校園管理體系中人臉識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用研究

扈志峰

【摘 要】在校園的安全管理體系中，人臉識(shí)別技術(shù)可以自動(dòng)對(duì)人員進(jìn)行快速高效的身份識(shí)別，對(duì)提高校園的安全管理水平、促進(jìn)便捷消費(fèi)有著重要意義。論文對(duì)人臉識(shí)別技術(shù)在校園管理體系中的應(yīng)用以及存在的問題進(jìn)行了分析研究，以期通過應(yīng)用人臉識(shí)別技術(shù)提高校園管理水平。

【Abstract】In the security management system of campus， face recognition technology can automatically identify people quickly and efficiently， which is of great significance to improve the security management level of campus and promote convenient consumption. This paper analyzes the application of face recognition technology in the campus management system and the existing problems， so as to improve the management level of the campus by applying face recognition technology.

【關(guān)鍵詞】人臉識(shí)別;面部特征;校園管理

【Keywords】face recognition; facial features; campus management

【中圖分類號(hào)】TP391.4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號(hào)】1673-1069（2019）10-0054-02

1 引言

隨著社會(huì)的進(jìn)步和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，在校園管理體系中，校園一卡通已經(jīng)不能滿足日常的管理工作需求。人臉識(shí)別技術(shù)的出現(xiàn)，讓校園管理工作更加簡(jiǎn)單快捷，靈活方便。

2 人臉識(shí)別技術(shù)

人臉識(shí)別技術(shù)是基于人的臉部特征信息進(jìn)行身份識(shí)別的一種生物識(shí)別技術(shù)[1]。一般通過不同的方式提取含有人臉的圖像或視頻流等特征信息，并自動(dòng)將采集到的信息與數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息比對(duì)，進(jìn)行人臉識(shí)別，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)身份的驗(yàn)證或?qū)θ藛T進(jìn)行跟蹤定位。

最常用的人臉識(shí)別方式是用人眼直接觀察，由于受外部環(huán)境、觀察者視力以及人眼對(duì)目標(biāo)臉部信息處理較慢等因素的影響，人眼直接觀察具有一定的局限性。2014年3月，由香港中文大學(xué)信息工程系主任、中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院副院長(zhǎng)湯曉鷗領(lǐng)軍的團(tuán)隊(duì)發(fā)布研究成果，基于原創(chuàng)的人臉識(shí)別算法，準(zhǔn)確率達(dá)到98.52%，首次超越人眼識(shí)別能力（97.53%），這為人臉識(shí)別技術(shù)在更多領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用提供了依據(jù)。

與傳統(tǒng)的指紋識(shí)別、虹膜識(shí)別等生物識(shí)別方式相比，人臉識(shí)別具有非強(qiáng)制性、非接觸性等特點(diǎn)。在識(shí)別過程中，利用可見光便可完成對(duì)目標(biāo)臉部信息的采集，可以在對(duì)方不經(jīng)意間完成，使信息采集具有隱蔽性，并且作為一種非接觸的識(shí)別方法，需要人的配合度較小，可以同時(shí)對(duì)多張人臉信息進(jìn)行采集對(duì)比，加快了識(shí)別效率。隨著紅外人臉識(shí)別與可見光結(jié)合、3D識(shí)別等技術(shù)的發(fā)展，人臉識(shí)別技術(shù)進(jìn)入了快速發(fā)展時(shí)期。

3 人臉識(shí)別技術(shù)在校園管理體系中的應(yīng)用

校園一卡通已經(jīng)成為大部分院校進(jìn)行日常管理的主要方式，學(xué)?？赏ㄟ^校園一卡通對(duì)持卡人進(jìn)行身份識(shí)別和日常教學(xué)、生活等相關(guān)管理[2]。但是校園一卡通也存在著易丟失、人卡不一致等管理上的難題，人臉識(shí)別技術(shù)可以讓身份驗(yàn)證、安全管理和日常消費(fèi)更加人性化，更加方便快捷。

3.1 身份驗(yàn)證更加準(zhǔn)確

傳統(tǒng)模式下，院校教職員工的上班打卡、學(xué)生的上課簽到，一般都使用的是刷卡或者指紋驗(yàn)證的方式，在管理過程中，難免會(huì)出現(xiàn)代刷代簽的現(xiàn)象，刷卡機(jī)無(wú)法識(shí)別驗(yàn)證人員是否為本人，身份的驗(yàn)證就無(wú)法做到準(zhǔn)確到人。

人臉識(shí)別技術(shù)的加入，讓身份的驗(yàn)證變得更加簡(jiǎn)單。管理部門只需要在打卡、簽到的地方安裝攝像頭等圖像獲取裝置，人們也無(wú)需排隊(duì)，只要正常走過該區(qū)域，攝像頭就可完成打卡、簽到人員的面部信息捕捉，通過和數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息比對(duì)，完成教職員工的打卡和學(xué)生的簽到活動(dòng)，不但提高了打卡簽到的效率，也讓身份驗(yàn)證變得簡(jiǎn)單準(zhǔn)確。

此外，應(yīng)用人臉識(shí)別技術(shù)進(jìn)行身份驗(yàn)證還可以應(yīng)用在重大活動(dòng)或者考場(chǎng)管理當(dāng)中，無(wú)論是持有請(qǐng)柬的客人還是拿著準(zhǔn)考證的考生，都可以輕松地完成身份驗(yàn)證，避免不請(qǐng)自來(lái)的人混入會(huì)場(chǎng)和替考者的出現(xiàn)，減少了會(huì)場(chǎng)管理人員和考場(chǎng)監(jiān)考人員的工作失誤。

3.2 安全管理更加嚴(yán)格

對(duì)于設(shè)置在學(xué)校出入口、宿舍、辦公區(qū)域、教學(xué)區(qū)域、圖書館等重點(diǎn)區(qū)域的門禁系統(tǒng)，都是認(rèn)卡不認(rèn)人，無(wú)論持卡人是否使用的是自己的校園一卡通，都可以持卡輕松出入這些區(qū)域。門衛(wèi)不可能記住校區(qū)內(nèi)的每一名教職員工和學(xué)生，校園一卡通就是持卡者出入該區(qū)域的有效證件，這成為安全管理的一大弊端。

在上述重點(diǎn)區(qū)域，可以安裝攝像頭等圖像獲取裝置，當(dāng)人員通過該區(qū)域時(shí)，攝像頭可以獲取出入人員的臉部特征，通過與數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息比對(duì)，判斷該人員是否為可出入該區(qū)域的授權(quán)人員，如果是非授權(quán)人員，系統(tǒng)可以及時(shí)向工作人員或安全管理人員發(fā)出警報(bào)，對(duì)非授權(quán)人員進(jìn)行攔截，同時(shí)，還可通過攝像頭拍照取證，獲取非法進(jìn)入的法律依據(jù)。

對(duì)于重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、涉密場(chǎng)所的出入，可以采用持卡或者指紋識(shí)別同人臉識(shí)別技術(shù)相結(jié)合的方式，這使得非法進(jìn)入的可能性極大降低，有效防范了安全隱患甚至違法犯罪活動(dòng)。

3.3 日常消費(fèi)更加便捷

在日常生活中，人們可以通過支付寶和微信進(jìn)行“刷臉”消費(fèi)，通過識(shí)別臉部信息與個(gè)人支付寶和微信賬戶中的銀行卡信息等相關(guān)聯(lián)，不需要隨身攜帶手機(jī)等，直接刷臉完成支付。作為校園組成的一部分，食堂、超市的消費(fèi)是通過教職員工、學(xué)生的校園一卡通完成的，校園一卡通和持卡人的校園電子帳戶進(jìn)行綁定，從而完成消費(fèi)過程。這種管理模式也存在著一定的漏洞，例如，存在校園一卡通丟失后被盜刷等現(xiàn)象。

將人臉識(shí)別技術(shù)和電子賬戶相結(jié)合，就可以讓支付方法變得更為方便，在付款窗口設(shè)置人臉識(shí)別裝置，對(duì)前來(lái)付款的人進(jìn)行人臉識(shí)別，通過數(shù)據(jù)庫(kù)的信息比對(duì)，確認(rèn)消費(fèi)者的身份，然后連接消費(fèi)者對(duì)應(yīng)的電子賬戶進(jìn)行扣款，完成消費(fèi)，其過程與使用支付寶和微信進(jìn)行“刷臉”消費(fèi)一樣便捷，同時(shí)，還避免了盜刷消費(fèi)現(xiàn)象的出現(xiàn)。

4 人臉識(shí)別技術(shù)應(yīng)用發(fā)展面臨的問題

4.1 數(shù)據(jù)處理難度大

由于人類個(gè)體具有唯一性，每個(gè)人的面部特征通常也是獨(dú)一無(wú)二的，人臉數(shù)據(jù)庫(kù)在采集個(gè)人面部特征時(shí)，一般采集個(gè)人的靜態(tài)圖像、動(dòng)態(tài)視頻、不同狀態(tài)、不同表情等方面的數(shù)據(jù)信息，但是在人臉數(shù)據(jù)庫(kù)中每個(gè)人的面部特征信息永遠(yuǎn)是不完整的，受化妝處理、情緒變化、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、年齡增長(zhǎng)等因素的影響。出現(xiàn)在攝像頭前的人物面部特征很有可能是數(shù)據(jù)庫(kù)前期沒有采集到的，使面部信息存在顯著差異，對(duì)人臉識(shí)別準(zhǔn)確率造成影響。因此，在人臉識(shí)別技術(shù)核實(shí)個(gè)人面部信息的同時(shí)，也是對(duì)不同狀態(tài)下的個(gè)人面部特征信息的再收集，不斷完善人臉數(shù)據(jù)庫(kù)。日積月累，隨著可識(shí)別人臉的特征類型逐步增加，人臉數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)會(huì)不斷增長(zhǎng)，人臉識(shí)別計(jì)算的復(fù)雜度也在成倍增長(zhǎng)，這對(duì)服務(wù)器的存儲(chǔ)、計(jì)算和處理能力是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。

4.2 客觀環(huán)境影響大

人臉識(shí)別的結(jié)果很容易受到各種不同客觀環(huán)境因素的影響，其中，光線對(duì)人臉識(shí)別的影響最重要。受攝像頭自身因素的限制，光線的變化會(huì)造成人臉識(shí)別出現(xiàn)一定程度的偏差，影響人臉識(shí)別的結(jié)果。提高人臉識(shí)別技術(shù)對(duì)外界光線環(huán)境的適應(yīng)性是解決這一問題的主要手段。紅外線人臉識(shí)別技術(shù)能夠在一定程度上有效處理人臉識(shí)別技術(shù)中的感光問題，依靠紅外線圖像識(shí)別技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)在不同光照條件下，做到較為清晰的人臉成像，不受光線的影響，可以達(dá)到較高的識(shí)別率。

4.3 遮擋造成識(shí)別差

在人臉識(shí)別的過程中，被識(shí)別人有意或無(wú)意的遮擋，會(huì)造成識(shí)別度降低、準(zhǔn)確性變差。面部特征信息完整是人臉識(shí)別技術(shù)快速準(zhǔn)確識(shí)別的基本前提，而在攝像頭前，帽子、長(zhǎng)發(fā)、墨鏡、口罩等遮擋物的出現(xiàn)，讓被識(shí)別人面部特征信息變少，造成人臉識(shí)別的數(shù)據(jù)量減少，降低了人臉識(shí)別的準(zhǔn)確度。

4.4 相似度降低準(zhǔn)確性

通常，每個(gè)人的面部特征是獨(dú)一無(wú)二的，但是在雙胞胎、多胞胎面前，或者在數(shù)據(jù)庫(kù)過于龐大時(shí)，難免會(huì)出現(xiàn)相似度高的人臉，這使得在人臉識(shí)別過程中面臨著更大的挑戰(zhàn)，人臉識(shí)別并不能保證其準(zhǔn)確性。為了提高識(shí)別的準(zhǔn)確性，數(shù)據(jù)庫(kù)必須提取更多的面部特征信息進(jìn)行比對(duì)，才能準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)分辨。3D識(shí)別技術(shù)可以很好地解決這個(gè)難題，3D人臉識(shí)別技術(shù)是基于人臉3D立體模型進(jìn)行識(shí)別，充分利用立體空間信息，有效解決2D難以識(shí)別相似度較高的難題，識(shí)別精度較高。

人臉識(shí)別技術(shù)憑借其識(shí)別的高準(zhǔn)確性、非接觸性、操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，在越來(lái)越多的領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，發(fā)展迅速。在院校管理體系中，人臉識(shí)別技術(shù)可實(shí)現(xiàn)對(duì)身份的快速識(shí)別，從而大大提高學(xué)校的安全管理水平，使教職員工和學(xué)生能夠在安全便捷的校園環(huán)境中進(jìn)行學(xué)習(xí)和生活。雖然人臉識(shí)別技術(shù)還存在著一定的問題，需要有關(guān)人員對(duì)其進(jìn)行不斷地完善和改進(jìn)，進(jìn)而提升人臉識(shí)別技術(shù)在校園管理體系中的應(yīng)用水平，實(shí)現(xiàn)校園管理工作穩(wěn)定、安全地推進(jìn)。

【參考文獻(xiàn)】

【1】宋爽.人臉識(shí)別技術(shù)在校園管理中的應(yīng)用[J].通訊世界，2019，26（01）：190-191.

【2】秦銘謙，梁英偉，張聞?wù)Z.人臉識(shí)別技術(shù)在智慧校園中的應(yīng)用研究[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2018（04）：82-83.