基于人脸识别和H.264的门禁监控系统应用

目前，大量门禁系统和视频监控系统都是分开设计的。典型的联网门禁系统是以ID/IC卡为基础并采用RS-485总线联网，而视频监控系统是由摄像头、视频线、DVR组成。两套系统几乎没有关联，但在使用过程中，用户往往希望两者能联系起来提供一些功能：例如发现有人出入时视频自动切换到对应通道，或者事后查询时依据出入记录快速定位感兴趣的录像。但两套系统的独立性使得达到这些需求具有难度。同时，门禁和视频监控需要分别布线，也增加了工程成本。

　　网络技术、视频压缩技术的进步使得我们可以重新设计门禁系统和监控系统，让两者无缝集成。国内厂商推出基于人脸识别和H.264技术的可视对讲门禁监控系统。此类系统是用TCP/UDP协议联网，将视频监控、可视对讲和门禁整合在单一的系统中。视音频数据和门禁控制信息通过局域网或者广域网传播，用一根网络线取代了视音频线和RS485控制线。视频传输也不在局限于视频线的传输距离，还能实现广域网监控录像与门禁管理，乃至延伸至彩信与3G等终端，大大扩展了监控系统与门禁系统的应用领域，并简化了工程实施，符合未来安防领域主流技术发展方向。本文将以国内某公司研发的产品为例，来介绍基于人脸识别和H.264技术的门禁监控系统。

　　系统构成和工作原理

　　前端设备核心是采用DM642处理器开发的嵌入式平台，负责人脸识别、视频压缩、音频压缩和解码。后端服务器采用运行Windows的PC机或者工控机，根据用户的需要可以灵活配置，后端服务器存储录像数据、用户权限、出入记录。前端和后端使用局域网或者广域网连接。

　　前端设备集成了视频采集、读卡器和控制部件。产品形态上有两种，一体式的设备包含视频采集、读卡器和控制部件；分立式设备将控制部件和视频采集、读卡器分开。设备中的两路视频一路用于人脸识别，另一路用于视频监控。人脸识别的视频有可见光和红外线两种。视频压缩遵循H.264标准，并且在压缩过程还可以检测人脸，统一组成UDP数据包传送到后端服务器。后端服务器接受前端发送的视频，进行录像、实时播放和回放，并能接收前端对讲系统进行前后端可视对讲。

　　系统采用ID卡作为用户认证标识，人脸识别认证包含两个过程：建模和确认。建模就是采集人脸模板，并将人脸模板和一个相应的ID/IC卡号登记在系统的数据库中。确认过程：用户出入时刷卡，系统实时采集人脸模板，并根据ID/IC号从数据库中取出先前被登录的模板，根据实时模板和登录模板的比对结果来认证用户身份。用户的登录模板数据和出入权限数据，既可以放在前端设备上也可以集中放在后端服务器上。

　　系统功能

　　1、实时监控

　　系统操作人员在后端服务器上可以集中监视前端实时场景。系统的一个特色是实时监视中可以在画面中看到检测出的人脸。可实现后台人脸查询，比对检索，如系统再集成智能监控布控系统软件，还可实现布控功能。

　　2、录像和录音

　　管理员可以按照需求指定录像通道的帧率、编码质量、录像空间大小、录像触发方式、是否录音。系统能自动管理磁盘空间，执行录像任务。集成门禁和监控后，管理员可以配置更精确的录像任务，比如刷卡后触发录像、开门后录像等。目前系统支持16路的实时连续录像。录像的容量只受配置的硬盘大小限制。

　　3、语音对讲

　　前端和后端具有语音对讲功能。用户在前端能方便地呼叫中心端。中心端可做语音广播。语音对讲功能为远程确认开门、应急处理提供了有力的支持。

　　4、门禁管理

　　系统具有通常门禁系统的管理功能，例如ID/IC管理、授权等等，还能实现多人同时识别、联动等特殊功能。管理员可以在服务器上设置用户的出入权限，也可以在前端设备上设置权限。

　　5、日志

　　前端产生的运行日志可以保存在设备的FLASH中，也可以发送到后端服务器中。服务器上实时显示日志信息，按配置要求给出告警、发送Email或者手机短信。用户可以按输入的条件来查询日志的历史记录和视频录像。

　　6、扩展功能和系统集成

　　系统设计中充分考虑了模块化和灵活性。后端和前端通信、后端数据库管理都有软件开发包。集成商可以将前端设备集成到他们的系统中。后端服务器也能做到定制开发集成其它厂商的设备或者扩展系统业务功能(如添加考勤模块)。

　　系统的应用实例

　　此类可视对讲门禁监控系统(如ISGUARD4.0)已被成功地应用到上海洋山深水港的码头门禁系统中。码头门禁有两类业务功能：一是控制船员登陆，二是控制工作人员登轮。传统的做法是在码头上巡逻，在中心端通过视频监视。采用可视对讲门禁监控系统后具体方案是在码头上设置认证亭子，出入轮船必须经过认证亭子，当有人绕行或者认证不能通过时，系统在前端和后端都有报警提示。门禁系统安装后边检人员只需在出现告警状况下才需要出警。既减轻工作强度、又加强了出入控制的管理力度。

　　结束语

　　可以预见，具有包括：(1)无缝建成门禁、监控与可视对讲；(2)后台可实时看到出入人员人脸记录，以便进行当时确认或者事后查阅；(3)记录下试图冒充进入人员的人脸图像，有利事后取证；(4)联动监控录像与门禁出入事件；(5)一根网线解决监控、门禁、可视对讲的工程工作，容易安装调试……等优点的门禁和监控功能集成系统将会逐渐成为主流设计方案。

　　模块化设计：进行模块化设计不仅可以给生产厂家带来方便，也非常适合实际中的需要。作为基本构件，楼宇对讲在居民家中都安装，一般来说是一次到位，而报警模块根据用户要求再具体安装。模块化设计可以灵活的适用这种模式，减少智能化投入，工程商也愿意接受。

　　统一布线：楼宇对讲与报警系统统一布线，并一并接入到住户室内楼宇对讲主机的接线盘中。从非可视—可视—报警无须再布线，便于系统升级。

　　一线通设计：楼宇对讲和报警系统可以共用同一个数据线(两芯485总线)，减少布线量，便于中心系统集成。但要圆满解决大量楼宇对讲信息与报警信息在一条线路上共同通讯带来冲突的问题，必须统一制定合理的通讯协议。

　　人性化操作设计：报警系统的日常操作(撤布防、紧急报警等等)要面向各个层次用户。例如尽量采用按键式操作，要有明确的指示灯和喇叭提示，在可以的情况下使用遥控器，将日常操作集中在遥控器上，而报警主机对使用者来说是完全透明的。