人臉識別技術(shù)在招生考試系統(tǒng)中的應(yīng)用與研究

何文海，孫麗麗，趙 凱

（河北省教育考試院，石家莊 050091）

從2015年開始，國家加大了對教育考試違紀(jì)作弊行為的處理力度，《中華人民共和國刑法修正案（九）》已于2015年11月正式實施，其中第284條明確規(guī)定法律規(guī)定的國家考試中，組織作弊的將入刑定罪，最高可處七年有期徒刑。此條例頒布后，教育部明確提出：要結(jié)合各地實際，采用二代身份證現(xiàn)場報名確認(rèn)、現(xiàn)場采集照片和指紋等生物特征、及時進(jìn)行信息比對等措施嚴(yán)防替考。為此各個地區(qū)紛紛升級防作弊系統(tǒng)，指紋識別、人臉識別等大量“黑科技”在各地考場中大顯身手，生物識別儼然成為全民焦點，其中人臉識別憑借其唯一性和獨特性在眾多生物識別技術(shù)中脫穎而出，有著廣闊的應(yīng)用前景。

1 人臉識別技術(shù)在招生考試系統(tǒng)中應(yīng)用的重要性分析

近年來，為防范打擊“替考”等嚴(yán)重違反考試紀(jì)律的行為，實現(xiàn)考生身份甄別由“人工主觀識別”向“計算機(jī)科技識別”的轉(zhuǎn)變，全國范圍內(nèi)許多重要的考試都逐漸應(yīng)用。

在2018年全國碩士研究生招生考試中，深圳市首次利用人臉識別技術(shù)核驗考生的身份，即在考生進(jìn)入考場時，現(xiàn)場刷臉驗證成功后方能進(jìn)入考場參加考試。

2018年中小學(xué)教師資格考試廣西考區(qū)筆試，廣西招生考試院將在廣西經(jīng)濟(jì)管理干部學(xué)院和百色市六中兩個考點首次啟用“人臉識別系統(tǒng)”，對考生身份進(jìn)行自助驗證。

在西安交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育課程中也考試首次啟用“人臉識別”系統(tǒng)，秋季課程考試的人臉識別系統(tǒng)首次在陜西溢誠學(xué)習(xí)中心進(jìn)行測試，現(xiàn)場通過身份證閱讀器讀取考生身份證號碼，并采集考生人臉照片，與系統(tǒng)錄取照片進(jìn)行一對一比對。考生只有通過人臉識別完成考前電子簽到工作，方可入場參加課程考試。這是西安交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院繼招生考試后，將“人臉識別”技術(shù)首次應(yīng)用到課程考試中，是學(xué)院信息化建設(shè)的重大舉措之一。

人臉識別技術(shù)在招生考試系統(tǒng)中能夠嚴(yán)肅考場紀(jì)律，嚴(yán)防替考舞弊行為發(fā)生，維護(hù)教育考試的公平、公正。

2 人臉識別技術(shù)

人臉識別技術(shù)的核心實際是“局部人體特征分析”以及“圖形/神經(jīng)識別算法。主要借助人體面部的各個器官以及特征部位的手段。將人臉器官所對應(yīng)幾何關(guān)系多數(shù)據(jù)產(chǎn)生識別參數(shù)和數(shù)據(jù)庫中全部原始參數(shù)來比較、判斷以及確認(rèn)。通常要求判斷時間不能高于1秒。

2.1 人臉檢測

人臉檢測就是指在動態(tài)的場景以及復(fù)雜的背景之中判斷是否有沒有面像存在，然后把這種面像分別出來。目前主要有參考模板法、人臉規(guī)則法、樣品學(xué)習(xí)法、膚色模型法以及特征子臉法幾種，以參考模板法為例，其首先要設(shè)計出標(biāo) 準(zhǔn)人臉的模板，然后通過算計機(jī)計算所采集的樣品和設(shè)計出標(biāo)準(zhǔn)模板之間相互匹配的程度。目前上面五種方法在招生考試檢測時可以綜合使用。

2.2 人臉跟蹤

面貌跟蹤就是指對所檢測到考生的面貌進(jìn)行動態(tài)目標(biāo)跟蹤。在這個過程中采用基于模型的方法或者是基于運動和模型相互結(jié)合的辦法。除此之外，借助膚色模型進(jìn)行跟蹤也是一種較為簡單高效的方法。

2.3 人臉比對

考生的人臉對比也即是對所檢測到的面貌像進(jìn)行身份確認(rèn)或者是在面像庫之中目標(biāo)搜索。人臉對比的過程就是把采樣到的面像和面像庫之中的面像依次的來比對，并在其中找出最好的匹配對象。所以面像的描述是面像識別手段中十分重要的一環(huán)?，F(xiàn)階段主要的描述方法有特征向量法和面紋模板法。特征向量法就是是先將人眼虹膜、嘴角等五官輪廓的大小、距離以及距離等屬性確定下來，之后再計算出這些器官的幾何特征量，計算出的特征量逐漸形成描述該每個人面部特征的向量。面紋模板法就是在庫中存貯一些標(biāo)準(zhǔn)的面像模板或者是面像器官模板，在比對的過程中，將采集的所有面相和庫中全部模板使用歸一化相關(guān)量度量來匹配。

3 進(jìn)行人臉識別的主要過程

在進(jìn)行人臉識別時第一步是人臉的面像檔案的建立，也就是相關(guān)人員用攝像機(jī)采集參加考試考生的人臉的面像文件或者是用他們近期的照片做成面像文件，并將這些面像文件產(chǎn)生面紋編碼進(jìn)行保存。第二步就是獲取考生當(dāng)前面像，也就是相關(guān)人員用攝像機(jī)拍攝當(dāng)前考生的面像，然后把當(dāng)前的面像文件轉(zhuǎn)換為面紋編碼。第三步就是采用當(dāng)前的面紋編碼和檔案庫存進(jìn)行比對。也就是把目前的面像的面紋編碼和檔案庫存里面的面紋編碼來進(jìn)行檢索對比。上文中所提到的“面紋編碼”辦法是按照考生臉部的本質(zhì)特征以及開頭進(jìn)行工作的。此種面紋編碼能夠排除光線、胡須、膚色、發(fā)型以及表情等因素的干擾，能夠從百萬人中精確地辯認(rèn)出一個人。上述人臉識別的整個過程，借助一般的圖像處理設(shè)備就可以自動、連續(xù)并且實時地完成。

4 結(jié)束語

目前高考的考試身份審核一般是通過身份證照片、準(zhǔn)考證以及現(xiàn)場參考人員的比對確認(rèn)，全程只依靠人工審核完成，其評判標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、人工肉眼審核有偏差等也成為了傳統(tǒng)考試身份驗證的最大問題。為了更好的實現(xiàn)教育公平，必須借助于高科技對考生身份進(jìn)行認(rèn)證，采用客觀的機(jī)器審核來代替主觀的人工確認(rèn)，人臉識別未來憑借其唯一性、自動識別和認(rèn)證等獨特優(yōu)勢成為考生身份認(rèn)證的第一選擇。