基于人臉識別的校園智能化方案

時(shí)偉翔

摘要：人工智能起源于上世紀(jì)五六十年代，在21世紀(jì)獲得了突破性的成果?，F(xiàn)如今，人工智能技術(shù)飛速發(fā)展，而人臉識別技術(shù)便是基于這項(xiàng)重要的技術(shù)而發(fā)展開來的。人臉識別目前已經(jīng)在安保方面，包括手機(jī)解鎖，門禁解鎖等領(lǐng)域發(fā)揮了巨大作用。而近幾年校園安全問題頻發(fā)，引起了社會的廣泛關(guān)注。保障校車安全便顯得尤為重要，那么如何將人臉識別技術(shù)運(yùn)用到校車安全，乃至整個(gè)校園的安防工作當(dāng)中，本文將就學(xué)籍管理、校園安全、學(xué)生管理以及校車安全幾個(gè)方面作出說明。

Abstract： Artificial intelligence originated in the 1950s and 1960s， and achieved breakthrough results in the 21st century. Nowadays， artificial intelligence technology is developing rapidly， and face recognition technology is developed based on this important technology. Face recognition has played a huge role in security， including mobile phone unlocking， door unlocking， and other fields. In recent years， there have been frequent campus safety issues that have aroused widespread concern in society. It is particularly important to ensure the safety of school buses. This article explains how to apply face recognition technology to the safety of school buses and even the entire campus security work from the management of school status， campus safety， student management and school bus safety.

關(guān)鍵詞：人工智能;校園安全;校車安全;學(xué)生管理

Key words： artificial intelligence;campus safety;school bus safety;student management

中圖分類號：TP18 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2020）01-0264-02

1 ?關(guān)于人臉識別的概述

1.1 人臉識別

人臉識別[6]是人工智能的一個(gè)分支，主要分為2D圖像識別和3D結(jié)構(gòu)光識別，包括五官識別、人臉對比、人臉?biāo)阉?，在這里為了盡量縮小校園智能化的成本，我們主要探討基于2D圖像的人臉識別。2D圖像人臉識別，其實(shí)是充分發(fā)揮大數(shù)據(jù)和機(jī)器學(xué)習(xí)的結(jié)果，通俗來說就是運(yùn)用眾多人臉圖像的例子，用人工對于圖像建立x、y軸，以及將所需要識別的對象進(jìn)行平面內(nèi)的坐標(biāo)定位，然后傳輸給計(jì)算機(jī)終端，最后自助借些學(xué)習(xí)獲得的，從某種意義上來講，其中大數(shù)據(jù)囊括的范圍越大，最后機(jī)器學(xué)習(xí)后人臉識別的結(jié)果就越接近準(zhǔn)確，例如騰訊、百度、阿里等互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)都對人臉識別進(jìn)行過探索，并通過搜集的廣闊企業(yè)大數(shù)據(jù)達(dá)到了良好的人臉辨識程度。

1.2 五官識別

基于機(jī)器學(xué)習(xí)下的人臉五官識別[6][9][10]，其實(shí)就是通過矢量繪圖，進(jìn)而通過人工將各個(gè)五官在人臉上的位置通過矢量坐標(biāo)進(jìn)行定位，傳遞給終端后通過機(jī)器學(xué)習(xí)程序進(jìn)行規(guī)律地學(xué)習(xí)。五官識別可以說是在集中識別類型中最貼近于大眾生活的識別方式，它主要被用于一些類似于美圖秀秀的人臉美化軟件以及一些手機(jī)自拍中的人臉美化，通過對五官矢量坐標(biāo)的自動(dòng)檢索以及各坐標(biāo)數(shù)值的改變進(jìn)行人臉的優(yōu)化。但在本文提出的校園智能化中暫時(shí)并未采用。

1.3 人臉對比

人臉對比[8]，原理與五官識別相似，是對人臉輪廓矢量坐標(biāo)作弊的標(biāo)注，可用于人臉美化，同時(shí)也在追捕逃嫌疑犯的工作中起到了不小的作用。人臉對比在校園中可以起到防止無關(guān)人員進(jìn)入學(xué)校和學(xué)生逃學(xué)警報(bào)的作用，有效保護(hù)學(xué)生的校內(nèi)安全。

2 ?人臉識別在校園管理中的應(yīng)用

2.1 學(xué)籍管理

近幾年，我國教育界經(jīng)常發(fā)生學(xué)籍信息被盜用的事件，其中很多案例都因?yàn)闀r(shí)間太長而無法追究違法人的責(zé)任，導(dǎo)致當(dāng)事人的巨大經(jīng)濟(jì)損失甚至是前途被毀。而人臉作為一種特有的生物特征，因難以被模仿所以已經(jīng)被廣泛地用于保密領(lǐng)域，用于保護(hù)個(gè)人信息和財(cái)產(chǎn)，所以本文可以將人臉識別融入學(xué)籍管理領(lǐng)域中，如將其運(yùn)用到重大考試考生的檢閱中，例如，在高考等大型考試時(shí)可以在考場入口放置刷臉軋機(jī)，考生通過刷臉進(jìn)入考場，避免了人工檢閱時(shí)因繁雜步驟和較低準(zhǔn)確性造成的不良后果。同時(shí)因?yàn)檩^高的保密性還可以將更多更豐富的學(xué)生個(gè)人信息融入學(xué)籍系統(tǒng)中。

畢業(yè)后找工作的過程也是一個(gè)學(xué)籍盜用的高發(fā)時(shí)間，通過建立人臉識別登入系統(tǒng)，在信息查閱時(shí)通過人臉識別登入信息系統(tǒng)，因其難以模仿的特性，所以信息會獲得更高程度的保密。鑒于學(xué)籍相關(guān)信息運(yùn)用的普遍性與面部識別的高保密性將會帶來的更便捷與安全的體驗(yàn)，所以面部識別與學(xué)籍管理結(jié)合將會得到較好的效果。

將學(xué)籍與面部識別結(jié)合在一起還有可能建立起類似于移動(dòng)支付的便攜式移動(dòng)學(xué)籍信息實(shí)時(shí)錄入與登錄系統(tǒng)。通過這個(gè)系統(tǒng)可以將學(xué)生的日常表現(xiàn)更便捷和快速地錄入到系統(tǒng)終端，從而通過學(xué)業(yè)分?jǐn)?shù)和日常行為規(guī)范形成一個(gè)完善的體系，從而為無論高等學(xué)府入學(xué)到畢業(yè)后工作提供一個(gè)更好的參照，同時(shí)還可以減輕教育部門相應(yīng)的工作壓力。

2.2 校園安全

校園安全一直是全社會關(guān)注的一個(gè)主要社會問題，少年兒童是祖國未來的希望，所以校園安全是一個(gè)不可疏忽的問題，而現(xiàn)代校園安全的管理似乎正面臨嚴(yán)峻瓶頸期，這一點(diǎn)從近年頻繁發(fā)生的校園安全問題[1][2]便可看出。

對于校園安全的管理問題無非在于某些校園范圍過大，或是學(xué)校相關(guān)的管理人手不足。那么可利用基于機(jī)械學(xué)習(xí)的人臉識別來更好地解決這個(gè)問題，從而使校園安全問題得到有效的緩解。校園的大門是校園安全的第一道防線，所以人臉識別與校園安全的融合便可以首先與校園大門融合，通過在校園門口設(shè)立專用攝像頭，再配合人臉識別技術(shù)提前將校園中所有學(xué)生的面部識別錄入系統(tǒng)中，通過校園門口設(shè)立的攝像頭區(qū)分學(xué)生和無關(guān)人員，并將可能造成危害的因素阻隔在校外，想要建立這樣一個(gè)系統(tǒng)其實(shí)只需要通過學(xué)校向全體學(xué)生收集學(xué)生照片，并不會帶來巨大的成本問題。

如何管理校園內(nèi)部的安全問題，這是另一個(gè)需要注意的問題，有些學(xué)校中會發(fā)生校園欺凌事件，通過將人臉識別技術(shù)與學(xué)校攝像頭結(jié)合便可以在校園欺凌發(fā)生的同時(shí)對相關(guān)事件進(jìn)行報(bào)警直接將情況報(bào)告給學(xué)校相關(guān)單位，對惡性事件及時(shí)處理，從而避免更加惡劣的情況發(fā)生。通過將人臉識別技術(shù)融合到學(xué)校已有的監(jiān)控系統(tǒng)上并不需要過多的成本。通過將面部信息與學(xué)校中的學(xué)生信息結(jié)合便可以將更多的信息列入學(xué)生檔案中，例如，如果將血型列入檔案中，在發(fā)生緊急情況需要輸血時(shí)就可以通過學(xué)校的相關(guān)攝像頭與數(shù)據(jù)庫進(jìn)行實(shí)時(shí)的比對，及時(shí)對相關(guān)事件進(jìn)行處理。

2.3 學(xué)生管理

結(jié)合面部識別的校園安保系統(tǒng)可以起到類似于我國天網(wǎng)系統(tǒng)的作用，可以保證學(xué)生在校園學(xué)習(xí)生活中以及大型活動(dòng)中處于計(jì)劃安排的區(qū)域，以保證安全。面部識別在當(dāng)今的作用還遠(yuǎn)不止這些，學(xué)校的首要任務(wù)便是進(jìn)行有效地教學(xué)提高教學(xué)質(zhì)量，通過基于面部識別系統(tǒng)的人面部表情及動(dòng)作識別，通過學(xué)習(xí)特定的面部表情及動(dòng)作，實(shí)時(shí)監(jiān)控學(xué)生的聽課狀態(tài)，并向教師提供實(shí)時(shí)的跟蹤報(bào)告，及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生的上課問題從而提高課堂質(zhì)量，在實(shí)時(shí)監(jiān)控的同時(shí)可以定期對學(xué)生的課堂表現(xiàn)進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及總結(jié)，方便于老師們的定期總結(jié)。

當(dāng)學(xué)校管理與面部識別充分結(jié)合便會帶來更加便利的體驗(yàn)，通過面部識別可以在學(xué)生進(jìn)入教室時(shí)便進(jìn)行點(diǎn)名，省去了教師課堂點(diǎn)名浪費(fèi)的時(shí)間，同時(shí)避免了老師點(diǎn)名時(shí)遺漏的現(xiàn)象。有些校園的學(xué)校食堂實(shí)行實(shí)名制，每個(gè)學(xué)生都有一張學(xué)生卡用來支付，如果將人臉識別與學(xué)校支付系統(tǒng)合而為一并在食堂窗口設(shè)立相關(guān)的人臉識別支付設(shè)施，便可以避免學(xué)生將卡片弄丟而導(dǎo)致的麻煩，同時(shí)省去了支付時(shí)屬卡的動(dòng)作節(jié)省了時(shí)間。通過人臉這樣一張有效而又便捷的通行證，校園管理及生活便可以變得更加便捷。通過人臉識別與校園硬件設(shè)施的結(jié)合，可以形成一個(gè)多元化的校園管理系統(tǒng)，將校園安防、管理、公共設(shè)施等結(jié)合起來，通過人臉識別建立一個(gè)更加智能和便捷的校園。

2.4 校車安全

正如本文摘要所說，校車安全問題已經(jīng)迫在眉睫，如何通過人臉識別實(shí)現(xiàn)校車的安全，可以在校車的門口安裝相應(yīng)的攝像頭并結(jié)合人臉識別系統(tǒng)，對每一個(gè)上下車的乘客進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄。通過數(shù)據(jù)計(jì)算得出車上剩余的乘客數(shù)量。將這項(xiàng)技術(shù)運(yùn)用到幼兒的校車上，在校車乘客下車后就可以對校車上的剩余乘客進(jìn)行自動(dòng)計(jì)算，如果仍有兒童遺漏在車上就可以進(jìn)行報(bào)警，防止慘劇發(fā)生。除此之外，駕駛校車等大型車輛往往對司機(jī)有比較高的駕駛技術(shù)要求，并且在駕駛的過程中需要高度集中注意力，否則就會釀成車禍等不可逆的事故，在校車的駕駛系統(tǒng)中可以融入人工智能的駕駛輔助，例如自動(dòng)方向盤扶正、周圍車輛環(huán)境監(jiān)測、以及紅綠燈自動(dòng)識別和泊車功能，駕駛系統(tǒng)在融入這些功能之后將會提高校車司機(jī)駕駛的容錯(cuò)率，提升校車安全。

以上校車安全的實(shí)現(xiàn)方案也可以用簡單的紅外傳感器來實(shí)現(xiàn)，但是相對于精確的人臉識別傳感器，紅外傳感器在安全領(lǐng)域的應(yīng)用仍然不夠精確。我們設(shè)想這樣一個(gè)場景，如果一位學(xué)生背著中提琴下車，那么由于提琴和這個(gè)年齡段孩子體型相差不大，紅外傳感器很有可能將提琴也識別為一位學(xué)生，傳感器給出的錯(cuò)誤的“已確認(rèn)安全”信息反而會造成更大的安全隱患，因此在安全領(lǐng)域使用基于人臉識別的高精度傳感器仍然是非常有必要的。

3 ?總結(jié)

本文旨在提出一些基于人臉識別技術(shù)的校園安全方案，通過人臉識別與傳統(tǒng)校園安防系統(tǒng)的結(jié)合，使校園安全工作更加便捷有效，切實(shí)地起到維護(hù)校園學(xué)生安全的作用，通過一種切實(shí)可行的技術(shù)形式設(shè)想一個(gè)更加可靠的安全校園，在設(shè)想的過程中發(fā)現(xiàn)其實(shí)一個(gè)更加安全的校園并不需要一個(gè)多么復(fù)雜的系統(tǒng)，有很多地方可以簡化，進(jìn)一步提高方案的可實(shí)現(xiàn)性，本文的最終目的僅是為未來校園安全方案提供的初步思路，還有待進(jìn)一步的實(shí)踐。

4 ?未來展望

本文所提出的所有方案都僅僅是初步的設(shè)想，在可實(shí)現(xiàn)性方面還有待進(jìn)一步的實(shí)踐與探索，同時(shí)本文也無法完整描述校園生活中所有的智能化場景，在這方面仍需要全方面的探究。未來將進(jìn)行更多的相關(guān)校園生活的調(diào)查，爭取對方案不斷完善。

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