人臉識別技術(shù)在一卡通補辦卡系統(tǒng)中的應(yīng)用與研究

周小領(lǐng) 丁憲成 王軍峰 高東偉

摘? 要：隨著高校智慧校園不斷的深入應(yīng)用，師生對校園一卡通系統(tǒng)的人性化、智能化、多樣化的需求日益突出，為了能滿足師生個性化的需求，特意深入研究人臉識別技術(shù)，并把人臉識別技術(shù)與一卡通補辦卡業(yè)務(wù)相完美的結(jié)合起來。以其高效性和便利性為高校智慧校園的深入應(yīng)用提供了技術(shù)保障，成為智慧校園不可或缺的重要組成與功能支撐。

關(guān)鍵詞：人臉識別;一卡通補辦;應(yīng)用

中圖分類號：TP399 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）09-0172-02

Abstract： With the continuous in-depth application of intelligent campus in colleges and universities， teachers and students' demand for humanization， intelligence and diversification of campus card system is becoming more and more prominent. In order to meet the personalized needs of teachers and students， face recognition technology is specially studied in depth. And the face recognition technology and one card supplement card business perfectly combined. With its high efficiency and convenience， it provides a technical guarantee for the in-depth application of the intelligent campus in colleges and universities， and becomes an indispensable and important component and functional support of the intelligent campus.

Keywords： face recognition; one card supplement; application

1 背景

高校校園一卡通一般在新生入學(xué)的時候會采用一卡通卡廠批量印卡的方式制作而成，后期零星的新教工報道，師生丟卡壞卡的補辦都是采用人工核驗校對身份補辦卡的方式完成?，F(xiàn)行的模式通常是用學(xué)校采購的證卡打印機進行卡片的印制工作，一卡通工作人員通過補辦的申請人員填寫的相關(guān)信息和出示的身份證等有效證件進行身份識別。以下兩種情況會對補辦卡造成困擾：（1）如果丟失卡片的師生同時身份證也丟失了;（2）節(jié)假日期間丟失卡，目前的輔助手段就是采用自助補卡一體機來幫助完成卡片的印制工作，可是自助補卡同樣存在身份核驗方面的風(fēng)險。校園一卡通是師生在學(xué)校正常工作和生活的必備工具，如果不能及時補辦就會帶來相應(yīng)的不便，人臉識別技術(shù)這時候就可以作為有效的身份識別的手段來幫助辦卡的工作人員來進行身份的識別過程，從而能順利的完成制卡的步驟。

2 人臉識別技術(shù)

2.1 概念

人臉識別技術(shù)是生物識別技術(shù)中的一種，是一種利用人體本身所固有的物理特征——人臉來提取生物識別特征，通過模式識別的方法來鑒別個人身份的一種技術(shù)。人臉特征是人的一種固有的內(nèi)在屬性，因此決定了人臉識別技術(shù)的不同個體的差異，同時也具有相對穩(wěn)定的特性，這就決定了它可以作為身份驗證的一種重要手段。人臉識別技術(shù)通過判斷人臉的大小、位置和主要的五官信息來提取核心信息，通過與人臉數(shù)據(jù)庫中的人臉進行比對。人臉識別技術(shù)一般采用閥值匹配的方式來進行結(jié)果的輸出。用攝像頭采集含有人臉的圖像或視頻流，從而提取出人臉圖像特征數(shù)據(jù)，這些被提取的特征數(shù)據(jù)與存儲在數(shù)據(jù)庫中的特征模板進行搜索匹配，進行人臉相似度的比對，把返回的相似度分值與設(shè)定的閾值對比，當(dāng)返回的相似度超過這一閾值時，則把匹配得到的結(jié)果輸出。采用這種通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)深度學(xué)習(xí)的方法，可以使得人臉識別系統(tǒng)的人臉識別率與人類眼睛的識別率非常接近，甚至超過人眼識別率，大大提高身份識別的準(zhǔn)確率。

2.2 人臉識別技術(shù)的三大技術(shù)類別

第一，基于人臉面部幾何結(jié)構(gòu)特征進行識別的技術(shù)，這種技術(shù)是通過對比人臉的輪廓、紋理、膚色、面部剪影曲線的結(jié)構(gòu)等表征進行識別，并加以提取與分析;第二，基于模板的人臉匹配技術(shù)，它是通過將獲取到的人臉圖像與數(shù)據(jù)庫中的人臉模板按照一定得匹配策略進行對比，根據(jù)相關(guān)性高低來確定人臉大小與位置;第三，基于統(tǒng)計的人臉檢測技術(shù)。通過對人臉與非人臉的圖像進行大量的學(xué)習(xí)訓(xùn)練，統(tǒng)計方法來實現(xiàn)人臉與非人臉只見的模式識別與分類。人臉識別的應(yīng)用范圍：大型公司和學(xué)校用來做門禁考勤;安全驗證系統(tǒng)領(lǐng)域;人機交互領(lǐng)域;金融行業(yè)人臉識別。人臉識別技術(shù)具有不需要人工操作、普遍性高、方便性高、成本低、可接受性高、并且具有自學(xué)習(xí)的能力等優(yōu)勢。

3 一卡通補辦卡人臉識別技術(shù)設(shè)計思想

一卡通的補辦卡業(yè)務(wù)中應(yīng)用人臉識別技術(shù)來實現(xiàn)身份識別的三個步驟：首先，建立使用者的人臉數(shù)據(jù)檔案，使用者需要采集自己的人臉特征信息;其次，在應(yīng)用的過程中，使用攝像頭獲取當(dāng)前人物的面相特征;最后，將當(dāng)前捕獲到的人像特征與之前存儲的人臉數(shù)據(jù)檔案進行比對。

采用基于百度AI開放平臺的人臉識別技術(shù)和一卡通補辦卡的程序結(jié)合，從而達(dá)到通過采用人臉識別的方式對補辦一卡通的人員進行身份識別，完成打卡過程?；诎俣華I開放平臺的人臉識別技術(shù)包含三個部分（圖1）：（1）獲取接口權(quán)限;（2）準(zhǔn)備接口調(diào)用工具;（3）進行接口調(diào)用。

攝像頭采集的人臉照片與校園一卡通師生照片庫中查找相似的人臉，與師生照片庫中的N個人臉進行比對，找出最相似的一張臉或多張人臉。根據(jù)待識別人臉與現(xiàn)有人臉庫中的人臉匹配程度，返回用戶信息和匹配度，即1：N人臉檢索，可用于補辦卡用戶身份的識別。身份驗證的過程包含質(zhì)量監(jiān)測和活體檢測。質(zhì)量檢測：判斷圖片中是否包含人臉，以及人臉在姿態(tài)、遮擋、模糊、光照等方面是否符合識別條件?；铙w檢測：基于圖片中的破綻分析，判斷中的人臉是否為二次翻拍。身份驗證：基于姓名、身份證號和學(xué)號，將當(dāng)前獲取的人臉圖片，與一卡通打卡數(shù)據(jù)庫中的一卡通證件照進行比對，并在此基礎(chǔ)上進行業(yè)務(wù)判斷是否為同一人?；谛@一卡通所面對的師生人群是相對固定和單一的群體，這里人臉識別的閾值設(shè)定為0.8及以上就足以能滿足一卡通身份識別的要求了。

4 人臉識別技術(shù)在校園一卡通業(yè)務(wù)上的應(yīng)用

4.1 應(yīng)用在人工補辦卡窗口

將人臉識別接口與一卡通制卡程序接口對接，補辦卡的工作人員在補辦卡服務(wù)窗口設(shè)置的攝像頭前完成人臉識別的錄入，通過攝像頭現(xiàn)場采集補辦卡的師生人臉信息并與數(shù)據(jù)庫中的師生照片進行比對，進行身份識別的步驟，從而準(zhǔn)確、快速地識別身份，從而順利地完成補卡工作。

4.2 應(yīng)用在自助補卡機上

需要補辦卡的師生，在自助補卡一體機前完成人臉識別和身份證認(rèn)證兩次身份認(rèn)證后，方可以進行補辦卡業(yè)務(wù)，保障自助補卡的真實性和安全性。自助打卡一體機打卡模塊默認(rèn)采用刷臉方式認(rèn)證，同時核驗身份證， 刷臉模塊也可經(jīng)過簡單的配置后即可支持電子賬戶支付方式。智慧一卡通的發(fā)展趨勢是無人化辦卡，現(xiàn)在我校西太湖新校區(qū)已經(jīng)啟用自助補卡機設(shè)備，如果后續(xù)把人臉識別的技術(shù)和自助補卡設(shè)備有效的結(jié)合起來，將會給廣大師生提供更大的便利。

總體來說校園一卡通面對的客戶群體比較單一，這種基于百度AI開放平臺的人臉識別技術(shù)基本能滿足校園一卡通補辦卡的身份識別的要求，但是它在一卡通身份識別應(yīng)用過程中仍然存在一定的錯誤率，尤其是對于日益增多雙胞胎的校園，人臉識別的算法要不斷改進，采集信息的設(shè)備也要隨之不斷更新才能使得精準(zhǔn)度不斷得以提高。

5 結(jié)束語

校園一卡通系統(tǒng)的業(yè)務(wù)已經(jīng)擴展到學(xué)校教學(xué)、科研、管理和生活服務(wù)等多個領(lǐng)域。已經(jīng)成為新型智慧校園系統(tǒng)中必不可少的項目，校園一卡通系統(tǒng)正不斷地為智慧校園數(shù)據(jù)采集平臺提供數(shù)據(jù)。人臉識別技術(shù)應(yīng)用于校園一卡通的補卡技術(shù)中，有效實現(xiàn)人臉識別的身份認(rèn)證功能，進一步加強了校園一卡通與智慧校園深度融合，提升個性化應(yīng)用的創(chuàng)新設(shè)計。校園一卡通上的學(xué)生照片通常都是新生入學(xué)時期的照片，通過人臉識別技術(shù)采集的圖像進入數(shù)據(jù)采集庫可以有效地更新數(shù)據(jù)庫中的照片信息，也可為后期的精準(zhǔn)信息提供支持。校園一卡通是整個智慧校園信息化數(shù)據(jù)的不可或缺傳遞媒體，人臉識別作為身份識別的關(guān)鍵技術(shù)，應(yīng)用在校園一卡通的數(shù)據(jù)采集和識別上，將為“智慧校園”采集到大量真實的校內(nèi)師生身份數(shù)據(jù)，為智慧校園下一步的數(shù)據(jù)融合、服務(wù)融合奠定了必要的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

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