03 мая 2012
Биометрическая система видеоидентификации
Андрей Хрулев
начальник отдела биометрических и комплексных
систем безопасности группы компаний
«Техносерв», г. Москва
Журнал «Автоматизация зданий» апрель № 2 (53) 2012
Одна из наиболее значительных проблем в обеспечении безопасности в местах большого скопления людей связана с необходимостью своевременного выявления граждан с агрессивным и странным поведением. Это особенно важно при проведении спортивных мероприятий, где могут быть болельщики, ранее уличенные не только в нарушении порядка, но и в подстрекательстве к массовым потасовкам на территории стадионов. В соответствии с законом заранее отказать в посещении спортивных мероприятий таким посетителям не представляется возможным, однако знать службе безопасности об их появлении на мероприятии бывает весьма полезно. Это позволит осуществлять дополнительный выборочный досмотр этих лиц, а также мониторинг их поведения во время прохождения соревнований. Обычное визуальное выявление агрессивных болельщиков в потоке людей крайне затруднено и требует наличия штата высококвалифицированных специалистов в области портретной экспертизы. Но современные информационные технологии тоже не стоят на месте. Сегодня хорошие результаты демонстрирует применение на объектах транспорта и в системах контроля доступа биометрических систем идентификации личности, которые позволяют автоматизировать процесс обнаружения потенциально опасных граждан. Одна из них, полностью российская разработка биометрической системы для автоматической идентификации личности по видеоизображению лица в потоке людей - «Каскад-Поток» была представлена в 2011 году компанией «Техносерв».
Сразу отметим, что задача успешной интеграции биометрических решений в работу служб безопасности сложных объектов может быть решена только при комплексном выполнении ряда условий:
- При формировании и своевременном обновлении баз данных, содержащих сведения о потенциальных нарушителях правопорядка при проведении мероприятий;
- При создании единой информационной инфраструктуры, обеспечивающей оперативный доступ к базам данных служб безопасности стадионов, многофункциональных комплексов (МФК), а также органов обеспечения правопорядка;
- При интеграции различных контуров систем безопасности объекта (для стадиона видеонаблюдение в досмотровых зонах, видеофиксация на трибунах арены, видеомониторинг на транспортных узлах, прилегающих к стадиону, контроль доступа в помещения стадиона и др.);
- При создании комплексной системы видеоконтроля на территории объекта, основанной на современных методах видеоаналитики и биометрической идентификации личности.
«Каскад-Поток» как комплексная биометрическая система идентификации личности включает в свой состав несколько обязательных контуров безопасности.
Первый контур обеспечивает первичный мониторинг – выявление в толпе болельщиков потенциальных нарушителей. При этом он должен осуществляться заблаговременно до прохода через досмотровые зоны стадиона (например, в очереди на проход к стадиону или перед входом в МФК). На этапе первичного мониторинга система обеспечивает скрининг-отбор по массивам информационных баз нарушителей и фиксацию (передачу) этой информации в оперативной базе данных, что позволяет значительно повысить эффективность идентификации личности в досмотровых зонах, поскольку в момент прохода потенциального нарушителя информация о нем уже будет находиться в терминалах досмотровой зоны. Так при размере базы данных разыскиваемых персон порядка 10 тысяч человек эффективность поиска возрастает в 1,5-2 раза, в первую очередь за счет снижения ошибок идентификации.
Ключевым моментом работы первого контура идентификационной системы является обнаружение лица – этап, на котором система автоматически выделяет (детектирует) в потоке видеокадров или на фотографии лица людей (рис.1), причем диапазон ракурсов и масштабов лиц может значительно варьироваться. Совершенно не обязательно, что все выделенные лица будут распознаны (как правило, это и не возможно), но обнаружить максимальное количество лиц в потоке и, при необходимости, разместить их в архиве крайне полезно.
Рисунок 1 Примеры обнаружения лиц в системе «Каскад-Поток»
Качество работы идентификационной системы на этом этапе принято характеризовать вероятностью обнаружения лица. Для современных биометрических систем, работающих в условиях потока людей (например, на спортивных объектах), значение вероятности обнаружения лица составляет от 95% до 99%.
Второй контур обеспечивает идентификацию в досмотровых зонах, в ходе которой осуществляется непосредственно распознавание лиц посетителей и их сверка с базой данных потенциальных нарушителей. С целью повышения эффективности идентификации личности в досмотровых зонах должны быть созданы специальные условия регистрации, обязательно включающие в себя:
- организация направленного потока посетителей за счет установки рамок металлоискателей, ограничителей прохода, турникетов и других приспособлений, обеспечивающих возможность кратковременной остановки для индивидуальной фиксации лица каждого посетителя, при этом в современных биометрических системах достаточно появления лица человека в поле зрения камеры на незначительное время (как правило, это не более 1 секунды);
- установка видеокамер для фиксации так, чтобы угол отклонения изображения зафиксированных лиц от фронтального положения был не значителен, не более 10-20 градусов. Выполнение этого условия может быть просто достигнуто установкой камер на некотором удалении от зоны прохода в 8-10 метров от рамки при высоте подвеса камеры от уровня пола примерно на 3 метра;
- обеспечение необходимого уровня освещенности в области зоны прохода, которая должна быть не менее 50 люкс. При этом важно отметить, что биометрические системы достаточно чувствительны к наличию значительной асимметрии освещенности лица, поэтому пространство фиксации должна быть освещена рассеянным ровным светом.
- обеспечение требуемого изображения фиксируемых лиц (расстояние на цифровом изображении между зрачками глаз должно составлять не менее 90 пикселей), что достигается достаточно просто за счет установки цифровых камер высокого разрешения 1–3 МПикс.
Ключевым моментов работы второго контура, помимо обнаружения лица, является непосредственно распознавание (рис.2), на котором производится сравнение обнаруженного в потоке лица, с массивом лиц, хранящихся в базе данных. В простейшем случае сопоставление осуществляется простым перебором всех лиц и оценкой меры их схожести. На основании полученных оценок и их сопоставлении с заданными порогами принимается решение о наличии или отсутствии идентичной личности в базе данных. В современных идентификационных системах сопоставление осуществляется по сложным оптимальным схемам сравнения, обеспечивающим скорость сопоставления от 10 000 до 200 000 сравнений в секунду и более.
Рисунок 2 Распознавание лица в системе «Каскад-Поток»
Третий контур отвечает за мониторинг зрителей непосредственно на стадионе или МФК с помощью камер службы безопасности, когда происходит фиксация лиц нарушителей и их сверка с оперативной базой данных. Такой мониторинг может осуществляться как с помощью стационарных камер, установленных на стадионе (МФК), так и с использованием мобильных камер переносимых сотрудниками службы безопасности. Что позволяет, с одной стороны, автоматически фиксировать лица и сохранять в базе данных лица всех нарушителей правопорядка, а с другой стороны, пополняя оперативные базы данных, задерживать таких нарушителей на выходе и пресекать их последующее проникновение на спортивные объекты.
При полной интеграции нескольких контуров системы идентификации с существующей системой видеонаблюдения должна происходить их взаимная увязка как на уровне получения видеопотока, так и при формировании видеоархива. Кроме того, биометрическая система может быть встроена в действующую систему контроля и управления доступом, что позволит контролировать попытки несанкционированного проникновения в служебные помещения стадиона или МФК.
В настоящее время предлагаемое решение многоконтурной идентификации личности реализовано компанией «Техносерв» в биометрической системе автоматической идентификации личности по видеоизображению лица «Каскад-Поток». Данный комплекс функционирует в составе интегрированных систем безопасности на базе нескольких крупных транспортных узлов, обеспечивая возможность быстрого поиска лиц, представляющих оперативный интерес для правоохранительных органов. При этом система позволяет выявлять интересующих лиц в полностью автоматическом режиме с вероятностью 92-95% при проценте ложных срабатываний не более 0,4%.
