、人臉圖片質(zhì)量信息、跟蹤信息、識別結果。

　　由此可見人臉采集前端設備或邊緣計算節(jié)點只向服務器節(jié)點推送結構化后的信息，數(shù)據(jù)傳輸開銷顯著下降；通過調(diào)節(jié)由前端設備完成的任務多少可以讓前端設備處于算力飽和狀態(tài)；網(wǎng)絡傳輸視頻流時容易丟包，通過邊緣計算從則面解決了丟包視頻幀變花進而導致的誤識別提高問題；通過授權讓邊緣節(jié)點獲得一定的獨立工作能力，如讓邊緣節(jié)點控制開門，這樣在服務器節(jié)點不可用時，系統(tǒng)整體通過服務降級實現(xiàn)系統(tǒng)的可用性。在使用邊緣計算的情況下服務器節(jié)點可以不作對比、識別，僅僅做一些管理、調(diào)配、融合和決策任務就能讓系統(tǒng)正常工作。

　　高體驗應用場景實例

　　辦公樓宇周邊、辦公樓宇底層大廳、辦公樓宇樓層租戶各自的大門處都可以使用無感人臉識別。辦公樓宇周邊可以檢測徘徊與逗留等，可以只對未注冊人員做這些檢測，對注冊人員系統(tǒng)可以不預警，這點非常有意義，系統(tǒng)的預警事件應該為提高安保人員的工作效率而設計、實現(xiàn)，像安保人員巡邏、內(nèi)部人員抽煙、內(nèi)部人員等待訪客產(chǎn)生的事件均無意義。

　　辦公樓宇底層大廳可以完成陌生人預警、配合梯控、混入預警、滯留預警、逗留預警等，從系統(tǒng)提供的功能列表不難看出“辦公樓宇底層大廳”對應的功能相對“辦公樓宇周邊”較多，用戶對“辦公樓宇底層”的相關安防需要比對“辦公樓宇周邊”要高很多。注冊人員（內(nèi)部人員）從底樓大門進入、到通過大廳、再到進入電梯全程均是無障礙式的，對未注冊人員可以通過語音、大屏等引導進行訪客登記。

　　辦公樓宇樓層內(nèi)可以實現(xiàn)人臉門禁、人臉考勤、混入預警、滯留預警等。人臉門禁也就是刷臉進門，功能同人臉面板機，但無需定點式刷臉，一般無感人臉門禁會配置自動移門一起使用，人們對紅外感應自動門的體驗應該比較熟悉，無感人臉兼有紅外人感應自動門的體驗和人臉識別帶來的高安全性。系統(tǒng)可以將部分或全部人臉采集設備配置為人臉考勤節(jié)點，如果配置為人臉考勤節(jié)點，則捕獲并識別為員工時將計入考勤，在多個采集設備的協(xié)同工作下，其漏打卡的幾率比員工自己打卡還要低不少?；烊腩A警、滯留預警是針對訪問的，一般在樓層門口會引導訪客或陌生人進行訪客登記，如果混在員工中進行辦公區(qū)域則會報警。

　　總結：基于多源融合的無感人臉識別應用具備低成本、性價比高和用戶體驗好等特性

　　基于多源融合的無感人臉識別應用對前端采集設備的要求相對較低，在監(jiān)控行業(yè)內(nèi)屬于中低端設備，系統(tǒng)使用各種優(yōu)選策略，使得這些前端采集設備上能優(yōu)選出較優(yōu)清晰正臉照；系統(tǒng)采用邊緣計算、資源的合理調(diào)配來優(yōu)化系統(tǒng)，系統(tǒng)并不需要算力強勁的服務器節(jié)點，故此整個系統(tǒng)的成本相對比較低；用戶體驗好是無感人臉識別的顯著特點，無需人機交互，不用使用經(jīng)驗，不需要系統(tǒng)學習時間，來人很自然地進行過采集設備就能完成人臉識別。