基于人臉識別技術(shù)的考試入場驗證

長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院圖書館　孟麗麗

基于人臉識別技術(shù)的考試入場驗證

長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院圖書館孟麗麗

現(xiàn)在在各類考試中發(fā)生的替考現(xiàn)象五花八門、頻繁出現(xiàn)，損害了考試結(jié)果的公正性，影響到考試的信譽與有效性。怎樣杜絕代考和槍手，讓弄虛作假的考生無機可乘，成為擺在各級考試管理部門面前的一道需要解決的難題。

人臉識別；身份認(rèn)證；技術(shù)應(yīng)用

對于考生的身份驗證，很久以來都是通過監(jiān)考老師目視識別來檢查的，所有考場對于考生和準(zhǔn)考證的照片對比的工作都由監(jiān)考老師憑借人工肉眼逐個進行判別來進行。雖然人工的判斷可以達到比較準(zhǔn)確的識別與比較，但監(jiān)考老師大多數(shù)從未受到過專業(yè)的人臉識別訓(xùn)練；而人工的處理速度是有限的，精神集中不集中也會對判別的結(jié)果造成一定影響；所以，只靠人工辨別的方法根本沒有辦法在較短時間內(nèi)完成大量考生的對比和判別工作，也非常容易出現(xiàn)錯判、漏判或其他的人為因素的干擾。

1　人臉識別技術(shù)概述

人臉識別具有重要意義在理論完善與技術(shù)的發(fā)展:首先它促進了人們的理解關(guān)于人類視覺感知能力。其次，它可以應(yīng)用于人工智能的一些應(yīng)用領(lǐng)域，如訪問控制系統(tǒng)。利用計算機實現(xiàn)自動檢測和識別人臉，是一個科學(xué)和有效，節(jié)省精力的事情，所以自動人臉識別系統(tǒng)有著非常廣的應(yīng)用前景，相比其他更為成熟的識別方法（如指紋、虹膜和DNA的檢測等等），人臉識別有以下三個優(yōu)勢：

①沒有侵犯的行為，一般的識別方法需要雙方合作后，但是人臉識別方法不需要人工的干預(yù)，可以通過攝像頭和其他電子設(shè)備，在不被發(fā)現(xiàn)的情況下，得到識別的圖片。

②價格便宜，操作容易，只需要一般的攝像頭，相機，可以達到人臉識別系統(tǒng)的需求，隨著智能手機的高速發(fā)展，許多人喜歡用手機的嵌入式攝像頭記錄圖像，使圖像獲得更簡單、方便和普遍。

③人臉識別的過程不需要人工干與，計算機系統(tǒng)可以自動執(zhí)行，根據(jù)用戶的設(shè)置，并且不需要主動參與的測試對象。

因為上面的人臉識別技術(shù)的優(yōu)點，越來越多的研究人員關(guān)注這項技術(shù)。

2　人臉識別研究現(xiàn)狀

人臉識別是人類出生就會的能力，但是機器識別人臉涉及到許多學(xué)科，包含數(shù)字圖像處理、認(rèn)知科學(xué)、模式識別、和生物學(xué)等等、人臉識別與基于生物特征的識別方法有著緊密的關(guān)系。

在60年代，Bledsoe首先提出人臉識別的特征提取與半自動系統(tǒng)模式。1972年，自動人臉識別系統(tǒng)被sakai設(shè)計出來，哈蒙在理論與實踐關(guān)于互動的人臉識別方法開展了詳細討論。在80年代初， T. Minami.進一步改善臉部圖像系統(tǒng)的相關(guān)性能。

早期的人臉識別通常需要人們通過自己的知覺得到一些經(jīng)驗，但是不能完全依賴于計算機來執(zhí)行，獲得我們需要得到的識別結(jié)果。在1990年代，由于人臉識別系統(tǒng)在各個方面更為緊迫的需求，這種需求激發(fā)了人們的高度熱情到人臉識別的研究中，越來越多的人開始研究人臉識別領(lǐng)。所以很多研究成就應(yīng)運而生，開始真正的計算機自動識別階段，比如K-L變換，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。除此之外，出現(xiàn)了很多的論文與人臉識別相關(guān)，僅僅在1990年代到2000年的這段時間，SCI和EI人臉識別文學(xué)達到了成千的文章，因此人臉識別研究得到快速發(fā)展。國外很多大學(xué)因為得到大量資金開始人臉識別技術(shù)的探索，隨后在中國一些著名的學(xué)者也已經(jīng)開始人臉識別研究。

伴隨人臉識別深入的研究，人們還發(fā)現(xiàn)一些解決比較困難的問題：①面對人臉在拍攝過程中，光線，臉偏轉(zhuǎn)角和拍攝距離都有影響；②人臉可能被擋住，例如頭發(fā)，眼鏡，帽子和其他裝飾物品；③隨著年齡的增長，人臉會發(fā)生變老等情況；④高像素和彩色的圖像像素，造成大量的數(shù)據(jù)輸入，處理速度非常慢。

人臉識別研究歷史可分為三個階段:第一階段（1964—1990）在這個階段主要是基于幾何結(jié)構(gòu)的人臉研究，研究主要集中在輪廓，主要的研究是關(guān)于如何提取面部輪廓曲線的結(jié)構(gòu)特點。這個階段屬于人臉識別的早期階段，沒有太多的優(yōu)秀研究成果，并沒有獲得真正應(yīng)用。

第二階段（1991—1997）這個階段雖然相對較短的時間，但是取得了很大的進步，出現(xiàn)了一些代表性的算法和一些商業(yè)人臉識別系統(tǒng)。

人臉識別技術(shù)在第三階段（1998—現(xiàn)在）已經(jīng)進一步發(fā)展。大量的專業(yè)人員加入到人臉識別的研究。研究方向主要是針對主要的人臉識別技術(shù)的問題，如魯棒性差的問題與收集條件并不理想的問題。研究重點是人臉的姿態(tài)與照明的人臉圖像。Shashua的基于上圖像的人臉圖像識別和渲染技術(shù)。Blanz與Vetter的多姿勢與多照明基于三維變形模型的人臉識別方法。Georghiades多姿態(tài)的光錘模型，人臉識別在多光照條件的方法。這些成為這一階段的典型結(jié)果。

3　人臉識別技術(shù)應(yīng)用方案

在考生的身份識別的工作中應(yīng)用人臉識別技術(shù)，解決了很長時間以來一直困擾考試考生身份認(rèn)證工作的技術(shù)問題，使各種各樣的考試考生身份認(rèn)證工作，達到了信息化與網(wǎng)絡(luò)化的基本實現(xiàn)，大大提高考生身份驗證的管理水平與工作效率，減少工作人員的勞動強度，促進教育信息化的建設(shè)。也在技術(shù)上消除“替考”等等作弊事件發(fā)生，保證考生的身份的真實性，維護了考試的公平公正原則。考生人臉驗證系統(tǒng)的根本出發(fā)點是人臉識別技術(shù)的應(yīng)用與識別的身份證信息核實考生身份的有效性。使用相機，考生身份證閱讀器與程序服務(wù)器及配套的軟件。適合各式各樣的考試檢測識別系統(tǒng)。

1）考點確認(rèn)點。報名的時候，考生可以填寫正確的信息來生成準(zhǔn)考證的相關(guān)信息，并帶著身份證到考點支付考試的費用，報名確認(rèn)?，F(xiàn)場可以通過人臉的注冊機收集圖片，確認(rèn)身份登記。生成準(zhǔn)考證的相關(guān)信息記錄。上傳到服務(wù)器，用于生成考生的考試相關(guān)信息， 可以下載和打印，完成考試的報名工作。考試報名確認(rèn)過程后，依照考試的規(guī)定將考生的信息，下發(fā)給每一個考點，考點將下載到考生信息傳遞到人臉驗證的設(shè)備上，準(zhǔn)備迎接正式的考試。

2）檢查考生身份驗證流程圖?？荚嚽?，監(jiān)考人使用驗證設(shè)備和每一個考生的身份證進行人臉的身份認(rèn)證。監(jiān)考人采集考生的人臉信息。考生的人臉信息與在服務(wù)器上的人臉信息進行比對。如果一樣，考生是合法的考生。如果考生經(jīng)過人臉驗證，不能通過，需要使用考場安裝的攝像機來收集信息。同時記錄考生的基本信息。等待考試結(jié)束后再核實考生的身份是否合法。

3）考生忘了帶身份證或著損壞的情況。在某些情況下，考生有可能忘記帶身份證或身份證不能讀取信息。這個時候一般需要根據(jù)考生的相關(guān)信息如準(zhǔn)考證來識別考生的身份?？忌鷮⑦M行網(wǎng)絡(luò)身份認(rèn)證在特殊通道，考生人臉的信息將被收集，根據(jù)網(wǎng)上登記身份證信息通過互聯(lián)網(wǎng)驗證，確定考生的身份。

4　總結(jié)和展望

當(dāng)前流行的身份驗證手段，如眼睛的虹膜、指紋和其他身份驗證需要接近目標(biāo)或接觸等比較高的數(shù)據(jù)采集要求。沒有接觸目標(biāo)甚至不必在被識別人知道的情況下，來識別身份，和所有這些不同的方法相比，識別人臉具有重要的理論意義與實用價值，人臉識別有很多潛在的應(yīng)用方向。

人臉識別技術(shù)的本質(zhì)是用戶通過視頻捕捉設(shè)備獲取到人臉圖像，使用核心算法對面部特征的位置、形狀和角度的分析和計算，然后在現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫本身模型進行比較，最后確定用戶的真正身份。所以，它是可行的在考試中使用人臉識別。它是一個有用的嘗試使用面部識別來取代傳統(tǒng)的證件識別方法。人臉識別技術(shù)與考試管理的結(jié)合不但會給考試管理帶來巨大的方便，還可以達到準(zhǔn)確、快速的識別考生的效果。能有效杜絕掉傳統(tǒng)的考試中，假證件和其他非法現(xiàn)象，為考生創(chuàng)造一個公平公正的考試環(huán)境。

［1］李盛文，鮑蘇蘇.基于PCA+AdaBoost算法的人臉識別技術(shù)［J］.計算機工程與應(yīng)用，2010（4）.

［2］孫強，葉玉堂，邢同舉 等.基于主成分分析法的人臉識別的探討與研究［J］.電子設(shè)計工程，201l（20）.

［3］馬桂英.人臉識別技術(shù)的應(yīng)用及研究趨勢［J］.福建電腦，2009（10）.

孟麗麗，女，大學(xué)本科，館員，現(xiàn)工作于長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院圖書館。