基于人臉識別技術(shù)的幼兒園安全管理系統(tǒng)研究

摘 要：幼兒的人身安全問題是當(dāng)今社會最關(guān)心的問題之一，幼兒的成長離不開家庭，更離不開幼兒園。如何建立更好的幼兒園安全管理體制，為幼兒提供一個健康安全成長的環(huán)境，是當(dāng)前所面臨的一大難題。同時要確認(rèn)將孩子安全交給家長，避免冒充家長領(lǐng)孩子的情況出現(xiàn)，工作人員需要認(rèn)真核實(shí)家長身份，這個工作量也是巨大的，且人工核實(shí)也不能保證家長身份百分百正確，這同樣也面臨的一道重大難題。建設(shè)屬于幼兒園自己的安全信息化管理系統(tǒng)，有利于幼兒園本身的建設(shè)和管理，同時也有助于提高幼兒的人身安全保障。

關(guān)鍵詞：人臉識別技術(shù);幼兒園;安全管理

人臉識別技術(shù)作為一本比較復(fù)雜的交叉學(xué)科內(nèi)容，其涉及圖像處理，機(jī)器學(xué)習(xí)等多個技術(shù)更是當(dāng)前我國人工智能的主要研究區(qū)域。隨著我國城市化建設(shè)的不斷進(jìn)展，我國的市場經(jīng)濟(jì)也飛速發(fā)展，尤其是平安城市等相關(guān)概念更是被不斷提出。與此同時，廣大人民群眾的安防意識也逐步增強(qiáng)，促使我國安防產(chǎn)業(yè)逐步發(fā)展。根據(jù)我國相關(guān)信息公布，截止到2017年為止，安防產(chǎn)業(yè)迅速增長，且采購經(jīng)營遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于去年的同期。而人臉技術(shù)作為安防區(qū)域內(nèi)始終備受追捧的技術(shù)，該技術(shù)最早就是應(yīng)用于安全管理防范相關(guān)區(qū)域內(nèi)，常見于機(jī)場相關(guān)領(lǐng)域?；诖耍疚膶⒅饕芯咳四樇夹g(shù)的相關(guān)內(nèi)容，并概括人臉技術(shù)在幼兒園安全管理中系統(tǒng)的應(yīng)用。

一、 人臉識別技術(shù)的相關(guān)概述

（一）人臉識別的含義

人臉識別技術(shù)主要是通過攝像頭等相關(guān)設(shè)備采集的人臉的圖像信息，并從中提取出人臉?biāo)哂械拿娌刻卣?，在與信息庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行一系列的搜尋，最終找到自己需要的人臉獲得對比結(jié)果。人臉識別技術(shù)和其他的生物識別技術(shù)相比，其具有諸多的優(yōu)點(diǎn)。這是由于人臉圖像比較復(fù)雜，其包含了多層次的信息內(nèi)容、空間數(shù)據(jù)的維度較高，想要破解這一技術(shù)十分困難。所以，人臉識別技術(shù)的安全性較高。另外，由于人臉識別不需要像其他特殊的方法采集相關(guān)的生物識別，被識別的人臉圖像可以主動獲取而不被個體察覺，其是一種采集設(shè)備成本較低的識別技術(shù)，僅靠一個設(shè)置就可以完成一系列的采訪。當(dāng)前人臉識別主要包括兩種不同的模式，第一種是一對一識別，也就是人臉確認(rèn)。第二種就是一對多識別，就是人臉鑒別兩種技術(shù)。這兩種識別技術(shù)都是將人臉圖像與指定的圖像進(jìn)行對比，從而進(jìn)行一系列的區(qū)分。這兩種技術(shù)的主要區(qū)別，也是將人類作為一幅圖像進(jìn)行對比，輸出的是兩幅人臉圖像的相似度的，而人臉需要與最開始人臉數(shù)據(jù)的信息對象自動排序的多個人臉圖像。

（二）國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人臉識別技術(shù)廣泛應(yīng)用于各個行業(yè)中，且具有重要的地位。上世界九十年的時候，人臉識別技術(shù)就已經(jīng)獲得了較大的進(jìn)步，在經(jīng)過幾十年的不斷發(fā)展之后，人臉識別技術(shù)已經(jīng)逐漸成熟?，F(xiàn)階段，國內(nèi)外人臉識別技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀如下：

1. 國外研究現(xiàn)狀

通過分析國內(nèi)外的相關(guān)文獻(xiàn)可以得知，在1966的時候就已經(jīng)有學(xué)者研究人臉識別技術(shù)，而1990年日本更是成功研發(fā)出人臉識別機(jī)器，該機(jī)器可以在1秒鐘內(nèi)迅速識別需要尋找的人臉。并且，美國的陸軍實(shí)驗(yàn)研究室也通過軟件輔助開發(fā)人臉識別技術(shù)，其研發(fā)出的人臉識別準(zhǔn)確率高達(dá)49%。在美國的公開測試過程中，F(xiàn)AR甚至為53%。此時，美國的國防研究部分通過使用半自動以及全自動算法進(jìn)行人臉識別，這兩種算法需要人工或者自動指出圖像內(nèi)人眼的坐標(biāo)后識別。將此種人臉識別技術(shù)使用于機(jī)場內(nèi)，發(fā)現(xiàn)人臉識別的準(zhǔn)確率比較低，且系統(tǒng)自動發(fā)出的錯誤警報(bào)比較多。

與此同時，國外部分高等學(xué)校，像卡內(nèi)基梅隆大學(xué)、麻省理工學(xué)院等，也開始和部分公司進(jìn)行合作展開人臉識別技術(shù)的研究，并注重將該技術(shù)的研究重點(diǎn)放在公安以及刑事部分，將其應(yīng)用于考試驗(yàn)證系統(tǒng)的研究內(nèi)容還比較少。

2. 國內(nèi)研究現(xiàn)狀

我國人臉識別技術(shù)當(dāng)前已經(jīng)廣泛適用于各個范圍內(nèi)，且具有不可忽視的作用，特別是在部分機(jī)關(guān)單位的安全、考勤、銀行、物業(yè)管理、軍隊(duì)安全、門禁以及網(wǎng)絡(luò)安全等方面?，F(xiàn)階段，我國人臉識別技術(shù)也獲得了較大的成就，像國家的863項(xiàng)目“面像檢測與識別核心技術(shù)”，通過組織機(jī)構(gòu)的成果檢測鑒定其已經(jīng)達(dá)到了國際的領(lǐng)先水準(zhǔn)，并開始普及、使用。

這意味著我國已經(jīng)掌握部分人臉識別技術(shù)的核心部分，其是我國人臉識別技術(shù)發(fā)展的重要標(biāo)志。2002年我國北京一家有限公司實(shí)現(xiàn)了人臉鑒別系統(tǒng)的研究，現(xiàn)對人臉圖像進(jìn)行一系列的預(yù)處理，最大限度地消除照相機(jī)對圖像產(chǎn)生的影響，再對人臉圖像的特點(diǎn)進(jìn)行提取以及識別。這一人臉鑒別技術(shù)具有較大的價(jià)值，由于大家常使用正面照對人臉進(jìn)行鑒別，而人臉圖像的拍攝時間不同以及照相機(jī)產(chǎn)生的影響，會導(dǎo)致人臉和圖像之間的差別較大。該系統(tǒng)可以接受拍攝時間比較久的照片，且可以實(shí)現(xiàn)較高的人臉識別概率。通過使用相關(guān)數(shù)據(jù)對該技術(shù)進(jìn)行檢測顯示第一次正確識別的技術(shù)可以高達(dá)50%左右，且在20張輸出照片存在和之前輸入照片為同一個人的照片時的識別概率可以高達(dá)70%。

二、 人臉識別技術(shù)用于幼兒園安全管理系統(tǒng)的意義

幼兒園內(nèi)兒童的安全一直都是社會人民群眾十分重視的問題，部分不法分子為了獲得較高的經(jīng)濟(jì)利益，常會選擇冒充幼兒家長，在放學(xué)階段誘拐幼兒。針對這一不良現(xiàn)象，部分幼兒園采取使用人臉識別技術(shù)，可以有效保證幼兒的安全。在幼兒園放學(xué)時期，家長想要接走孩子時，首先需要刷卡以及人臉識別驗(yàn)證，只有注冊過的家長才能接走幼兒，而沒有通過系統(tǒng)驗(yàn)證的人群，則會通知幼兒園內(nèi)的管理員進(jìn)行處理。因此，將人臉識別技術(shù)使用幼兒園安全管理系統(tǒng)中，可以大幅度降低幼兒被拐的可能性，充分保障幼兒的生命安全以及人身安全。但是，市場上對于幼兒園的安全管理系統(tǒng)質(zhì)量參差不齊，實(shí)用性更是令人擔(dān)憂，大多數(shù)系統(tǒng)不能保證接送幼兒的真實(shí)家長的身份。

除此之外，由于現(xiàn)階段以幼兒人數(shù)不斷增多，且幼兒信息工作量大，時間要求緊迫所以造成幼兒園管理人員的工作負(fù)擔(dān)重、效率低。本文就是針對目前市場上存在的問題，并且順應(yīng)幼兒園行業(yè)發(fā)展和計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的統(tǒng)一趨勢，設(shè)計(jì)一款易于操作，安全性高，雙向服務(wù)的幼兒園安全管理系統(tǒng)。首先有利于幼兒本身的安全保障，可以提高幼兒園家長和幼兒服務(wù)的水平;其次也是為了節(jié)省工作人員的工作時間，減少工作人員的重復(fù)勞動，提高工作效率，該系統(tǒng)主要適用于幼兒入園人員管理，家長接送過程中的安全交接。取代以往的純手工系統(tǒng)，操作方便，執(zhí)行效率高，人員需求少，此系統(tǒng)對于提升幼兒園的教學(xué)質(zhì)量和知名度是十分必要的。

三、 人臉識別技術(shù)的發(fā)展趨勢

（一）人臉識別技術(shù)帶來的安全風(fēng)險(xiǎn)

雖然人臉技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)有幾十年，在人臉識別技術(shù)在安全管理中的應(yīng)用并未完全成熟，其還存在著一系列的局限性以及不足之處。這是由于人臉的模型構(gòu)造難度比較高，由于人臉是一個三維的立體結(jié)構(gòu)，需要準(zhǔn)確的構(gòu)建人臉模型，需要從多方數(shù)據(jù)采集相關(guān)信息，這一點(diǎn)會增加采集的成本。并且，部分公共場所內(nèi)無法獲取更多的證明采集信息。比如，公安部門能夠采集到的信息，常常沒有正臉，從而降低了人臉識別的相關(guān)難度。此外，人臉識別的算法缺乏魯棒性，年齡、光照、表情以及化妝品，對人臉識別效果都會產(chǎn)生一定的影響，這些因素也會影響相關(guān)人員的面部特征提取信息。雖然這些因素影響著人臉識別技術(shù)的使用，但越來越多的科技公司以科研院不斷研究我國人臉技術(shù)，其已經(jīng)獲得了較大的進(jìn)步，未來人臉技術(shù)會在幼兒園安全管理中發(fā)揮出更大的作用。

（二）網(wǎng)絡(luò)化趨勢

人臉識別技術(shù)還可以解決大家生活中，基本身份識別的相關(guān)問題。未來此種身份識別技術(shù)會逐漸應(yīng)用于各個行業(yè)中，并通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行共享?？傊?，未來身份識別技術(shù)以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)會迅速發(fā)展，且廣泛適用于大家的生活中。

（三）多生物識別模式融合趨勢

當(dāng)前人臉識別技術(shù)還沒有達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，針對部分安全要求比較高的行業(yè)來講，人臉識別技術(shù)極易被部分不法分子進(jìn)行攻擊，并通過漏洞實(shí)現(xiàn)身份造假。因此，人臉識別技術(shù)還需結(jié)合多種生物特征識別技術(shù)共同使用，從而提高該技術(shù)的安全性。

（四）云技術(shù)

云技術(shù)可以為人臉識別技術(shù)的應(yīng)用提供更多的數(shù)據(jù)以及計(jì)算力支撐，而結(jié)合云技術(shù)使用的門禁控制也可以同時對多個通道進(jìn)行管理，再加上物聯(lián)網(wǎng)的逐漸普及，大家可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程門禁控制以及管理，并準(zhǔn)確識別本人。

四、 結(jié)束語

總而言之，隨著我國信息技術(shù)的迅速發(fā)展，也出現(xiàn)了一系列的安全問題，像一些比較低級的密碼很容易被人所破解，需要具有部分帶有個人生物的信息，從而減少一系列的安全問題。在生物信息中人臉的獨(dú)特性較高，很難被其他人復(fù)制和拷貝，所以其具有較高的使用價(jià)值。迅速發(fā)展的大數(shù)據(jù)信息內(nèi)容將人臉識別與其進(jìn)行完美的融合，從而推動了我國人臉技術(shù)的發(fā)展與使用。將人臉識別技術(shù)使用幼兒園的安全管理系統(tǒng)內(nèi)，可以有效保護(hù)我和幼兒的人身安全，充分保障我國幼兒園兒童的安全。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳蓉波.智能視頻監(jiān)控與人臉識別技術(shù)在監(jiān)獄安防中的應(yīng)用研究[J].中國安全防范技術(shù)與應(yīng)用，2019（6）：16-19.

[2]宛根訓(xùn)，田青，朱紅徽，等.人臉識別應(yīng)用活體檢測技術(shù)研究[J].中國安全防范技術(shù)與應(yīng)用，2019（6）：58-62.

[3]聶瑞華，李康滿.人臉識別技術(shù)在校園生活及管理中的應(yīng)用[J].電腦知識與技術(shù)，2020，16（4）：166-167.

[4]楊卓敏，李杰，尤冬海.一種公安交管動態(tài)人臉識別應(yīng)用方案[J].警察技術(shù)，2020（1）：46-48.

[5]李國防，闕中強(qiáng).智慧人臉識別系統(tǒng)中間件的實(shí)現(xiàn)和優(yōu)化[J].電腦知識與技術(shù)，2019，15（36）：184-186.

[6]韋韓.淺談當(dāng)前人臉識別技術(shù)和視頻處理技術(shù)的發(fā)展[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2020（3）：15-16.

[7]孫家維.基于視頻監(jiān)控的人臉識別軟件的設(shè)計(jì)研究[J].自動化技術(shù)與應(yīng)用，2019，38（12）：164-168.

[8]楊雄.云環(huán)境下融合FHE和人臉識別的身份認(rèn)證方案[J].貴州大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2019，36（6）：37-41.

作者簡介：

文志宇，湖北省武漢市，湖北工業(yè)大學(xué);山西省臨汾市，晉能集團(tuán)臨汾公司。