人臉識(shí)別技術(shù)門禁系統(tǒng)在高校公寓管理中的應(yīng)用

朱盛萍 寧江

摘 要：隨著ABC時(shí)代的到來，人臉識(shí)別技術(shù)得到了飛速發(fā)展，在生物鑒別技術(shù)、圖像處理技術(shù)輔助與支持下，人臉識(shí)別技術(shù)受到了廣泛關(guān)注。公寓管理是高校日常管理工作的重要組成部分，其管理水平高低能夠充分反映高校綜合實(shí)力，且與學(xué)生生命、財(cái)產(chǎn)安全存在密切聯(lián)系，傳統(tǒng)公寓管理主要以人工為主，存在很多不足之處，存在很多潛在隱患，而人臉識(shí)別技術(shù)具有保密性、安全性等優(yōu)勢，是當(dāng)前最為理想的身份識(shí)別方式，對(duì)此文章將針對(duì)高校公寓管理問題，設(shè)計(jì)人臉識(shí)別技術(shù)管理系統(tǒng)，旨在為高校公寓管理提供更多支持。

關(guān)鍵詞：人臉識(shí)別技術(shù)；門禁系統(tǒng)；高校；公寓管理

中圖分類號(hào)：TP391.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）18-0195-02

Abstract： With the arrival of the ABC era， face recognition technology has been rapidly developed. With the assistance and support of biometric identification technology and image processing technology， face recognition technology has been widely concerned. Apartment management is an important part of the daily management of colleges and universities. Its management level can fully reflect the comprehensive strength of colleges and universities， and is closely related to the safety of students' lives and properties. There are many shortcomings， many potential dangers， and face recognition technology has the advantages of confidentiality， security and other advantages， and it is the most ideal way of identity identification. This article will be aimed at college apartment management and other issues， and based on face recognition technology， a management system is designed to provide more support for college apartment management.

Keywords： face recognition technology； access control system； university； apartment management

公寓是大學(xué)生學(xué)習(xí)、生活和休息的主要場所，學(xué)生幾乎三分之一的時(shí)間都在此度過，加上高校學(xué)生易沖動(dòng)、是個(gè)不穩(wěn)定的群體，故保障學(xué)生群體安全與社會(huì)未來發(fā)展息息相關(guān)，在公寓管理中引入人臉識(shí)別系統(tǒng)，能夠保障學(xué)生安全。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷發(fā)展，人臉識(shí)別較指紋識(shí)別優(yōu)勢更為明顯，且可信度高。通過對(duì)人臉檢測，系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)字圖像處理，提取出關(guān)鍵特征值后構(gòu)建模型，完成對(duì)學(xué)生身份的識(shí)別，將不符合進(jìn)入資格的人拒之門外，為學(xué)生創(chuàng)建安全、和諧的公寓環(huán)境，使其能夠在公寓中度過美好的大學(xué)時(shí)光。

1 人臉識(shí)別技術(shù)概述

所謂人臉識(shí)別，是指一種便利、可靠的身份認(rèn)證方式，其在實(shí)踐應(yīng)用中，采集人臉數(shù)據(jù)信息，納入到數(shù)據(jù)庫當(dāng)中，通過攝像頭捕捉到人臉信息后，予以圖像處理，完成特征值匹配，圖1為原理圖。在指紋、掌紋、虹膜等生物特征中，人臉識(shí)別優(yōu)勢突出。指紋存在可采集率問題，而人臉卻沒有該方面顧慮[1]。通過對(duì)各類特征進(jìn)行比較，人臉最大的特點(diǎn)是直接和友好，且此類識(shí)別技術(shù)不會(huì)對(duì)被識(shí)別者構(gòu)成身體、安全等心理障礙，不僅如此，在此過程中還能夠識(shí)別出他人的面部表情等潛在信息。上個(gè)世紀(jì)90年代，人臉識(shí)別技術(shù)在各行業(yè)得到了廣泛推廣和應(yīng)用，且成為人工智能不可或缺的一部分。

2 基于人臉識(shí)別技術(shù)高校公寓管理系統(tǒng)需求分析

開發(fā)公寓管理系統(tǒng)，主要是將公寓管理與學(xué)校網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)合到一起，通過在同一操作管理平臺(tái)上開展各項(xiàng)工作，使得各項(xiàng)工作能夠相互協(xié)調(diào)，以保障高校各項(xiàng)活動(dòng)能夠順利進(jìn)行。針對(duì)具有操作權(quán)限的人員，可以對(duì)學(xué)生各類信息進(jìn)行查詢、修改等處理，從不同維度的分析，做好具體管理[2]。從人臉管理需求角度看，要對(duì)學(xué)生人臉數(shù)據(jù)信息予以采集，借助算法對(duì)臉部器官予以數(shù)據(jù)采樣，提取出特征值，保存到數(shù)據(jù)庫中，為后續(xù)識(shí)別奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。從安全防護(hù)需求看，為了有效對(duì)人員進(jìn)行準(zhǔn)確甄別，要定期更新系統(tǒng)，為系統(tǒng)穩(wěn)定、安全運(yùn)行提供支持。隨著時(shí)間變化，人臉會(huì)在不同程度上發(fā)生變化，導(dǎo)致人臉識(shí)別出現(xiàn)錯(cuò)誤，故定期對(duì)系統(tǒng)注冊用戶進(jìn)行采集，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要，同時(shí)設(shè)置安全模塊，能夠提高其安全性能，使其更好地發(fā)揮積極作用。

將人臉識(shí)別技術(shù)引入到公寓管理系統(tǒng)當(dāng)中非常必要，由于學(xué)生技術(shù)較大，且流動(dòng)性強(qiáng)，使用該系統(tǒng)能夠顯著提高公寓管理有效性，同時(shí)，學(xué)校在此投入的資金并不多，便可實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，正式投入到實(shí)踐當(dāng)中，后期維護(hù)成本不高，能夠?yàn)楦咝９?jié)省更多成本，提高系統(tǒng)運(yùn)行有效性。最為關(guān)鍵的是，互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代下，高校管理朝著系統(tǒng)化、現(xiàn)代化趨勢發(fā)展，設(shè)計(jì)一套公寓管理系統(tǒng)，能夠與高校其他工作聯(lián)系到一起，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)籌管理目標(biāo)，形成聯(lián)動(dòng)管理效應(yīng)，從而促進(jìn)高校健康發(fā)展，更好地順應(yīng)社會(huì)發(fā)展趨勢。

3 人臉識(shí)別技術(shù)在高校公寓管理中的應(yīng)用

（1）系統(tǒng)設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)學(xué)生公寓管理時(shí)，要注意如下幾項(xiàng)原則。一是模塊化，在決策系統(tǒng)上增加基礎(chǔ)功能，對(duì)各功能進(jìn)行模塊化處理，既保證模塊獨(dú)立性，又能夠?yàn)楦髂K之間搭建橋梁。二是標(biāo)準(zhǔn)化，系統(tǒng)設(shè)計(jì)要確定標(biāo)準(zhǔn)化接口、組件，為系統(tǒng)新功能的拓展和對(duì)接做好準(zhǔn)備[3]。三是兼容性，設(shè)計(jì)的系統(tǒng)要確保能夠在多種操作系統(tǒng)下穩(wěn)定運(yùn)行。此外，還要注意開放性、拓展性等原則。在具體設(shè)計(jì)中，要確保登錄界面安全，還要側(cè)重提高系統(tǒng)的防病毒能力，以免學(xué)生個(gè)人隱私泄露?；诖耍到y(tǒng)的設(shè)計(jì)可以設(shè)計(jì)為五個(gè)部分：a.數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層，其中包括學(xué)生信息、人臉特征值等，并以數(shù)據(jù)信息作為基礎(chǔ)進(jìn)行分類、組織，構(gòu)建規(guī)?；瘮?shù)據(jù)庫體系。b.業(yè)務(wù)處理層，根據(jù)算法對(duì)人臉特征值進(jìn)行匹配，如若成功，識(shí)別通過，反之，識(shí)別失敗[4]。c.業(yè)務(wù)展現(xiàn)層，數(shù)據(jù)采集、信息管理及錯(cuò)誤警報(bào)等。d.接口層，該層次主要是編碼與解碼數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)后的傳輸與交換，做到承上啟下作用，保證整個(gè)系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行。e.應(yīng)用層，主要是負(fù)責(zé)故障消除、預(yù)警分析等。根據(jù)上述系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，人臉識(shí)別技術(shù)在實(shí)踐中的應(yīng)用，通過openCV中，提供檢測人臉函數(shù)予以實(shí)現(xiàn)。在系統(tǒng)運(yùn)行中，要對(duì)人臉數(shù)據(jù)進(jìn)行信息采集，經(jīng)過反復(fù)訓(xùn)練，提取出人臉特征值，系統(tǒng)便可快速識(shí)別出人臉。OpenCV實(shí)現(xiàn)原理，通過Haar特征實(shí)現(xiàn)是否為可進(jìn)入身份。在運(yùn)行中，打開用戶照片，并結(jié)合ASM方法，快速掃描出人臉庫，對(duì)特征值逐一標(biāo)識(shí)，以確定出人臉。根據(jù)ASMLibrary庫，確定定位人臉大致輪廓，最后確認(rèn)出人臉基本信息[5]。在系統(tǒng)中，用戶進(jìn)行圖像識(shí)別時(shí)，最多有三次識(shí)別機(jī)會(huì)，如果首次識(shí)別失敗，后續(xù)會(huì)再進(jìn)行兩次識(shí)別，三次均失敗，門禁系統(tǒng)將會(huì)關(guān)閉。根據(jù)具體情況，可結(jié)合特征值進(jìn)行容錯(cuò)處理，并對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的修復(fù)和矯正，確保在短時(shí)間內(nèi)定位人臉。之所以進(jìn)行上述設(shè)計(jì)，主要是個(gè)體特征有所差別，會(huì)出現(xiàn)不同程度的誤差，將其控制在范圍內(nèi)。（2）系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。用戶在操作時(shí)，用戶根據(jù)登錄名和密碼便可進(jìn)入管理系統(tǒng)，系統(tǒng)可根據(jù)用戶名判斷出用戶的身份和權(quán)限。考慮到公寓管理實(shí)際情況，主要設(shè)計(jì)了學(xué)生注冊、考勤記錄、組織機(jī)構(gòu)等導(dǎo)航欄，用戶在登錄后能夠快速找到自己需要的功能，做到一目了然，界面友好。通過界面能夠直接看到學(xué)生的考勤情況，及時(shí)對(duì)未歸宿學(xué)生情況進(jìn)行調(diào)查，確保學(xué)生安全。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)、建模及安全設(shè)置，要結(jié)合系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求列出數(shù)據(jù)庫中的關(guān)系對(duì)象，以此來確定對(duì)象屬性、字段長度等細(xì)節(jié)，通過對(duì)表與表之間的關(guān)系構(gòu)建關(guān)系數(shù)據(jù)庫，以此來提高查找速率，為程序運(yùn)行做好充分的準(zhǔn)備。為了確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，在正式投入之前，要讓學(xué)生進(jìn)行注冊，采集人臉信息，作為學(xué)生考聘主要依據(jù)[6]。每年，高校都會(huì)有一批學(xué)生畢業(yè)，在系統(tǒng)中設(shè)置新增、修改用戶信息模塊，能夠及時(shí)更新學(xué)生信息，同時(shí)可以設(shè)置某一時(shí)間段，將此作為考勤時(shí)間范圍，如學(xué)生在某時(shí)打卡并進(jìn)入宿舍，在某時(shí)打卡出去，通過人臉識(shí)別來嚴(yán)格控制學(xué)生的考勤，或者當(dāng)學(xué)生發(fā)型變換時(shí)，要及時(shí)與管理員聯(lián)系，進(jìn)行針對(duì)性處理，確保系統(tǒng)能夠始終處于正常運(yùn)行當(dāng)中。（3）系統(tǒng)測試。軟件開發(fā)過程中的bug是不可避免的，故在正式上線之前，務(wù)必要對(duì)軟件進(jìn)行嚴(yán)格的測試，提前發(fā)現(xiàn)問題，并對(duì)bug進(jìn)行修復(fù)處理。本文出于系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的考慮，采取單元、集成及確認(rèn)等測試方式，以此來檢查系統(tǒng)是否存在漏洞[7]。其中從單元測試看，將系統(tǒng)各功能模塊進(jìn)行統(tǒng)一測試，檢測軟件功能是否能夠滿足最初的設(shè)計(jì)需求；集成測試是檢測功能模塊銜接性，數(shù)據(jù)是否能夠同步更新，以此來避免模塊之間出現(xiàn)矛盾和沖突。從多個(gè)角度測試軟件性能，確保軟件安全性、性能及強(qiáng)度都能夠達(dá)到最佳狀態(tài)。測試中，我們隨機(jī)選擇一張圖像，通過搜索算法確定圖像中存在人臉，對(duì)檢測人臉?biāo)俣冗M(jìn)行了測試，能夠發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)具有較快的檢測效率，能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)性檢測，符合設(shè)計(jì)要求。同時(shí)，系統(tǒng)可以在強(qiáng)光、弱光等多種環(huán)境中檢測，并與微信等社交平臺(tái)相聯(lián)系，準(zhǔn)確率高達(dá)80%[8]。系統(tǒng)進(jìn)行1：1人臉識(shí)別，將其應(yīng)用于門禁控制、身份驗(yàn)證等方面，是一套具有實(shí)時(shí)性、安全性的人臉識(shí)別系統(tǒng)，準(zhǔn)確率高，且具備較高的安全性。經(jīng)過上述測試程序，各項(xiàng)功能基本符合系統(tǒng)設(shè)計(jì)預(yù)期目標(biāo)，尚未發(fā)現(xiàn)其中存在的不足之處。但系統(tǒng)是否能夠經(jīng)得住大數(shù)據(jù)的考驗(yàn)，還需要大量的實(shí)踐驗(yàn)證，尤其是在高校公寓管理工作中，面對(duì)大量的學(xué)生，數(shù)據(jù)采集繁瑣，處理難度較大，需要不斷地檢測與驗(yàn)證，才能夠提高系統(tǒng)運(yùn)行有效性。

4 結(jié)束語

根據(jù)上文所述，隨著我國高校擴(kuò)招趨勢不斷擴(kuò)張，高校學(xué)生人數(shù)與日俱增，學(xué)生公寓管理作為高校日常工作的一部分，其管理水平直接決定高校正常教學(xué)秩序，也是提高學(xué)生公寓安全性重要因素。以往，高校公寓管理單純依靠工作人員，存在很多不足之處，存在很多潛在危險(xiǎn)。為此本文引入人臉識(shí)別技術(shù)，將其與門禁系統(tǒng)有機(jī)整合到一起，設(shè)計(jì)一套安全性、智能型門禁系統(tǒng)，通過對(duì)不同情況下人臉的有效識(shí)別，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)學(xué)生的全面管理，減少并消除危險(xiǎn)，從而滿足高校學(xué)生公寓門禁管理需求，促進(jìn)高校不斷發(fā)展。

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