趙 帥，王 玥，王 欣，劉 冠，詹紅梅

（1.北京大興國際機場，北京 102604；2.廈門瑞為信息技術(shù)有限公司，福建 廈門 361004）

安全是民航業(yè)永恒的主題，門禁作為機場空防安全的第一道防線，是機場技防體系的重要組成部分。門禁報警主要分為強迫進入、超時開門、尾隨進入等[1]。其中，強迫進入和超時開門報警，以成熟的物理硬件配合嵌入式程序結(jié)合后臺軟件，現(xiàn)已實現(xiàn)高可靠性應(yīng)用。尾隨進入報警技術(shù)在閘機領(lǐng)域已成熟應(yīng)用，但在機場門禁管控體系中未得到有效應(yīng)用，機場管理單位對門禁防尾隨功能的需求日益迫切[2]。

1 北京大興國際機場登機口門禁通行現(xiàn)狀及分析

登機口是旅客從候機區(qū)登上航空器的必經(jīng)通道，是連通機場航站樓與飛行區(qū)的通行路口之一。登機口門禁為跨區(qū)域門禁，是機場控制區(qū)空防門禁的重要組成部分。對登機口區(qū)域通行員工進行識別和記錄，防止未經(jīng)授權(quán)人員進入，對保障機場管制區(qū)的空防安全起到至關(guān)重要的作用[3]。

北京大興國際機場登機口區(qū)域門禁，對員工采用刷取控制區(qū)通行證（CPU卡）后輸入個性化密碼的復(fù)合通行權(quán)限驗證，以規(guī)避“認卡不認人”的情況，但在實際使用過程中，此方式仍無法規(guī)避卡及密碼被盜用的風(fēng)險。現(xiàn)有刷取CPU卡后輸入密碼的通行方式，屬于機械式的識別方式，可以從一定程度上規(guī)避“認卡不認人”的情況，但無法根據(jù)人體生物特征的不同而識別人的身份，也無法識別出實際通行人數(shù)，存在卡被盜用、尾隨進入無法及時發(fā)現(xiàn)的問題，存在著較大的空防安全隱患。如何解決該問題，成為登機口通行的研究重點。

2 技術(shù)分析及尾隨預(yù)警方案設(shè)計

2.1 人臉識別技術(shù)的應(yīng)用

人臉識別技術(shù)是一項非常先進的生物識別技術(shù)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種場合，其中包括門禁系統(tǒng)。門禁系統(tǒng)是保障人員安全和財產(chǎn)安全的重要手段，而人臉識別技術(shù)的應(yīng)用則可以使門禁系統(tǒng)更加高效和安全[4]。

人臉識別技術(shù)在門禁中的應(yīng)用原理是通過攝像頭采集人臉圖像，并通過人臉識別算法將圖像與數(shù)據(jù)庫中的人臉信息進行比對，從而判斷該人是否有權(quán)限進入。人臉識別技術(shù)相比傳統(tǒng)的密碼和指紋識別技術(shù)更難被破解，在門禁中的應(yīng)用也更加便利。例如，可以實時記錄人員進出情況，方便對人員出入情況進行統(tǒng)計和分析；可以根據(jù)人員身份設(shè)置不同的進出權(quán)限，提高門禁系統(tǒng)的靈活性和安全性，實現(xiàn)無人值守，使門禁系統(tǒng)更加高效[5]。

本項目采用刷取CPU卡調(diào)出員工人臉信息，使用現(xiàn)場設(shè)備對員工進行活體檢測并將現(xiàn)場采集的人臉照片與調(diào)取的員工人臉信息進行1∶1比對，保證人證合一，有效解決了“認卡不認人”的問題，安全性更高。

2.2 視頻分析技術(shù)的應(yīng)用

（1）安裝攝像頭：在需要防止多人尾隨的地方，安裝一個或多個攝像頭，以捕捉視頻數(shù)據(jù)。

（2）設(shè)置觀察區(qū)域：使用視頻分析軟件設(shè)置觀察區(qū)域，以便更好地捕捉機場通行人員的行動。

（3）進行人員跟蹤：使用計算機視覺算法，如目標(biāo)跟蹤，對人員進行跟蹤，以便監(jiān)測其移動。

（4）分析人員間距：使用視頻分析軟件分析人員間的距離，以識別是否有人在尾隨。

（5）觸發(fā)警報：如果發(fā)現(xiàn)有人在尾隨，則可以觸發(fā)警報，通知相關(guān)人員。

2.3 尾隨預(yù)警方案設(shè)計

2.3.1 業(yè)務(wù)分析

員工到達現(xiàn)場人臉識別設(shè)備處，按照通行規(guī)范刷取CPU卡并進行人臉識別驗證。如果驗證通過，門將會被開啟。在此過程中若涉及尾隨行為，前端或后臺應(yīng)給出報警，并可聯(lián)動現(xiàn)場視頻畫面查看。員工只需刷卡并面對攝像頭進行人臉識別，就可以快速通過門禁。系統(tǒng)可根據(jù)不同的通行權(quán)限進行設(shè)置，例如，對于特殊區(qū)域，可以設(shè)置更高的安全級別。

2.3.2 尾隨預(yù)警規(guī)則

（1）距離：算法會計算通過門禁的兩個人之間的距離。如果兩個人的距離過近，算法可以評估出存在的潛在風(fēng)險。在設(shè)計防尾隨預(yù)警規(guī)則時，需要確定一個合理的距離閾值，以識別潛在風(fēng)險。

（2）時間差：算法會計算通過門禁的兩個人之間的時間差。如果兩個人的時間差過小，算法可以評估出存在的潛在風(fēng)險。在設(shè)計防尾隨預(yù)警規(guī)則時，需要確定一個合理的時間閾值，以識別潛在風(fēng)險。

通過確定距離和時間差的閾值，防尾隨預(yù)警規(guī)則就可以根據(jù)通過門禁的人員的距離和時間差評估出潛在風(fēng)險，并在需要時發(fā)出警報。

通行控制區(qū)門禁時，按照尾隨的定義，將防尾隨策略按照單人通行、多人通行等進行分類，分類如下。

2.3.2.1 單人通行（驗證表征刷CPU卡+人臉識別）

（1）人員A驗證，本人通行：正常通行，不報警。

（2）人員A驗證，本人不通行：正常通行，不報警，提示“通行超時”。

2.3.2.2 多人同向通行（驗證表征刷CPU卡+人臉識別）

（1）人員A驗證，非A（1人及以上）通行，A未通行：進行尾隨預(yù)警。

（2）人員A驗證，非A（1人及以上）通行，A通行：進行尾隨預(yù)警。

（3）人員A驗證，A與非A（1人及以上）同時通行：進行尾隨預(yù)警。

2.3.2.3 多人異向通行（驗證表征刷CPU卡+人臉識別）

（1）人員A驗證，異向（門另一側(cè)）的非A（1人及以上）人員通行，A通行：進行尾隨預(yù)警。

（2）人員A驗證，異向（門另一側(cè)）的非A（1人及以上）人員通行，A未通行：進行尾隨預(yù)警。

2.3.3 防尾隨預(yù)警算法設(shè)計

（1）人員識別：首先，使用攝像頭捕捉通過門禁的人的圖像，并使用人臉識別技術(shù)識別人員身份。

（2）計算距離和時間差：算法會計算通過門禁的兩個人之間的距離和時間差。

（3）風(fēng)險評估：根據(jù)距離和時間差，算法會評估是否存在潛在的尾隨風(fēng)險。

（4）警報：如果算法判斷存在風(fēng)險，它會向門禁系統(tǒng)發(fā)出警報，提醒工作人員注意安全。

（5）記錄：算法還可以記錄下所有的操作，以便以后分析和評估。

按照尾隨預(yù)警規(guī)則，系統(tǒng)依托多目標(biāo)檢測算法，進行算法優(yōu)化，在目標(biāo)跟蹤檢測過程中，賦予每個目標(biāo)跟蹤號（id號），并監(jiān)測目標(biāo)行動軌跡，根據(jù)連續(xù)多幀的檢測結(jié)果綜合得到當(dāng)前幀中每個目標(biāo)的跟蹤號（id號），能夠過濾掉短暫出現(xiàn)的誤檢，同時也能夠為短暫出現(xiàn)的漏檢預(yù)測一組預(yù)估的位置坐標(biāo)，從而實現(xiàn)更加精準(zhǔn)的門禁區(qū)域防尾隨監(jiān)測。

依托多目標(biāo)檢測算法，將通行區(qū)域劃分為有效檢測區(qū)域、驗證區(qū)域，并在AI視頻分析過程中，以絆線來標(biāo)識門位置，如圖1所示。

圖1 通行區(qū)域示意圖

（1）有效檢測區(qū)域（圖1序號01黑線框）。定義：系統(tǒng)實時進行人員檢測（生成跟蹤號）的區(qū)域。

（2）驗證區(qū)域（圖1序號02白線框）。定義：人員刷卡時進行人員數(shù)量檢測的區(qū)域。

（3）絆線（圖1序號03雙橫線）。定義：絆線即為門通過線，防尾隨相機檢測到頭肩通過絆線之后即認為有人通過門。

（4）跟蹤號。定義：當(dāng)人員進入有效檢測區(qū)域內(nèi)，并檢測到頭肩時，生成的唯一性標(biāo)識。

（5）合法跟蹤號。定義：當(dāng)人員進入到驗證區(qū)域，并且人臉識別通過驗證之后，綁定該人的跟蹤號為合法跟蹤號。如人員退出檢測區(qū)域內(nèi)，跟蹤號丟失。當(dāng)再次進入檢測區(qū)內(nèi)，重新創(chuàng)建跟蹤號（該跟蹤號與之前的跟蹤號不同）。

2.3.4 設(shè)備部署

人臉門禁一體機與防尾隨抓拍相機聯(lián)動，防尾隨抓拍相機在布防狀態(tài)下，檢測是否有頭部和肩部特征，一旦判斷有頭肩特征則為人員，結(jié)果通過網(wǎng)絡(luò)/RS485傳輸?shù)介T禁一體機，門禁一體機及時發(fā)出聲光告警提示和屏幕動畫提示。

通過安裝在頂部防尾隨相機，實時抓拍通行人員，并采用圖像識別算法對區(qū)域內(nèi)的人員情況做出準(zhǔn)確探測判定。當(dāng)系統(tǒng)檢測到識別區(qū)域內(nèi)多于一名旅客（可設(shè)置）時會觸發(fā)防尾隨預(yù)警，系統(tǒng)自動發(fā)出聲光報警，防止人員快速闖閘等違規(guī)行為。

尾隨分為貼身尾隨和保持一定距離的跟隨兩種情況，防尾隨系統(tǒng)能通過攝像機有效判斷兩種尾隨的發(fā)生。當(dāng)尾隨者與正常通行員工靠得很近時，門禁保持關(guān)閉狀態(tài)，并報警提示門禁通道內(nèi)人員請離開，重新進入待檢狀態(tài)。出于對設(shè)防區(qū)域安防環(huán)境的考慮，當(dāng)人員刷卡后5秒內(nèi)（時間可調(diào)）未進入通道，門禁磁力鎖將自動關(guān)閉，防止非授權(quán)人員趁機通過。

3 機場控制區(qū)門禁防尾隨功能試點成果

（1）智能決策：基于科學(xué)的算法與模型，驗證尾隨預(yù)警驗證智能化?；诳茖W(xué)的算法與模型，完成尾隨自動預(yù)警功能的可行性，為“智慧安防”賦能，夯實智慧安防底座。實現(xiàn)了尾隨預(yù)警的智能化，實時分析通行情況，并能通過分析人臉特征和行為模式，識別出異常行為，有助于提高系統(tǒng)的安全性和可靠性，為員工和現(xiàn)場的安全提供有力的保障。

（2）隨需而變：依托員工基礎(chǔ)證卡數(shù)據(jù)，賦能智慧機場建設(shè)。基于成熟的人臉識別技術(shù)及視頻分析技術(shù)，結(jié)合對員工基礎(chǔ)證卡數(shù)據(jù)分析，系統(tǒng)可以根據(jù)員工的職位、部門等信息，動態(tài)地調(diào)整門禁的安全級別。例如，對于擁有高級權(quán)限的員工，系統(tǒng)可以提供更加寬松的通行條件；而對于普通員工，系統(tǒng)可以設(shè)置更加嚴(yán)格的安全限制。

4 結(jié)束語

在AIRPORT3.0的背景推動下，生物識別技術(shù)、AI分析技術(shù)日益興盛的今天，集成化、智慧化是機場安防發(fā)展的必然趨勢。相信隨著技術(shù)進步及機場大安防體系的不斷完善，安防類信息與機場相關(guān)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)整合將逐步加速，防尾隨預(yù)警功能在控制區(qū)的應(yīng)用研究僅僅是一個開始，智慧安防將以更優(yōu)質(zhì)的數(shù)據(jù)應(yīng)用水平、更安全的防范能力，更好地為機場的安全發(fā)展保駕護航。