轨道交通解决方案

预处理
手机 APP
发送人脸特征值 与用户身份信息
蓝牙网关
人脸识别 终端
人脸识别 终端
2019(第三届）上海国际城市轨道交通建设高峰论坛--内部资料，仅限交流学习使用
通行
1:1
比对
采集
发送验证结果
发送控制命令
人脸检测
人脸识别 终端
上位机
闸机
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技术特点
人脸识别技术是一种以人体脸部特征为基础，识别身份的高新技术手 段。利用摄像头采集人脸的相关图像，并根据脸部的本质特征处理生成面 纹编码（人脸特征值）保存至档案库，在识别比对时，需抵抗光线、皮肤 色调、面部毛发、发型、表情和姿态的变化，从百万人中辨认出一个人。
随着计算机技术的发展和互联网的普及、各个领域的对信息化交流过 程中的身份认证提出了更高的要求，因为具有非接触识别、稳定、高效、 以及系统硬件成本低的特点，生物识别技术中的人脸识别已成为身份认证 领域的重要研究课题。
3
票机关系
4
数据特征
凭票乘车
进站打卡（写标签） 出站读卡回写扣费
支持离线工作
5
硬件结构
需票卡回收模块
人脸识别过闸
人脸库越大，比对时间越长
人脸代替车票
进站录入（读取人脸） 出站录入比对
在线比对即时扣费 离线比对延迟扣费
需人脸识别模块
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过闸流程
人脸注册
蓝牙网关
人脸识别
识别
终端
特征值计算云 注册
乘客 手机
上Leabharlann Baidu机
闸机
预处理
通行
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注册
上传人脸图像
人脸注册
手机 APP
返回 特征值
特征值 计算云
特征值 计算云
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蓝牙网关预处理模式优点
缩小比对库， 提高比对速度
和识别率
不依赖AFC网 络，可以脱网
比对
可兼容多家算 法，避免算法
垄断
终端不保存客 户照片，保护
个人隐私
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1
N
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比对方式
二、蓝牙网关预处理 利用移动软件以及人脸识别系统， 采集并存储用户
人脸特征值，过闸前手机APP通过UUID（通用唯一识别 码）与蓝牙网关建立信道，蓝牙网关通过TCP协议 socket服务向闸机传递乘客的人脸特征。 摄像头收集分 析乘客的面部信息与特征，1:1动态比对特征值，匹配通 过后放行。
在数据传输过程中，消息内容除人脸特征信息外，还可 添加算法标识以兼容不同供应商的识别终端和特征计算云； 消息内容中的用户标识和票务数据等信息，终端设备可按现 有业务流程将用户的进站或出站信息上传至ACC匹配OD交 易，进行扣费和清分。
…… 发起方标识码 接收方标识码
…… 特征值 公钥 …… 身份ID 识别类型 数据域 ……
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神经网络法
神经网络算法实质就是人工神经网络，其在人脸识别中的应用有很 长的历史，它有其特殊的适合于人脸识别的优势。
神经网络的人脸识别方法优点： （1）避免了人工设计特征提取方法； （2）通过对大量数据的分类训练过程，神经网络能够“学习” 一些与人脸特征提取和特征分类相关的规律和规则； （3）它的并行处理信息方式更有助于利用硬件提高识别速度。
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比对方式
一、静态库联机 将所有特征值存于后台数据库中，当人走近识别设备时，摄入人脸图
像并计算特征值，再与后台数据库中特征值进行匹配比对，匹配通过后放 行。
问题： 1、需要有良好的网络保证； 2、特征库超过30万，比对时间需要数秒钟， 不能满足大客流进出站要求。
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应用场景
●乘车效率高 ●可先乘后付 ●易运营维护
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人脸识别过闸与传统票卡过闸对比
序号
1
对比项目
通行能力
传统检票过闸
≥40（有票卡回收）
2
人票关系
应用流程
1、注册：建立人脸档案库，将用户人脸特征信息和用户的相关 信息建立绑定关系，如用户的身份信息、证件信息、支付结算手 段等； 2、识别：人脸图像提取，即通过摄像机采集获取人脸图像； 3、对比：将获取的人脸图像与人脸档案库进行比对，并输出比 对结果。
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特点总结
人脸特征值在AFC系统的应用中，其作用是 身份验证，与二维码的公钥起相同功能，在业务 数据上可以做到互通，将“脸”、“码”和“人”绑定。 即使用人脸识别进站后仍可使用二维码出站，反 之亦然。
此方式可以提高AFC系统应用人脸识别技术 后整体的稳定性，为新技术的大规模应用奠定了 基础。
系统架构图
扩展内容 ●蓝牙网关接入终端设备网络 ●ITPS扩展外部接口连通人脸 识别服务器以计算特征值
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业务数据传输
人脸识别模块通过网线接入 AFC 系统车站工业环网， 接受蓝牙网关发送的消息，提取人脸特征信息，并将比对结 果通过串口返回终端设备。
识别算法
人脸识别通常包含几何特征法、特征脸法、模板匹配法、神经网络法等。 几何特征法：提取各个器官和轮廓的几何特征，计算矢量的欧式距离。识 别过程简单，光照影响较弱，但对表情姿态变化敏感，仅描述结构关系， 缺少细节表达。 模板匹配法：比几何特征法准确率高，但需要设计参数模板，且运算量较 大。 特征脸法：将高维人脸像素矩阵映射到低维特征空间，以低维特征向量作 为识别依据，识别准确率受样本限制，易受光照和姿态变化的影响。
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