人臉識(shí)別技術(shù)在我司安防業(yè)務(wù)的應(yīng)用項(xiàng)目

□ 鄧建林

人臉識(shí)別又叫人像識(shí)別、面部識(shí)別，是通過(guò)采集人的面部特征信息進(jìn)行身份辨認(rèn)的一種生物識(shí)別技術(shù)。該技術(shù)的核心關(guān)鍵點(diǎn)是看是否具有高超的算法能力，通過(guò)人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)識(shí)別、大數(shù)據(jù)、模型理論、專家視頻圖像處理系統(tǒng)等前沿科技，同時(shí)結(jié)合中間值處理能力實(shí)現(xiàn)快速、無(wú)感識(shí)別。目前人臉識(shí)別已經(jīng)告別過(guò)去的傳統(tǒng)基于可見(jiàn)光圖像的人臉識(shí)別技術(shù)，因其在環(huán)境光照發(fā)生變化時(shí)，識(shí)別能力會(huì)急劇下降，從而造成應(yīng)用效果大相徑庭。近年來(lái)迅速發(fā)展起來(lái)的是基于主動(dòng)近紅外圖像的多光源人臉識(shí)別技術(shù)。它可以克服光線變化的影響，取得了卓越的識(shí)別性能，提升了識(shí)別精度、穩(wěn)定性和速度方面的整體系統(tǒng)性能。以下介紹一下我司在某高校智慧校園建設(shè)解決方案中應(yīng)用該技術(shù)的情況。

一、總體需求及解決方案

基于校方對(duì)系統(tǒng)功能的期望及實(shí)際應(yīng)用需求，我們將系統(tǒng)主要分為三部分：學(xué)生活動(dòng)管理、實(shí)驗(yàn)室使用管理、安防管理。

學(xué)生管理活動(dòng)中，用人臉作為標(biāo)簽，打通學(xué)生在學(xué)校的所有活動(dòng)場(chǎng)景。學(xué)生從入學(xué)報(bào)名開(kāi)始使用人臉識(shí)別自助注冊(cè)，從而避免手工注冊(cè)帶來(lái)的錯(cuò)漏，減免人力成本，同時(shí)也解決了學(xué)生排長(zhǎng)隊(duì)注冊(cè)浪費(fèi)時(shí)間的問(wèn)題，提高了工作效率。刷臉進(jìn)出宿舍樓，上課刷臉簽到，可通過(guò)大數(shù)據(jù)分析出經(jīng)常不回寢、上課遲到、曠課的學(xué)生，及早對(duì)其進(jìn)行教育，避免因小錯(cuò)致大錯(cuò)無(wú)法挽回的情況發(fā)生?？荚嚂r(shí)人證核實(shí)，可避免替考舞弊現(xiàn)象的出現(xiàn)，有效減少監(jiān)考老師工作量，規(guī)范摒除人為因素的干擾。刷臉出入圖書(shū)館，可有效保護(hù)珍貴典藏書(shū)籍等十分重要的學(xué)校資源，及時(shí)阻止未經(jīng)授權(quán)人員進(jìn)入圖書(shū)館，降低學(xué)生各種安全風(fēng)險(xiǎn)。在食堂等校內(nèi)消費(fèi)場(chǎng)所進(jìn)行刷臉交易，可以保障學(xué)生消費(fèi)權(quán)益，避免食品安全問(wèn)題發(fā)生，將分散的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)通過(guò)人臉匯聚，將學(xué)生所有行為數(shù)據(jù)匯總到數(shù)據(jù)分析平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)學(xué)生軌跡分析、行為危險(xiǎn)預(yù)警、以圖找人等功能，構(gòu)建智慧學(xué)生管理平臺(tái)。

在實(shí)驗(yàn)室使用管理中，為了保護(hù)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)大量重要的實(shí)驗(yàn)材料、科研設(shè)備，以及教師和學(xué)生的電腦設(shè)備和研究數(shù)據(jù)等，可以通過(guò)人臉識(shí)別技術(shù)對(duì)進(jìn)出實(shí)驗(yàn)室的人員進(jìn)行考勤管理，通過(guò)重點(diǎn)區(qū)域門禁通行控制解決丟卡、冒用卡片帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)，及時(shí)阻止未授權(quán)人員進(jìn)入科研場(chǎng)所，重要設(shè)備器材使用授權(quán)則可確保資源被合理、正確、安全地使用，解決實(shí)際中經(jīng)常出現(xiàn)的注冊(cè)者和使用者不一致的情況，避免糾紛和安全事件的發(fā)生。同時(shí)，基于人臉數(shù)據(jù)打通系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的底庫(kù)管理和業(yè)務(wù)場(chǎng)景使用。

安防管理是針對(duì)傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控和門禁控制系統(tǒng)的不足提出的，是傳統(tǒng)安防系統(tǒng)的有效升級(jí)和補(bǔ)充。通過(guò)采用人臉識(shí)別技術(shù)進(jìn)行訪客管理，對(duì)重點(diǎn)區(qū)域的人員通行管理，比如學(xué)校大門、宿舍、體育場(chǎng)館等設(shè)置黑白名單和陌生人識(shí)別，將教職員工、學(xué)生和其他經(jīng)授權(quán)通行人員列入白名單，名單人員可直接刷臉通行，可提升使用體驗(yàn)，避免忘帶卡的尷尬和冒刷風(fēng)險(xiǎn)；黑名單用于重點(diǎn)人員布控，學(xué)校內(nèi)經(jīng)常發(fā)生偷竊、故意傷害等違法犯罪行為，而校內(nèi)范圍較大，所涉及場(chǎng)所又多，校內(nèi)安保部門和公安機(jī)關(guān)掌握著犯罪嫌疑人的相關(guān)資料，卻無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理，通過(guò)在關(guān)鍵區(qū)域架設(shè)動(dòng)態(tài)黑名單識(shí)別系統(tǒng)，布控黑名單人員，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)黑名單人員的行蹤，便于阻止和抓捕，預(yù)防和防范風(fēng)險(xiǎn)；陌生人識(shí)別，是在學(xué)校重點(diǎn)區(qū)域如重要實(shí)驗(yàn)室、涉密場(chǎng)所等嚴(yán)格控制準(zhǔn)入權(quán)限，通過(guò)人臉識(shí)別系統(tǒng)對(duì)白名單之外的人員進(jìn)行預(yù)警，避免非授權(quán)人員進(jìn)入，可作為白名單識(shí)別的有效補(bǔ)充，確保重點(diǎn)區(qū)域的訪問(wèn)人員合規(guī)。

二、技術(shù)原理與實(shí)現(xiàn)

從技術(shù)上來(lái)講，人臉識(shí)別比對(duì)類型可分為分核實(shí)式（即1對(duì)1）和搜索式（1對(duì)多）兩種。1對(duì)1解決的是自然人和證件信息是否匹配的問(wèn)題，從而明確“你是不是你”。1對(duì)多是在N張底庫(kù)中，識(shí)別照片或者視頻中的人是誰(shuí)，解決的是“你是誰(shuí)”的問(wèn)題。根據(jù)比對(duì)照片來(lái)源的不同，分為靜態(tài)1∶N（照片和底庫(kù)比）、動(dòng)態(tài)1∶N（視頻流和照片比）兩種方式。因此系統(tǒng)從這一原理出發(fā)，構(gòu)建應(yīng)用于全校的人臉識(shí)別系統(tǒng)和進(jìn)行統(tǒng)一的庫(kù)底。通過(guò)設(shè)備和識(shí)別結(jié)果管理，便于數(shù)據(jù)收集、分析和應(yīng)用，系統(tǒng)將分為四層：前端設(shè)備層、算法識(shí)別層、底庫(kù)數(shù)據(jù)層和業(yè)務(wù)應(yīng)用層。

系統(tǒng)總體邏輯結(jié)構(gòu)

其中，最底層的前端設(shè)備層，根據(jù)不同的識(shí)別方式而選擇不同的產(chǎn)品形態(tài)。比如高清人臉槍機(jī)，其特點(diǎn)是實(shí)時(shí)視頻流處理速度快，可應(yīng)用于電磁門門禁、黑名單布控、陌生人提醒；門禁控制器可應(yīng)用于閘機(jī)和電磁門通行；人證核驗(yàn)設(shè)備可應(yīng)用于考試身份驗(yàn)證、自助設(shè)備身份校驗(yàn)等場(chǎng)景；前端面板機(jī)可實(shí)現(xiàn)前端抓拍和后端識(shí)別區(qū)域應(yīng)用，比如實(shí)驗(yàn)室、圖書(shū)館、教室、會(huì)議室門禁等；移動(dòng)設(shè)備可在移動(dòng)考勤、結(jié)果展示上進(jìn)行使用；結(jié)果顯示設(shè)備則是將考勤彈窗、識(shí)別結(jié)果顯示出來(lái)。

算法識(shí)別層根據(jù)識(shí)別模式分為：①1∶1識(shí)別，識(shí)別服務(wù)器在學(xué)校集中部署，前端為抓拍一體機(jī)，主要應(yīng)用于人證核驗(yàn)、自助設(shè)備場(chǎng)景；②靜態(tài)1∶N識(shí)別，集中部署識(shí)別伺服器，在考勤、pad門禁安裝前端抓拍機(jī)等；③動(dòng)態(tài)1∶N識(shí)別，在閘機(jī)、槍機(jī)門禁識(shí)別安裝，為直接快速處理視頻流將識(shí)別服務(wù)器靠近攝像頭附近部署，以避免網(wǎng)絡(luò)延遲帶來(lái)的問(wèn)題。

底庫(kù)數(shù)據(jù)層主要包括底庫(kù)數(shù)據(jù)、識(shí)別結(jié)果數(shù)據(jù)。底庫(kù)數(shù)據(jù)根據(jù)需要進(jìn)行分組，比如按照宿舍樓、班級(jí)、學(xué)院、上課排班、實(shí)驗(yàn)室等分組，用于確定識(shí)別范圍。底庫(kù)數(shù)據(jù)的精確度直接影響到整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行效率和識(shí)別度，所以系統(tǒng)部署初期的數(shù)據(jù)錄入工作十分關(guān)鍵。識(shí)別結(jié)果統(tǒng)一匯聚管理，便于進(jìn)行學(xué)生行為數(shù)據(jù)分析，識(shí)別結(jié)果經(jīng)過(guò)算法識(shí)別層獲取而來(lái)，如果說(shuō)底庫(kù)數(shù)據(jù)層是心臟門的話，算法識(shí)別層就成了大腦或者CPU。

業(yè)務(wù)應(yīng)用層是面向具體場(chǎng)景、由具體用戶使用的業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，一般與現(xiàn)有業(yè)務(wù)系統(tǒng)交互，實(shí)現(xiàn)某一業(yè)務(wù)功能，如報(bào)表查看、數(shù)據(jù)分析、底庫(kù)管理邏輯等。因此我們將業(yè)務(wù)主要分為學(xué)生宿舍通行、教室上課考勤、自助終端機(jī)、考試人證核驗(yàn)、行為軌跡分析、行為風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警、實(shí)驗(yàn)室通行考勤、重要設(shè)備授權(quán)、安保通行管理、陌生人告警、黑名單布控等多個(gè)子系統(tǒng)和功能模塊。以宿舍管理子系統(tǒng)為例，其業(yè)務(wù)層包括宿舍人員管理、宿舍人員通行記錄查看、歸宿人員報(bào)表查看、陌生人告警等模塊。為了便于Web網(wǎng)站和移動(dòng)App的接入，我們還預(yù)留了二次開(kāi)發(fā)接口與數(shù)據(jù)交互端口，同時(shí)在校方要求下系統(tǒng)也將在授權(quán)協(xié)議下與第三方系統(tǒng)展開(kāi)互動(dòng)交互。

三、系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路及總結(jié)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)高速發(fā)展的今天，它不僅給人們的工作、生活帶來(lái)了深遠(yuǎn)影響，更改變了人們的溝通交流方式，與此同時(shí)也將各領(lǐng)域的數(shù)據(jù)交互技術(shù)引向了一個(gè)新的領(lǐng)域。該系統(tǒng)的建設(shè)充分利用了現(xiàn)階段高速發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將各子系統(tǒng)接入網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了各子系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)共享，讓各個(gè)單獨(dú)的子系統(tǒng)組合成為一個(gè)有機(jī)的整體，為大數(shù)據(jù)應(yīng)用提供底層基礎(chǔ)?？紤]到學(xué)校的實(shí)際情況及其特殊性，我們認(rèn)為智能化管理服務(wù)平臺(tái)建設(shè)要本著先進(jìn)性、實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性、成熟性、開(kāi)放性和可擴(kuò)充性的原則，使系統(tǒng)可靠、技術(shù)成熟、功能實(shí)用、方案先進(jìn)、保密性強(qiáng)、思路創(chuàng)新成為現(xiàn)實(shí)，為學(xué)校建成能夠代表當(dāng)今先進(jìn)水平的管理服務(wù)平臺(tái)。