本文為大家總結(jié)了人臉識別技術(shù)在安防領(lǐng)域應(yīng)用的完整流程，以及產(chǎn)品設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)。其中包括：如何獲取最佳圖像，如何進(jìn)行設(shè)備對接等經(jīng)驗(yàn)。

圖像獲取是人臉識別的第一步，人臉識別項(xiàng)目中圖像來源主要依靠各類監(jiān)控相機(jī)，圖像質(zhì)量很大程度會影響人臉識別的準(zhǔn)確率。當(dāng)算法無法短期內(nèi)優(yōu)化時(shí)，可以從提升采集圖像的質(zhì)量入手提高人臉識別的準(zhǔn)確率。圖像質(zhì)量與采集設(shè)備和采集環(huán)境密不可分，本文圍繞相機(jī)選擇與架設(shè)、相機(jī)接入兩個(gè)主題展開，撰寫了圖像獲取的相關(guān)要點(diǎn)。

一、相機(jī)選擇與架設(shè)

1. 選擇合適的相機(jī)

相機(jī)的性能決定了圖片質(zhì)量的上限，因此相機(jī)的選擇作為人臉識別的第一步至關(guān)重要。需要根據(jù)不同的使用場景來選擇。

戶外遠(yuǎn)距離人臉識別，建議選擇具有逆光調(diào)節(jié)（寬動(dòng)態(tài)）、200萬像素以上的一體相機(jī)，需要考慮到相機(jī)的防雨、防霧、夜視能力。

如果項(xiàng)目對人臉抓拍圖片質(zhì)量要求較高，則可選擇專業(yè)的人臉抓拍機(jī)。

2. 鏡頭的選擇

相機(jī)鏡頭焦距決定了相機(jī)的成像距離，大多數(shù)項(xiàng)目型相機(jī)需要自配鏡頭，下圖展示了焦距大小與識別范圍之間的關(guān)系。注意焦距與識別范圍成正相關(guān)。

圖1

3. 相機(jī)的架設(shè)

即使選擇了效果最佳的相機(jī)和鏡頭，也需要架設(shè)得當(dāng)才能發(fā)揮其最佳效果。于是我們需要事先計(jì)算出最合適的架設(shè)高度和俯視角。

圖2

從圖2不同角度拍攝的人臉效果對比可知，不同的拍攝角度獲取的人臉效果互有差異，而按照人臉采集的慣例，通常是采用水平拍攝的方式最大程度獲取目標(biāo)人員的正臉，如身份證照片的采集。

俯仰角

人臉攝像機(jī)在安裝時(shí)要求水平面上位于通道中軸線上（水平無偏轉(zhuǎn)），并垂直面上有一定的俯視角度以照顧不同高矮人員經(jīng)過時(shí)能正常抓拍，避免一前一后通過抓拍區(qū)域時(shí)后方人臉被遮擋，俯視角度α 要求保持在 10°±3°。

架設(shè)高度

圖3

如圖3所示，推薦俯視角α為10°，攝像機(jī)視角中軸線延伸到人臉下頜位置，保證人臉處于畫面中心區(qū)域，取成年人下頜以下的平均高度為 1.5 m（頭部長 0.2 m），可得:

L=tan(10°±3°)×D(4)·1

H=L+1.5=tan(10°±3°)×D+1.5 (5)

例：室內(nèi)相機(jī)可視距離為6m，則算得H為2.5m，即相機(jī)應(yīng)該架設(shè)的高度為2.5米，如圖4所示。

圖4

架設(shè)環(huán)境

• 攝像機(jī)鏡頭至人員通道出入口中間空曠、無遮擋；
• 聚焦清晰，光照均勻，特別注意避免逆光、側(cè)光，必要時(shí)進(jìn)行補(bǔ)光；
• 人臉大小80像素以上(雙眼距離大于40像素)；
• 人臉的俯仰角度在15度以內(nèi)，左右角度在30度以內(nèi)。

調(diào)整鏡頭

調(diào)整鏡頭的目是獲得合適的觀察寬度。攝像機(jī)像素的大小決定了設(shè)備可觀察畫面寬度的范圍，觀察寬度過大會導(dǎo)致人臉抓拍圖片模糊，所以一個(gè)合適的觀察寬度十分重要，人臉寬度像素宜大于120，瞳距像素宜大于40。

如表1，統(tǒng)計(jì)了不同像素的最佳觀察寬度：

表1

例：按照人像識別要求，人臉橫向像素點(diǎn)宜在 120 以上，1080P 攝像機(jī)全幅畫面橫向像素點(diǎn)為 1920，成年人臉的橫向平均寬度為 0.16 m，場景寬度（V）計(jì)算公式為：

圖5

二、相機(jī)接入

大部分人臉識別的場景，是建立在對實(shí)時(shí)視頻流（圖片流）的基礎(chǔ)之上，例如你想檢測一個(gè)攝像機(jī)實(shí)時(shí)畫面中的人臉，平臺就需要先獲取相機(jī)的實(shí)時(shí)視頻流（圖片流），這就涉及到了平臺與相機(jī)等設(shè)備對接的問題。

前端相機(jī)與平臺之間是通過網(wǎng)絡(luò)連接的，如果想實(shí)現(xiàn)對接，就需要平臺滿足相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。

1. 什么是網(wǎng)絡(luò)協(xié)議？

網(wǎng)絡(luò)協(xié)議為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)或約定的集合。

例如，網(wǎng)絡(luò)中一個(gè)微機(jī)用戶和一個(gè)大型主機(jī)的操作員進(jìn)行通信，由于這兩個(gè)數(shù)據(jù)終端所用字符集不同，因此操作員所輸入的命令彼此不認(rèn)識。

為了能進(jìn)行通信，規(guī)定每個(gè)終端都要將各自字符集中的字符先變換為標(biāo)準(zhǔn)字符集的字符后，才進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)傳送，到達(dá)目的終端之后，再變換為該終端字符集的字符。

2. 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的結(jié)構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分為很多種，例如TCP/IP協(xié)議、IPX/SPX協(xié)議、NetBEUI協(xié)議等。相機(jī)對接用到的是基于TCP/IP的四層網(wǎng)絡(luò)，下三層由網(wǎng)卡、驅(qū)動(dòng)、操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，研發(fā)只需要依據(jù)設(shè)備的用途開發(fā)應(yīng)用層的協(xié)議。

圖6

3.?通過協(xié)議接入相機(jī)

平臺對接相機(jī)的目的是獲取相機(jī)的實(shí)時(shí)視頻流（普通相機(jī)）或圖片流（人臉抓拍相機(jī)），所以需要開發(fā)相應(yīng)的流媒體服務(wù)協(xié)議，常用的視頻流媒體協(xié)議有RTP、RTSP、RTCP等，一般相機(jī)通用的協(xié)議為RTSP，人臉抓拍機(jī)一般支持FTP。

除此之外還需要在應(yīng)用層設(shè)計(jì)添加相機(jī)的入口，需要用戶手動(dòng)填寫相機(jī)的IP地址、端口、用戶名稱及密碼等。

以上就是系列文章的開篇-圖像獲取的相關(guān)內(nèi)容，后續(xù)文章還將會介紹建立人臉庫、建立人臉識別任務(wù)、人臉比中聯(lián)動(dòng)、人臉數(shù)據(jù)管理相關(guān)內(nèi)容，歡迎關(guān)注公眾號“陽春白雪”與我交流圖像識別相關(guān)內(nèi)容。

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題圖來自Unsplash，基于CC0協(xié)議