地铁自动售检票系统人脸识别技术解决方案研究
大连地铁运营有限公司，辽宁 ·大连 116000
【摘要】当前我国地铁智能化运营逐渐完善，自动化售检票系统得到广泛应用，这在一定程度上提高了我国地铁运营的整体水平。人脸识别技术在自动售检票系统中的应用有着重要作用，下面论文结合人脸识别技术应用现状，探讨相应的解决方案。
Abstract: At present, the intelligent operation of subway in our country is gradually perfect, and the automatic ticket selling and checking system has been widely used, which has improved the overall level of subway operation in our country to a certain extent. The application of face recognition technology in automatic ticket selling and checking system plays an important role. The following paper discusses the corresponding solutions combined with the application status of face recognition technology.
【关键词】自动售票；地铁检票；检票系统；人脸识别技术
Keywords: automatic ticket selling; subway ticket checking; ticket checking system; face recognition technology
1 引言
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。其主要就是利用摄像机或者摄像头采集人脸的相关图像以及视频流,可以自动地进行图像检测以及人脸跟踪,可以对检测的人脸进行系统的识别分析。在自动售检票系统中(AFC)中融合了计算机技术、信息传输网络技术,将IC卡作为信息载体,真正地实现了全过程自动化管理。在AFC中应用人脸识别系统,可以有效地提升乘客乘车效率,增强系统运营维护能力,是一种提升服务效果的有效技术手段。
2 自动售检票系统发展现状
自动售检票系统是城市轨道交通重要的设备。近年来,随着互联网技术和生物识别技术的发展,自动售检票系统的创新进入了新阶段。作为步入智能化的轨道交通自动售检票系统,诸如无感过闸、自助服务等用户体验越来越成为服务质量评价的重要指标。对于城市轨道交通行业,过闸方案急需寻求革新：第一，随着城市地铁线网的发展,未来多线交汇的地铁枢纽站增多,客流必将呈现爆发性增长,所以需提供一种创新的过闸方案,以优化乘客出行体验,提升地铁服务质量。第二，以人脸识别为代表的生物识别技术应用领域越来越广,技术发展相对成熟。依托于生物识别技术的支付方式用户体验良好,推广应用前景较好。第三，生物识别自动检票机又称闸机，可于地铁线网内采集乘客信息,结合地铁安防等,逐步建立地铁乘客信息库,进一步为市民出行提供增值服务,为城市安保提供有力保障。
3 人脸识别系统的构成及其主要功能
所谓人脸识别技术,指的就是利用图像或视频收集装置,收集到待识别人物的脸部图像,对脸部特征信息进行数字化和结构化处理,并将相关结果存储到计算系统中进行对比识别的功能。地铁安防人脸识别系统主要的功能和作用就是对所有进入地铁车站的人员进行脸部图像采集和识别,并将识别结果和政府机构或运行单位认定的重点安保管控人员数据库进行对比,通过对比分析如果发现地铁车站中出现的人员和数据库中的图像匹配成功,那么系统就会发出报警信号。同时,人脸识别系统还能够对采集的图像信息进行存储,在后续的工作中如果有需要可以随时调取相关图像信息进行人脸识别。将人脸识别系统运用到地铁安防工作中的时候,可以合理利用地铁车站中已有的大量图像和视频采集设备。在控制中心还需要增加安装人脸识别管理系统,包括硬件服务器和相关软件。通常在地铁安防场景中的人脸识别系统由六大部分组成,分别为前端图像采集设备、传输部分、用于分析计算人脸图像和视频的服务器、用于存储检索比对人脸数字化信息的服务器、中心管理服务器及客户端。这六大部分分别对应不同层面的功能,共同组成了基于地铁安防场景的人脸识别系统[1]。
4 相关技术
4.1 人脸识别
利用三维人脸特征提取技术来进行大角度偏转人脸的识别，从给定的区域中获取人脸面部特征点和相应的头部姿势信息。获取面部特征位置信息的时候，应当尽可能考虑不同位置上面部特征的变化，进一步提高算法准确性。
4.2 人脸图像采集
人脸图像采集的质量越高，人脸识别结果的可信度也越高；反之，人脸图像采集的质量越低，人脸识别结果的可信度也越低。
4.3 应用模型
综合人脸识别技术的原理以及流程,要根据规范要求在人脸识别系统中注册信息并形成绑定关系。人脸识别技术在自动售检票识别系统应用的过程中,要添加闸机以及扣费2个系统。人脸识别技术在自动售检票机中要构建乘客人脸档案库,通过闸机采集人脸信息,对比信息输出结果,发送扣费以及通行等工作指令。自动售检票系统是一种直接与乘客联系的系统,不仅会直接影响乘客的出行体验与舒适度,而且也会涉及票款等金钱问题。
4.4 图像预处理
在实际的应用过程中，对人脸图像的检测和跟踪都会受到环境的干扰影响，例如图像检测的背景、姿态、发型、表情等。需要进行图像的剪切、旋转、灰度归一化等预处理，把人脸图像标准化之后以提高图像特征的提取，可以有效提升人脸图像特征匹配的准确性。
5 地铁自动售检票系统人脸识别技术解决方案
5.1 互联网售票平台建设
首先，应该在这个不同的系统之上可以准确的构建一个关联互联网的售票平台。互联网的售票平台主要是指在在互联网售票过程的使用和在其真正的运营过程中可以提出具备各种管理功能的一个操作信息系统。该部分的平台能够建设一个主要的二维码管理系统和一个数字售票系统。互联网售票平台对系统是具有可扩展、开放、经济、通用、可靠、安全和前瞻、实名制和信用消费原则、业务的安全和独立应具有一定的要求[2]。
5.2 售检票方案
在网络环境中,利用二维码、刷脸技术过闸的方式逐渐成熟,这样就会降低售检票机的应用频率。为了提升AFC的应用效率与质量,就需要综合第三方的支付功能,在人脸识别技术的支持下购票。在AFC中增加人脸识别功能,可以实现通过微信公众号、小程序、支付宝以及APP等方式进行远程购票,可以通过刷脸的方式获取车票；同时也可以支持直接刷脸买票,有效地提升了工作效率与质量。在人脸识别功能的支持下,有效地减少了传统运维以及结算的工作量,不仅提升了工作效率和用户的体验,而且实名刷票的功能可以提升安全性。
5.3 配置布局
人脸识别系统需要进行大量的数据对比计算,这必然对服务器提出了较高的要求。如果某个城市在多个地铁车站中使用人脸识别系统,那么就需要用到足够多且性能较好的服务器为支撑,其次资金投入会显著增加。为兼顾投入成本的合理性。可在一些特殊的地铁车站配置人脸识别系统,比如客流量较大、安全级别较高、或较大的换乘站等。通过对地铁车站点的合理选择,实现人脸识别系统的优化配置,降低安装投资成本的同时确保最佳的使用效果。
5.4 过闸方案
通过人脸抓拍摄像头。在地铁站出入口通道、地铁站安检点(进闸前)、站厅付费区(出闸前)等位置,布放摄像头,乘客进出闸前可提前用摄像头进行人脸抓拍,同时系统通知中央乘客信息库将对应乘客的人脸信息下发到相关车站的站级人脸识别服务器上。乘客通行时,闸机即可以将拍到的乘客人脸信息与车站服务器的人脸信息库进行匹配。该方案可基本做到“无感”过闸,但缺点是摄像头抓拍质量受环境影响大,如果遇到乘客人脸遮挡无法通过摄像头抓拍的情况,在闸机匹配人脸时还是需要临时从中央乘客信息库调取人脸信息。另外,一些“过街”乘客也会让系统产生人脸信息下发调用[3]。
5.5 AFC/ACC体系建设
增加了Internet售票平台，AFC/ACC体系的构建就真正的需要确实的思考现有的移动支付功能能否正确有效的实现。如：可以在相对传统AFC终端设备有效利用扫描码购买功能；ACC开始逐渐实现了二维码服务、NFC也开始支持互联网等等的服务；现阶段ACC还可以利用自有的平台与互联网售票平台之间进行有效的交换两者之间的服务参数，同时还可以通过此类方面接收从SC/LC中数据尤其是从互联网交易平台中，普通大众上传的互联网购票交易的相关的大量数据。
6 结语
由于基于人脸识别技术的过闸方案前景较好,轨道交通运营方可加大宣传力度,推广市民进行人脸注册。与此同时,作为企业本身,需要对乘客无感过闸方案进一步深入研究。当前,以人脸识别为代表的生物识别技术方兴未艾,轨道交通行业应立足于市场前景,努力探索结合新技术的AFC革新方案,推动轨道交通智慧化发展进程。
参考文献
[1]郭锐.自动售检票系统中人脸识别技术的解决方案[J].铁路技术创新,2018(2)：10-13.
[2]王辉麟,安然,史宏.铁路车站安检人脸识别系统的应用研究[J].中国铁路,2012(3)：82-85.
[3]许博.人脸识别技术在高铁自动售检票系统中的应用[J].居舍,2017(36)：187.
