公安人像比对应用的建设与探索

近年来，随着人脸比对技术的不断发展，苏州公安自2014年起开始着手探索人脸比对技术在公安实战中的应用。在建设过程中，我们不断摸索这一新兴技术与公安实战的结合点，认真研究如何在现有技术条件下实现其效能的最大化，在反恐维稳、打击防范等方面取得了令人瞩目的成效。

人脸比对，是指给定一个场景的静态图像或动态视频,利用存储有若干已知身份的人脸图像的数据库验证和鉴别场景中单个或者多个人的身份；人像比对，是指对包含了全身体貌特征的图片或视频对象实现计算机全自动比对识别。

对公安而言，以应用价值衡量，人像比对要大于人脸比对。人脸比对技术相对成熟，已经可以实现计算机全自动比对，并应用于实战。人像全自动比对技术尚不可靠，因此目前的公安人像比对工作模式应该是计算机与人工相结合，其中计算机负责识别并截取视频或图片中的人像，并按时空组织存储，提供人工比对检索的方法或途径。

上述技术在公安实战中的典型应用系统包括静态人像比对系统和动态人像卡口系统。

静态人像比对与动态人像卡口的区别，表现在以下几个方面：

1. 从应用的网络环境看：静态人像比对应该是工作在公安内网上的；动态人像卡口一般是工作在视频专网或互联网上。

2. 从数据来源看：静态人像基础库人像资源主要来自于公安自建的业务系统，包括常口、暂口、出入境等要求采集人像的业务系统；动态人像卡口基础库的人像资源主要来自社会面监控。

3. 从基础库对象来看：静态人像基础库中的人像一般来说身份是明确的，并带有一系列的业务属性标签，如在逃、涉毒、重大刑事犯罪前科等；动态人像基础库的人像一般来说在采集时是未知的，动态人像卡口系统有一项重要工作就是要依托其他数据资源，通过各种自动或非自动的处理流程，来明确这些人像的身份信息。

4. 从应用模式来看：静态人像比对主要通过人像的1：N来进行目标对象的身份识别或身份核实；动态人像卡口主要通过人员身份识别、频繁人像分析、人像轨迹分析等实现实时布控预警、嫌疑人轨迹分析、社区人员分析、阵地控制等业务，如表1所示。

静态人像比对和动态人像卡口是基于相同算法引擎下的自动化生物识别技术的不同应用系统。这两者是密切相关的。

首先，静态人像为动态人像提供人员身份核查的基础数据，通过静态人像比对，可以快速对动态人像卡口中截取的人像进行身份识别，从而为频繁人像分析和人像轨迹分析提供数据基础。

其次，动态人像卡口采集到的人像信息也是静态人像系统的重要数据资源。动态人像卡口的建设和应用，实际上也是公安大规模人像采集的开端。动态人像卡口截取的人像照片，经人员身份核查完毕后，如果能明确身份的，那么这个数据就成为静态人像比对系统最鲜活的人像资源。

苏州公安自2014年开始开展静态人脸识别比对系统建设。通过优化系统设计、优选系统算法建立了静态人脸识别系统。该系统具有比对速度快、比对准确率高、低质量照片适应性强等特点。较突出的系统性能表现为：

·比对速度快，千万级人像检索可以达到秒级响应；

·比对精度高，证件照的首位命中率达到95%以上；

·低质量照片识别能力强，图3所示为实战中比中的低质量照片。左边是通过监控获取的模糊非正面人脸，右边为比中的人像照片。

2015年6月，系统正式上线运行，仅半年时间，就通过追逃分析，抓获了17名漂白身份或冒用他人身份证的全国在逃人员。通过人像比对，直接明确嫌疑对象身份，协助破案158起，抓获嫌疑人61名。

2016年，我们不断推动实战应用，持续完善系统性能，利用这一手段，协助抓获在逃人员44名，协助破案1080起，抓获682人。静态人像比对迅速发展成为一种对侦察实战具有重大支撑能力的技术手段。

总结建设和应用历程，该系统应用能够取得如此明显的成效，主要得益于以下几点：

（一）建立一套科学的比对算法性能评估体系

尽管国际上对于人像比对性能测试有很多标准的测试库和测试流程，但这些测试库普遍存在测试集太小、测试指标与实战需求不符、测试集主要由外国人构成，缺乏应用针对性等问题，对于苏州公安并不适用。在公安部第一研究所的帮助下我们建立了一套科学合理的算法性能评估办法。通过300万张照片建模入库测试比对引擎的入库率和建模速度；通过9组不同类型的5400张照片比对测试引擎的首选和N选识别率和比对速度；通过3600张证件照测试系统的报警准确率。

通过测试，一是确保了团队算法的原创性；二是确保了识别算法与应用模式相适应；三是确保了识别算法与本地人像相适应。

（二）采用分层设计的建设理念

我们在建设实践中将一个传统的静态人像识别比对系统根据其功能划分，分为三个逻辑层面：一是从业务系统中定期抽取和管理人像照片及对应的身份信息和业务属性标签信息；二是比对识别引擎的部署和建模；三是前端UI开发建设。各层由不同的开发商分别建设。在底层建立了静态人像基础库，负责从治安、人管、出入境等业务系统抽取汇聚人像照片和业务属性标签，并建立每日更新机制，通过数据总线为比对引擎提供照片下载、信息查询等服务；中间层由识别算法厂商负责人像建模和识别引擎的维护更新，并对上提供比对服务；上层由第三方根据实战要求开发建设用户界面，系统分层示意图如图4所示。

分层开发建设，主要有以下几个优点：一是极大的提高了系统部署的效率；二是使多比对引擎部署成为可能；三是极大的提高了系统部署的灵活性，PC端、移动端应用和不同应用需求的系统可以随需部署；四是加强了基础数据的安全性，底层人像基础库管理照片对应的人员信息和业务属性标签信息，对上层服务时仅提供每张照片的唯一随机散列码，降低了公安业务信息泄露的风险。

（三）加强区域资源共享和识别引擎的迭代更新

影响人像比对成效的主要因素是核心算法引擎和后台数据源。分析后台比对日志可以发现大量清晰正面照未比中的情形。因此我们对这些照片进行归类整理，对于有对应人像但未比中的照片，交由引擎强化学习训练，对于面部非常清晰仍未比中事后反查没有数据源的照片，我们着力加强数据源扩充工作、并持续推进区域资源共享，特别是实战中，我们发现入所审查采集的照片，由于其业务属性标签的指向性，对实战工作的支持度较大，应该成为数据共享应用的重要方向。

（四）切实加强面向基层的推广应用

系统建成后，为了推动系统大范围落地应用，采取了以下一些措施：一是通过情报民警培训班、分局专题培训、科信服务队等形式开展了多场景培训，累计培训40余场1200人次；二是在市局视频图像综合应用门户主页开辟了人像去库存模块，要求各地将历年未破但有清晰照片的案件上报，由科信处负责应用全国人像资源开展比对；三是建立人像比对成功案例上报模块，督促各单位上报成功案例，并根据案例上报，开展年度信息化比武竞赛；四是开展图像应用达人评选，将应用积极性高、应用成果显著的个人评为应用达人；五是针对后台数据进行深入分析，将发案较高但应用较少和应用较多案例上报较少的派出所列为重点督导对象，上门开展督导培训。

通过这一系列的举措，在信息化建设部门和实战应用单位间，建立起了一种良性互动，互相促进的应用氛围，系统中存在的问题和不足可以快速得到解决，应用中的需求可以得到持续响应，确保了系统应用落到实处，从而产生了源源不断的战果，战果宣传又刺激基层应用，逐步将使用静态人像比对培养形成新的侦察习惯。

动态人像卡口建设及应用涉及面非常广，内涵也非常丰富，苏州公安在开展静态人像比对系统的同时开展了动态人像卡口建设，进行了大量测试、试点应用，并进行了阶段性的总结，逐步形成了关于整个动态人像卡口体系的建设思路。

（一）系统架构

一个动态人像卡口系统，包含了前端建设、网络架构、安全设计中心汇聚、自动化建模分析和大规模数据挖掘等工作，其核心内容是要解决地市级在大数据背景下如何存储和充分利用动态人像资源服务公安实战的问题。主要是要做好三方面的技术设计：

1. 设计面向地市级人像资源汇聚的路人库，形成有效可靠的数据组织，核心问题是要回答哪些人像数据需要长期保存、在线应用的问题；

2. 设计海量人像资源的汇聚、清洗、筛选、处理和分级应用技术架构；

3. 设计针对海量人像资源的存储检索机制和涉及内外网数据交换和应用的安全机制。

（二）前端建设

在公安实战中，姿态、表情、光照、装饰以及摄像头角度等因素对人像识别的影像较大，为了便于采集清晰的人脸人像，前端摄像机的架设要充分考虑光照、角度、清晰度、安全等因素。前端建设的几个最低要求指标如表2所示。

前端建设是整个体系性能保障的第一个环节，因此，前端建设应该务求在条件允许的前提下，尽可能的提高标准。

（三）资源规划

在基础规划方面，动态人像卡口需要的硬件多，涉及到公安网、视频专网、互联网以及各网络之间的安全接入，因此需做好硬件储备、网络规划和安全边界设计。

（四）功能设计

动态人像卡口其本质就是围绕人像组织各类数据，是静态人像比对系统一人一档在时空上的拓展。设计中的动态人像卡口系统应该具备的功能包括：

1. 动态人像的身份识别与固定：通过各种手段和数据资源，以自动或手动形式确认前端监控获取的人像的真实身份。

2. 动态人像的结构化描述：通过计算机，自动化识别前端人像的衣着颜色、身高、性别、年龄等结构化信息。

3. 基于文本的检索：通过姓名、身份证号、结构化信息和时空信息进行精确或模糊检索。

4. 基于人像的检索：基于人像以图搜图或以图搜视频。

5. 分级检索：根据系统安全策略控制检索的范围和反馈的信息。

6. 全网布控与预警：根据安全策略，精确布控到指定监控并按预定要求将预警信息反馈给处置人。

7. 频繁人像的分析与定制推送：针对指定的空间位置和时间区间，分析频繁活动人员。

8. 人员轨迹的分析与检索：基于姓名、身份证号或人像信息自动化或人工检索其活动的时空轨迹。

9. 大数据分析挖掘：基于人像建模和其他业务数据的关联分析，为实战工作提供精准的数据支持。

其中，身份识别、结构化描述是整个体系功能的基础支撑；人像和文本的分级检索、全网布控预警是基本功能；频繁人像和人员时空轨迹分析是核心能力，使大数据分析挖掘精确支撑实战成为可能。依托上述系统功能，各级公安实战部门如何充分利用既有技术手段，发掘和形成行之有效的技战法，是动态人像卡口建设衍生出的软科学研究课题，对整个体系的可持续发展具有至关重要的作用。

苏州公安分别在两个分局开展了动态人像卡口系统的建设和应用，在一个地铁站实现了动态人像卡口的覆盖，重点测试系统的识别、布控、比对预警等性能；在超市、重点小区等人流密集场所布设了26套前端监控设备，将全国在逃和扒窃前科人员，共计18万人像作为布控源，通过实战测试比对预警的指令下达和现场处置等工作机制。经过1年左右的实践检验，关于动态人像卡口的应用总结了一些经验性的结论：

1. 点位选择应充分考虑应用需求，特别是当比对预警作为主要应用手段时，点位选择应充分考虑潜在目标对象出现的可能性。在轨道的测试中，我们将上岗执勤的40名辅警的人像信息输入了比对预警库，在测试中得到了高达90%的预警准确率，但是，在后续实战测试中，以在逃人员作为布控对象，持续的一周内却没有得到一起准确报警，使我们认识到，实战中的卡口预警准确率=测试准确率*潜在对象出现的概率。当潜在对象出现概率很低时，预警准确率也会变得非常低，甚至失去实战意义。因此，当比对预警作为卡口主要应用模式时，选点就要充分考虑这一问题。

2. 单纯将动态人像卡口应用于比对预警，系统整体效能较低，难以推广。在实战中，我们投入了大量人力物力，包括了软硬件投入和专职巡防支撑力量，来确保预警指令的下达和落实。经过近一年的应用，抓获了9名在逃人员，布控超市的扒窃案件发案率下降了50%。但是，综合评估投入与产出，我们感觉，整体成本较高，投入产出效益与预期还有差距。

3. 针对比对预警不应局限于现场处置，而应考虑现场处置与事后处置相结合，充分利用现有侦察资源，实现人像卡口的效益最大化。布控应该遵循小范围布控、小规模布控、谁布控谁处置的一般性原则，尽可能降低系统运营的总体成本，特别是用于处置的人力成本。

基于以上三点认识，参照前几年在车辆卡口上的成功应用经验，我们认为布控与预警比对是动态人像卡口的重要应用模式，但是，应该只是应用的一小部分，动态卡口的其他应用模式包括：阵地控制、社区管控、数据关联分析等，主要关注点应聚焦于人像轨迹的研判和频繁人像的分析，从而为侦察破案提供全新的数据支撑。

以阵地控制为例，在二手手机市场布设人像卡口，利用犯罪分子销赃时警惕性较低的特点，捕获嫌疑人人像和Wi-Fi 信息，可以使公安对于销赃渠道的控制能力得到大幅度提升；在社区管控方面，通过对小区频繁人像的时空分析，就能大致掌握小区居民的入住情况及对应的活动规律，从而使社区民警在新技术支撑下获得了足不出户就能走千户访万家的能力；在轨迹研判方面，通过人员轨迹的检索和研判，与车辆卡口轨迹相关联，可以实现整个社会面人车轨迹的融合，从而使研判民警对对象轨迹得以全面掌控；在侦察防控方面，根据民航、铁路的订票信息，可以提前锁定即将到来的重点人员或关注群体，通过在车站空港的卡口布控，对这些对象轨迹先期掌握，从而在猫鼠博弈中牢牢占据主动。

总之，人像卡口应用具有非常广阔而激动人心的前景，这项新兴技术在公安的逐步应用与发展完善，必将极大的提升公安在社会面防控、侦察破案、情报研判等各方面的能力，为公安实现大数据条件下的颠覆式发展提供全新的思路。

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