基于人脸识别技术的智慧社区中智能安防系统的研究

都　毅，姚　文（上海城建置业发展有限公司，上海　200030）

1　技术背景

使用先进的科学技术，建设智能、环保、节能的新社区，是当今社会发展的需要。智慧社区概念的提出就是使用现阶段比较新的物联网技术、云计算技术让社区的生活更加智能化、智慧化，并且能够更好地利用资源，在实现节能的同时又可高效便利地服务社区居民。智慧社区的发展也同样带动了智慧城市的进步，社区的智慧化程度是智慧城市发展水平高低的表现。

门禁控制系统将身份识别技术与门禁安全管理相融合，使用人体的生物特征作为身份识别的技术，是首要选择的安全验证方法。其中人脸识别技术通过使用计算机技术对人脸的特征信息进行提取，对提取的特征信息进行识别，具有更友好、更方便，而且不易遗忘、无法伪造等优点。近几年随着计算机视觉技术的发展，作为研究热点的人脸识别技术有了较为明显的进展，各种算法相继出现，识别效果得到了较大的改善。本文使用生物识别技术中的人脸识别技术，针对智慧社区中智能安防的需要，设计了一套更智能更便捷的系统，在使用方便的同时又提高了管理效率，具有重要的研究价值。

2　基于人脸识别技术的门禁控制系统的设计

2.1　系统结构设计

完整的门禁控制系统是由多个模块组成，各自完成不同的功能，有着不同的职责，便于维护和管理。本文的智慧社区门禁控制系统的设计主要由门禁控制器模块、手机终端模块、服务器模块和人脸识别模块组成(图1)。

图1　门禁控制系统功能结构图

其中门禁控制器模块是系统的执行机构，控制并完成小区入口的开与闭，能对异常信息进行监控和报警，而且能够通过网线与门禁控制系统通讯；手机终端模块是系统的图片采集器，图像经过手机的摄像头采集后，通过无线网络将采集的图片发送至智慧社区固定 IP 地址的后台服务器中；后台服务器模块是整个社区的管理枢纽，对整个社区的安防有着不可替代的作用。门禁控制器后台服务器接收手机终端模块传来的图片，并通过调用人脸识别模块将其识别，识别后的结果发送至门禁控制器，产生相应的动作；人脸识别模块是门禁控制系统的核心，通过人脸识别程序，将手机终端采集来的图片进行识别，并将识别后的结果返回至后台服务器。

2.2　门禁控制器模块设计

本文设计的智慧社区门禁控制系统的整体流程如图2 所示。

图2　门禁控制系统流程图

这一门禁控制系统是将计算机网络技术、微电子和智能卡芯片技术等融合为一体的新型网络门禁控制器，其组成主要由门禁控制系统、电控锁、开关按钮、识别装置及相关配件构成。门禁控制器是整个模块的核心，可以把它当做电脑的 CPU，负责控制各个部件的协调工作，处理电控锁传来的信息和判断门是否关闭等。针对市场上多款产品，结合已有资料，根据需求分析，要求所选取的门禁控制器应具有对出入口的管理功能和控制功能，能够实现双门的单向控制，可以通过与读卡器、门锁、门磁、通讯适配器、门禁管理软件和各种电缆等组成出入口控制系统。管理员可以通过管理软件设定管理权限、通行时间等参数。

控制器本身的所有接口应具有瞬态电压抑制器，可有效保护接口电路，抑制雷击、静电以及各种原因在线路上产生的浪涌电压和瞬态过压。同时控制器中所有触点要有保护电路，确保继电器可以长时间安全可靠地动作，还需要确保控制器长期工作不出现死机的情况。

门禁控制器选择的通讯模式是网络 UDP 通讯，在对门禁控制器网络配置时，需对 IP 地址、子网掩码、网关地址和端口进行设置。

门禁控制器只回应服务器发送的数据，对服务器发送的数据判断处理与否，处理后传递给后台服务器处理操作的状态或对应信息，后台服务器接收后，则本次通讯成功。

2.3　手机终端模块设计

本文设计使用手机终端进行图像采集，对使用门禁控制系统的社区居民来说更方便，而且更贴近日常生活。

对手机终端的开发，本文主要是使用操作系统中提供的相机拍照功能，调用手机的摄像头完成拍照功能，然后将拍完后的照片通过网络发送至固定 IP 的服务器，服务器对发送的照片进行识别处理。

2.4　服务器模块设计

根据智慧社区门禁控制系统的需求分析，需要对服务器设计的基础管理、人员管理、系统设置、人员出入记录查询等用例进行实化，首先设计一组对象在它们之间进行所需要的数据处理，这些对象就可以进行交互，支持用例规定的功能。

2.5　人脸识别模块设计

智慧社区系统是一个多功能复杂度很高的集成系统，后台服务器使用 java 语言，前台为 Flex 语言设计，需要将人脸识别程序进行封装，将其封装为可以供服务器调用的动态链接库。

2.6　系统数据库设计

本系统需对不同的数据进行分类存储和处理，同时还要将其与其他的系统进行兼容，实现数据的共享，针对各种情况有选择地使用数据库，实现对数据的统一管理。

智慧社区门禁控制子系统中涉及很多小的模块，因此在对其功能的实现的时候会设计不同的表，如人员信息表，参数设置表等。

本系统中所涉及的基本数据表有以下几种：系统角色管理表、角色权限管理表、人员基本信息表、人员出入记录表、设备信息表、参数设置表。

3　基于人脸识别技术的智慧社区中智能安防系统的实现

3.1　实现原则

基于人脸识别技术的智慧社区中智能安防系统按照先进性、实用性、可扩充性、规范性原则进行搭建，同时各个模块需要有很好的协同性。

先进性指的是基于人脸识别技术的研究，以深度神经网络为基础，在人脸检测、人脸关键点抓取、人脸识别上广泛应用；通过高清网络摄像头、人脸识别服务器，实时抓拍人群脸部头像信息；通过人脸识别技术，对进入侦测区域的人员进行锁定、分析、识别、预警等，是目前行业发展的先进科技成果。

实用性指的是在基于人脸识别技术的智能安防系统中，在实际场景操作中可以变被动监视为主动监控，变事前处理为事中处理，变繁琐低效的人工查询为高效率的智能录像查询，从而有效地提高了人脸识别的预防等级、效率和管理模式，减少了很多人为工作量。

可扩充性是指系统采集到的人像大数据，算法精度高，复杂环境也擅长处理，产品线全，足以承受 675 万人次/d、20 亿/a 的数据量；人脸识别设备支持集中+分布式架构，可灵活跨网部署。

规范性是指门禁控制器模块、手机终端模块、服务器模块和人脸识别 4 大模块从设计规范上遵循统一的标准，有助于各个系统模块的数据互通和协同工作。

3.2　实现过程

基于人脸识别技术的智慧社区中智能安防系统的实现，首先要搭建系统平台，线下将各个模块串联起来，通过综合布线实现联网，与后台服务器接通；其次，以人脸识别技术为基础，建立出入口控制系统、门禁控制系统、防盗防入侵报警系统，才能够使智能安防的建设有效服务于智慧社区；线上用户通过系统平台不仅可以管理家庭成员的进出，还可以控制来访人员的出入，方便高效，利于管理。

用户首先通过网络平台进行人脸注册，认证通过之后，系统底库会保存用户的信息。当用户通过安装有人脸识别装置的出入口时，设备会自动捕捉人脸，进行识别分析，与之前存入系统底库信息进行比对。如果核实确认，则予以通行。进行实名认证为业主的用户，通过手机操作系统可以增加家庭成员、管理来访人员，对他们的出入记录进行跟踪。

其他防盗防入侵报警系统、保安巡更系统、车库综合管理系统这些子模块均可以加入人脸识别的装置，构建完成后，再通过统一的平台把数据整合到一起，从而实现智慧社区智能安防系统的建设。

4　结　语

智慧社区是未来社区的发展趋势，也是智慧城市的基本组成单元。构建智慧社区集成服务系统——基于人脸识别技术的智慧社区中的智能安防系统，以服务社区居民为宗旨，为居民提供安全，便捷的智能化方案，全方位地满足居民的生活需求，提高社区智能化程度，为智慧城市的建设奠定基础。