农保面部识别生存认证解决方案

农保面部识别身份认证解决方案农保面部识别身份认证解决方案 2014 05 2 目录目录 一 用户需求 2 二 业务分析 3 四 主要技术介绍 6 五 总体业务设计 7 六 农保面部识别产品介绍 10 七 系统功能介绍 12 3 一 用户需求一 用户需求 从好多相关农保支付的报到中可以看到 富户吃空饷 现象及农保对象死亡后迟 报 瞒报 冒领农保金等现象的发生 这些现象严重影响了农保基金的支撑能力 干扰了国家社会保障制度的正常运行 农保面部识别身份认证系统就是要通过采用面部识别技术 图像处理技术和 农保人员数据库的结合 使得农保中心既能按时足额地进行农保金的发放和提供优 质的社会管理服务 又能对农保基金监管提供了一种有力的手段 增强农保基金的 支撑能力 农保面部识别系统是以面部识别为核心的身份认证系统 基于人的脸部特征 信息进行身份识别的一种生物识别技术 用摄像机或摄像头采集含有人脸的图像或 视频流 并自动在图像中检测和跟踪人脸 进而对检测到的人脸进行脸部的一系列 相关技术 包括人脸图像采集 人脸定位 人脸识别预处理 记忆存储和比对辨识 达到识别不同人身份的目的 通过现场采集的面部识别与数据库中已登记的面部识 别进行一对一的比对 核准个人身份 防止农保金冒领 农保面部识别身份认证系统的面部识别身份认证系统的建设 必须满足 以人为 本 跟踪一生 服务一生 的设计原则 面部识别身份认证系统的业务需求 在总体 方案设计所采用的技术优于目前国内采用的平面静态面部识别技术 本面部识别身 份认证技术 在面部识别图像采集 比对时 能够实时检测活体状态 且嵌入加密 技术 具有不可抵赖性和不可克隆性 并能达到面部识别图像防止伪造 防止面部 识别图像在网络传输中的被篡改或攻击的安全性要求 面部识别身份认证系统核心识别技术 应具有识别精度高 比对速度快 硬件 可靠耐用 系统稳定 功能强大 可远程比对等优点 同时应支持纸面面部识别比 对的辅助功能 同时面部识别身份认证系统设计能够支持异地生活的农保人员 通 过远程实时采集 认证管理 面部识别身份认证系统整体可识别率 应达到 99 以 上 4 二 二 业务分析业务分析 1 面部识别的特点 是基于人的脸部特征 对输入的人脸图象或者视频流 首先判断其是否存在人 脸 如果存在人脸 则进一步的给出每个脸的位置 大小和各个主要面部器官的位 置信息 并依据这些信息 进一步提取每个人脸中所蕴涵的身份特征 并将其与已 知的人脸进行对比 从而识别每个人脸的身份 面部识别具有如下特点 唯一性 唯一性 面部识别具有很明显的特定性 至今尚找不出面部识别完全相同的人 即使是相貌酷似的孪生兄弟姐妹的面部也各不相同 非接触性非接触性 相比较其他生物识别技术而言 非接触的 用户不需要和设备直 接接触 非强制性非强制性 被识别的人脸图像信息可以主动获取 并发性 并发性 即实际应用场景下可以进行多个人脸的分拣 判断及识别 适应性强适应性强 采用红外技术 适用于室内室外 白天黑夜等不同光源环境 自然性 自然性 是指该识别方式同人类 甚至其他生物 进行个体识别时所利用的生 物特征相同 例如人脸识别 人类也是通过观察比较人脸区分和确认身份的 另外 具有自然性的识别还有语音识别 体形识别等 而指纹识别 虹膜识别等都不具有 自然性 因为人类或者其他生物并不通过此类生物特征区别个体 2 面部识别算法技术原理 5 三 系统整体设计思想三 系统整体设计思想 农保面部识别身份认证系统将面部识别识别技术用于农保身份认证领域 以简 便 廉价 稳定的方式为民政信息系统和农保人员提供服务 它涉及到的技术繁复 多样 对系统外接口众多 操作相关人群数量庞大 绝不仅仅是一个简单的信息管 理系统 因此 在系统设计时 应尽量考虑以下因素 1 严谨性与规范性严谨性与规范性 农保面部识别身份认证系统最终目的是为农保主业务提供严谨 严密 严肃的 信息服务 尽可能堵住农保基金的漏洞 因此 无论从业务设计 软件设计 技术 应用上 都应当体现严谨性原则 产品标准的规范性 产品应完全遵守国家 行业的所有现行技术与业务规 范 业务流程的规范性 农保面部识别身份认证系统是与农保业务密切相关的 6 因此 其业务设计应紧密围绕农保业务 尽可能地考虑农保业务的各种特 殊情况和特殊需求 使其严谨化 流程化 规范化 这样才能使农保业务 经办机构能够合理利用资源 提高系统运行效率 开发过程的规范性 在技术实现上 开发过程严格遵守 UML 等各种信息技 术规范 技术文档和编码具有很高的规范性 2 可用性与易用性可用性与易用性 农保面部识别身份认证系统的特点是非日常 操作涉及人员众多 因此 可用 性和易用性相当重要 农保面部识别身份认证系统的目的是解决农保基金的流失问题 但身份认 证工作本身也是一项费时费力工作 也需要一定的成本投入 如果成本投 入过大 那么整个系统运行会得不偿失 因此 系统从设计思想上应想方 设法为用户节省开支 降低成本 系统运行时 操作时不仅仅涉及到农保机构工作人员 同时又涉及到全部 的农保人员 如果采集比对的组织流程和操作流程不顺畅 不仅影响到组 织采集工作 而且会引发农保人员的不满和抵触情绪 因此 系统应尽可 能地保证程序的易用性 减少因操作问题而带来的麻烦 面部识别在登记和比对过程中直接面对农保人员 此时正是对农保业务数 据进行补充完善的大好时机 因此 系统应提供对农保系统补充数据的功 能 使得面部识别系统能更好地为农保系统服务 3 先进性和成熟性先进性和成熟性 信息技术尤其是软件技术发展迅速 新理念 新体系 新技术迭相推出 这造成了新的 先进的技术与成熟的技术之间的矛盾 因此 在设计理念 技术体系 产品选用等方面要求先 进性和成熟性的统一 以满足系统在很长的生命周期内持续的可维护和可扩展 采用先进的 NET 架构 使得系统具有简化的结构和开发过程 具有很强的可伸缩性 适应各种变化要求 与现有信息系统有效的集成 对服务器 工具和组件可进行灵活 的选择 安全模型更加灵活 采用面向对象的分析设计模式 利用 UML 多线程 组件化 中间件等国际流行的先 7 进技术 借鉴原子业务 规则 工作流的设计思想 从而保证系统开发的先进性 引入统一开发过程 规范项目管理的流程 保证软件开发的质量 4 安全性安全性 农保面部识别身份认证系统绝对数据量庞大 应用环境复杂 从数据到系统 都要保证足 够的安全性 面部识别系统的数据采集困难 采集成本高 一旦数据丢失 损失不可估量 因此保 证数据安全至关重要 面部识别系统应用环境复杂 既有局域网的应用 又有广域网和互联网的应用 还有 管辖单位的应用 从各个环节都要保证足够的安全信息安全和网络安全 5 全局性与前瞻性全局性与前瞻性 农保面部识别身份认证系统并不是简单和孤立的应用系统 必须将其融入 整个社会保障事业 因此 该系统必须高瞻远瞩 把握整个行业趋势 做出一 个长远的规划 四 主要技术介绍四 主要技术介绍 1 农保版主要面部识别算法 农保面部识别身份认证系统采用的面部识别算法是一种成熟 可靠 高速 准 确的面部识别识别技术 同时对其又做了适当扩充 使其具有更强的适应性和 成功率 通过多年的研究 近 600 万人的使用 测试比较了几乎所有国际厂商的面 部识别算法及硬件 跟踪国际近 7 年的时间 多年商业化的操作 形成了 成熟 稳定的核心算法 面部 360 度任意旋转 高速比对 各种参数阀值设定适合民用或警用 对面 部识别图象质量要求非常低 其性能指标如下 特定人脸子空间 FSS 算法 该技术来源于但在本质上区别于传统的 特征脸 人脸识别方法 特征脸 方法中所有人共有一个人脸子空间 计算所的方法 则为每一个体人脸建立一个该个体对象所私有的人脸子空间 从而不但能 8 够更好的描述不同个体人脸之间的差异性 而且最大可能地摈弃了对识别 不利的类内差异性和噪声 因而比传统的 特征脸算法 具有更好的判别能力 另外 针对每个待识别个体只有单一训练样本的人脸识别问题 提出了一 种基于单一样本生成多个训练样本的技术 从而使得需要多个训练样本的 个体人脸子空间方法可以适用于单训练样本人脸识别问题 人脸捕获与跟踪功能 人脸捕获是指在一幅图像或视频流的一帧中检测出 人像并将人像从背景中分离出来 并自动地将其保存 人像跟踪是指利用 人像捕获技术 当指定的人像在摄像头拍摄的范围内移动时自动地对其进 行跟踪 人脸识别比对 人脸识别分核实式和搜索式二种比对模式 核实式是对指 将捕获得到的人像或是指定的人像与数据库中已登记的某一对像作比对核 实确定其是否为同一人 搜索式的比对是指 从数据库中已登记的所有人 像中搜索查找是否有指定的人像存在 人脸的建模与检索 可以将登记入库的人像数据进行建模提取人脸的特征 并将其生成人脸模板 人脸特征文件 保存到数据库中 在进行人脸搜索 时 搜索式 将指定的人像进行建模 再将其与数据库中的所有人的模板 相比对识别 最终将根据所比对的相似值列出最相似的人员列表 真人鉴别功能 系统可以识别得出摄像头前的人是一个真正的人还是一幅 照片 以此杜绝使用者用照片作假 此项技术需要使用者作脸部表情的配 合动作 图像质量检测 图像质量的好坏直接影响到识别的效果 图像质量的检测 功能能对即将进行比对的照片进行图像质量评估 并给出相应的建议值来 辅助识别 2 数据压缩技术 农保面部识别身份认证系统对于面部识别图像采用和美国 FBI 标准 WSQ 兼容的压缩算法 对于现场照片 采用 JPEG 压缩 保证在不影响图像质量的 前提下 最大限度的减少网络数据传输量 以提高系统速度 9 3 数据 DES 加密技术 农保面部识别身份认证系统对于图像数据传输的安全做了充分的考虑 面 部识别工作终端采用安全锁技术 对数据的传输采用了标准的 DES 加密 提供 可靠的安全性 保证数据的绝对安全 4 多媒体面部识别技术 利用摄像头进行现场照像 为身份认证提供了补充的认证方式 在比对失败 时 可以通过照片比对处理异常 5 身份证读卡验证 确认领取人员是参保人员本人 为身份确认提供了另一种 补存方式 五 总体业务设计五 总体业务设计 面部识别的应用通常以登记 核查 黑名单这三个环节为主 因此 大多数的 面部识别应用是围绕着这三个环节展开业务的 但是 面部识别系统用于农保身份 认证领域 必须加进行业特征 与农保业务紧密结合 才能充分发挥作用 1 异常处理 异常处理是面部识别身份认证系统中一个相当重要的概念 异常处理来源于黑 名单 但对其进行了很大的扩充 形成一整套完备的处理体系 异常是身份认证工 作中所有必须关注的现象和结果 我们认为农保面部识别系统的目标就是发现异常 关注异常 处理异常 面部识别系统中定义了六种异常 这六种异常基本上涵盖了 身份认证业务中所有值得关注的现象 登记失败 农保人员进行面部识别登记时 因为面部识别质量或其它原因 未能登记成功 对于此类人员 面部识别系统以后将不再做面部识别登记 和比对操作 其生存状况将采用其它方式进行监控 比对失败 农保人员在进行面部识别核查时 未能通过核查 超期 简单地说就是应该参加登记或比对 但在规定期限内没有进行 它 与采集通知紧密相关 严格地讲 这种异常比前两种异常更加可疑 停发终止报警 某些农保员由于特殊原因未能进行面部识别登记 核查而 造成停发 之后该人员又通过了核查 表明该人员仍然生存 此时对此类 10 人员应通知农保老系统恢复其待遇发放 监控报警 是指系统可以将某些特殊人员 比如高危重病 设置为特别监 控人员 并根据情况设置相应的监控频率 指每隔多久须核查 一旦到达 相应期限 便引发此报警 异常处理不仅要捕捉到异常 同时还要处理异常 不同的异常对应不同的处理 方式 系统对异常的处理方式有以下几种 停发通知 这是最常用的一种处理 目的是将异常人员的农保金进行停发 停发的请求可以通过与农保信息系统的接口直接处理 如农保信息系统不 允许面部识别系统直接操作农保数据 也可以生成报送农保系统的停发通 知单 特殊人群 针对登记失败的人员 将其标记为特殊人群 以后将不再对其 做面部识别认证工作 而采用其它的认证方式 重新通知 针对卡片方式产生的异常 以及超期等异常 可以重新发出采 集通知 通知异常人员重新进行相应操作 强行通过 对于活体比对失败 可以通过相片辨认 签名辨认等手段进行 补充认证 如核实该人员确定生存 可以强行通过以取消本次异常 恢复通知 这是针对停发终止报警的专用处理 与停发通知类似 忽略 对于由测试引起的异常或其它必要的原因 可以忽略本次异常 2 业务流程 为了准确地捕捉到身份认证工作的异常 必须建立一套完整的业务流程 11 认证通知 登记通知和核查通知 不是可有可无的 其目的在于 提供多种方 式通知农保人员进行登记或比对等认证工作 作为业务的起始点 为后续 业务和发现 处理异常提供数据来源 规范认证工作 规避查询统计的漏 洞 使认证的结果更加具有严密性和说服力 登记表以系统登记的面部识别为基准存档 作为处理法律纠纷的依据 异常处理不是简单的黑名单 而是一整套发现和处理异常的机制 特别监控管理使系统更有针对性 六 农保面部识别产品介绍六 农保面部识别产品介绍 1 系统架构 农保面部识别身份认证系统包括中心面部识别系统 移动终端 互联网平台几 个子系统 其基本信息来源依靠农保系统数据接口 系统架构如下图 12 基础设施体系 硬件设备 网络设施 操作系统等 信息安全体系 技术标准体系 农农保保资资源源数数据据库库 数数据据交交换换体体系系 数数据据库库资资源源 数数据据层层 面面部部中中心心端端认认证证系系统统 应应用用层层 面面部部移移动动终终端端面面部部识识别别下下级级平平台台互互联联网网平平台台 网络布署如下图 网络布署如下图 13 VPNVPN 跨区域联网解决方案跨区域联网解决方案 2 中心端系统 中心端子系统是整个系统的基础和核心部分 其功能如下 负责整个系统的管理 如用户和权限管理 系统参数管理 采集点管理 互联 网用户管理等等 实现从认证通知 面部识别操作到异常处理等等一整套的主体业务流程 实现与其它系统和子系统进行数据交换 进行常规查询统计 其它一些辅助功能 例如与农保系统的信息维护 信息交互以及一些实用的工 具 一人多保检测 以抽查和扫描两种