人臉識別技術(shù)在鼓浪嶼景區(qū)中的應(yīng)用探索

呂瓊藝

（廈門海洋職業(yè)技術(shù)學(xué)院，福建 廈門 361012）

0 引言

廈門作為中國最美的熱門旅游城市之一，其鼓浪嶼作為核心旅游景點(diǎn)早已名聞中外。這個(gè)“中國最美五大城區(qū)”之首不僅是國家級風(fēng)景名勝區(qū)、國家 5A 級旅游景區(qū)，其作為“國際歷史社區(qū)”于2017 年 7 月 8 日被列入世界文化遺產(chǎn)名錄。歷史的印證、公眾的贊美從來都不是沒有依據(jù)的，因此隨著申遺的成功，鼓浪嶼登島人數(shù)日益攀升，鼓浪嶼門票銷售數(shù)量同比增長了18% ，船票銷售數(shù)量同比增長更是超過了34% 。廈門旅游管理部門雖對門票日售量做了限制，但每逢節(jié)假日，日登島人數(shù)即可達(dá)5 萬余人。然而鼓浪嶼門票的熱銷、旅游人數(shù)的劇增往往不是意味著旅游GDP 的增長，也不是代表著鼓浪嶼旅游熱情的高漲，而更多是各種思考：1.門票數(shù)量緊張，票販乘機(jī)倒把；2.本地市民或外地人持廈門社保卡乘船上島擺攤占道、販?zhǔn)奂贌?、乞討、算命等?.野導(dǎo)叢生，矛盾糾紛頻發(fā)，擾亂導(dǎo)游行業(yè)規(guī)則，影響鼓浪嶼景區(qū)形象；4.門票丟失事件頻現(xiàn)，門票管理有待完善；5.兒童老人走失時(shí)有發(fā)生，游客上島安全無法得到保障……，諸多問題呈現(xiàn)的不僅僅是景區(qū)管理、公安等部門管理不到位，更是游客體驗(yàn)感的缺失，還是景區(qū)的服務(wù)質(zhì)量大幅下降。因此結(jié)合現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)針對鼓浪嶼景區(qū)管理現(xiàn)狀研究智慧景區(qū)管理解決方案非常重要。

文章將結(jié)合人臉識別技術(shù)提出人臉售票、人臉乘船、人臉觀景、人臉購物、人臉住宿等綜合性景區(qū)管理解決方案，可大大改善鼓浪嶼景區(qū)管理現(xiàn)狀、增強(qiáng)游客體驗(yàn)感、保障游客人身與財(cái)產(chǎn)安全、提高鼓浪嶼景區(qū)的服務(wù)質(zhì)量、提升鼓浪嶼景區(qū)的品牌效應(yīng)。

1 人臉識別介紹

1.1 技術(shù)背景

人臉識別技術(shù)是一種利用人的臉部圖像特征進(jìn)行身份識別的生物識別技術(shù)，需要提前通過信息采集設(shè)備采集人臉圖像特征信息數(shù)據(jù)進(jìn)入人臉識別系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，然后在前端識別終端利用人臉識別算法對各種應(yīng)用場合的人臉進(jìn)行檢測與識別，人臉檢測完成對實(shí)時(shí)獲取的人臉進(jìn)行檢測與定位，而人臉識別將實(shí)時(shí)獲取的人臉與數(shù)據(jù)庫中的人臉信息庫進(jìn)行搜索匹配，利用相應(yīng)匹配算法計(jì)算出識別結(jié)果，并將匹配結(jié)果輸出，系統(tǒng)根據(jù)輸出的匹配相似度完成身份識別。

人臉識別技術(shù)應(yīng)用在鼓浪嶼景區(qū)管理上，能最大限度地確保游客身份真實(shí)性，助力景區(qū)安全管理與消費(fèi)管理，其基本流程如圖1。

圖1 人臉識別流程圖

1.2 人臉識別流程

1.2.1 人臉檢測與定位

人臉檢測是人臉識別的先前階段，其相關(guān)算法也較為繁多。其檢測過程大致如下：首先將有臉以外的窗口圖像用計(jì)算量較小的特征快速過濾掉，再用相對復(fù)雜特征（如直方圖特征、顏色特征、模板特征、結(jié)構(gòu)特征及Haar 特征等）計(jì)算方法篩選有人臉的窗口，從而快速精確檢測出人的正臉。檢測過程需要根據(jù)不同的業(yè)務(wù)應(yīng)用場景設(shè)置最小人臉尺寸、搜索步長、金字塔縮放系統(tǒng)等。人臉定位需要在檢測到的人臉部位選取N 個(gè)特征點(diǎn)，N 值越大，人臉定位越精細(xì)，其計(jì)算量也越大。因此N 的取值需要兼顧精確度和計(jì)算效率。

1.2.2 人臉圖像預(yù)處理

人臉檢測與識別結(jié)果往往不完美，可能會受到各種干擾與限制，如光照問題、清晰度問題、角度問題等，因此需要對人臉的圖像做灰度校正、噪聲過濾等預(yù)處理。其具體的預(yù)處理過程大致如下：首先獲得位置端正的人臉圖像；其次改善人臉圖像質(zhì)量，即對人臉圖像做增強(qiáng)處理，使人臉圖像更加清晰、更方便計(jì)算機(jī)識別與處理；第三，做歸一化處理，即通過人臉尺度歸一化，平面人臉旋轉(zhuǎn)矯正（歪頭），深度人臉旋轉(zhuǎn)矯正（扭臉）等解決人臉尺度變化和人臉旋轉(zhuǎn)問題。

1.2.3 人臉圖像特征提取

人臉圖像特征提取在一個(gè)實(shí)際的人臉識別系統(tǒng)中也是至關(guān)重要的，通過特征提取可以針對模式獲取最具鑒別性的描述，使此模式的特征最大程度區(qū)別于彼類人。人臉圖像特征包括視覺特征、像素統(tǒng)計(jì)特征、變化系數(shù)特征、代數(shù)特征等，其提取方法較多，較傳統(tǒng)的有基于幾何特征、模式匹配、子空間分析、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等，以幾何特征提取方法為例，其主是將人臉的下巴、鼻子、嘴巴、眼睛等局部的幾何描述及結(jié)構(gòu)關(guān)系描述作為識別人臉的重要特征進(jìn)行提取。這些重要特征在人臉識別過程中與人臉信息庫進(jìn)行比對，完成身份識別過程。

2 人臉識別技術(shù)在鼓浪嶼景區(qū)中的應(yīng)用

2.1 刷臉購票

圖2 刷臉購票流程

鼓浪嶼景點(diǎn)購票主要有2 種方式，分別為網(wǎng)上購票和現(xiàn)場柜臺購票。刷臉購票泛指現(xiàn)場柜臺購票。現(xiàn)場購票時(shí)，首先使用身份證進(jìn)行登記，并在人臉采集裝置對購票人進(jìn)行人臉采集，采集信息經(jīng)處理后存入人臉信息庫中，然后在購票軟件中選擇刷臉支付，并輸入與微信綁定的手機(jī)號碼進(jìn)行驗(yàn)證碼驗(yàn)證，面對購票終端設(shè)備屏幕上的攝像頭，系統(tǒng)自動(dòng)檢測識別獲取用戶面部信息并將面部信息與人臉數(shù)據(jù)庫及微信賬戶相關(guān)聯(lián)，從而實(shí)現(xiàn)“刷臉”快速購票。針對網(wǎng)上購票的游客，在景區(qū)入口處也需先進(jìn)行人臉采集登記方可進(jìn)入景區(qū)。

2.2 刷臉乘船

圖3 刷臉乘船流程

游客到達(dá)鼓浪嶼景區(qū)，需要從東渡郵輪碼頭、廈鼓碼頭、海滄嵩嶼碼頭等乘船進(jìn)入。在每個(gè)碼頭入口處部署無感式人臉識別檢票系統(tǒng)，只有已經(jīng)做人臉與身份登記并購票的游客才能通過人臉道閘，進(jìn)碼頭乘船。未登記或未購票者將拒之門外。通過刷臉才能乘船，有效阻止被列入黑名單的人員（如擺攤占道、販?zhǔn)奂贌?、乞討、算命、野?dǎo)、犯罪份子等人員）進(jìn)入乘船，或者對其進(jìn)行信息預(yù)警，實(shí)施行為軌跡跟蹤與監(jiān)視，確保景區(qū)環(huán)境安全有序。

2.3 刷臉觀景

圖4 刷臉觀景購票流程

鼓浪嶼景區(qū)各個(gè)收費(fèi)景點(diǎn)處設(shè)立景點(diǎn)檢票系統(tǒng)，游客進(jìn)入景區(qū)需先經(jīng)過檢票閘機(jī)系統(tǒng)，購?fù)ㄆ钡挠慰筒恍枰鍪鹃T票或者證件，只需要通過人臉檢票系統(tǒng)查詢游客購票與身份信息，確認(rèn)是通票游客，閘機(jī)放行；未購?fù)ㄆ钡挠慰托枰硇匈徠保徠睍r(shí)只需要刷臉即可關(guān)聯(lián)微信支付平臺，游客只需確認(rèn)人臉支付金額，完成支付后即可打開閘機(jī)進(jìn)入景區(qū)觀景。

2.4 刷臉購物

圖5 刷臉購物流程

景區(qū)購物一直是景點(diǎn)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈的重要支撐，鼓浪嶼小吃、特產(chǎn)、酒店消費(fèi)等不需要現(xiàn)場支付，只需要刷人臉即可支付，無需現(xiàn)場支付、無需手機(jī)微信或支付寶支付，方便快捷。通過人臉支付軟件亦可統(tǒng)計(jì)景區(qū)游客消費(fèi)類型、消費(fèi)數(shù)據(jù)、游客消費(fèi)心理、消費(fèi)價(jià)格等進(jìn)行分析，從而規(guī)范景區(qū)購物環(huán)境、保障景區(qū)購物安全，并可對景區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃提供參數(shù)數(shù)據(jù)。

2.5 刷臉住宿

鼓浪嶼民宿風(fēng)采是島上的一大特色，其美麗的海上風(fēng)景與別具一格的設(shè)計(jì)吸引諸多游客過夜住宿。而游客住宿安全管控一直是公安部門的一大問題。刷臉住宿徹底解決了這一難題。游客入住登記時(shí)，需要采集人臉信息，并與購票時(shí)已登記的人臉信息相比對，對比成功才可登記入住，登記不成功將被拒絕登記，同時(shí)平臺將立即告警，聯(lián)動(dòng)公安部門進(jìn)行及時(shí)監(jiān)控。

圖6 刷臉住宿流程

3 人臉識別技術(shù)應(yīng)用中存在的問題及初步解決方案

人臉識別在景區(qū)的應(yīng)用技術(shù)已趨于成熟，各種應(yīng)用探索不斷取得突破，但應(yīng)用過程中仍有諸多問題亟待解決。具體如下：

一是人臉檢測過程中，游客戴著墨鏡、帽子、口罩、撐傘等現(xiàn)象影響人臉識別的正確率。

二是人臉識別系統(tǒng)雖然能實(shí)現(xiàn)上述諸多功能，但無法預(yù)防正常游客實(shí)施犯罪或者自我傷害。

三是人臉識別技術(shù)仍無法通過識別游客喜好智能規(guī)劃旅游路線。

針對上述問題，目前的解決方案如下：

一是人機(jī)結(jié)合。在游客人臉檢測過程中，需要有相關(guān)工作人員進(jìn)行配合，人為排除游客戴著墨鏡、帽子、口罩、撐傘等行為。

二是人工智能與大數(shù)據(jù)分析。即利用人工智能與大數(shù)據(jù)分析算法對游客犯罪、自我傷害等臉部表現(xiàn)、心理表現(xiàn)進(jìn)行檢測分析判斷，若出現(xiàn)異常系統(tǒng)立即告警并聯(lián)動(dòng)公安部門引起關(guān)注。

三是平臺整合。尋求第三方智慧旅游平臺，將人臉識別技術(shù)與智慧旅游平臺合作，通過人臉信息庫及公安部門身份登記信息識別游客平時(shí)的喜好，并進(jìn)行跟蹤分析改進(jìn)及完善，同時(shí)在平臺上針對這些喜好為游客推薦多個(gè)旅游路線供選擇。

4 結(jié)束語

本文將人臉識別技術(shù)應(yīng)用在鼓浪嶼景區(qū)管理中，介紹了刷臉購票、刷臉乘船、刷臉觀景、刷臉購物、刷臉住宿等5 個(gè)應(yīng)用場景，并設(shè)計(jì)出5 個(gè)場景應(yīng)用流程，可為鼓浪嶼景區(qū)管理提供人性化、方便快捷、安全、體驗(yàn)感十足的旅游環(huán)境，為游客提供高質(zhì)量的服務(wù)。 但是，人臉識別技術(shù)在景區(qū)的應(yīng)用過程中，仍存在不少問題，在一些應(yīng)用場景需要人機(jī)結(jié)合才能正常使用，對游客犯罪及自我傷害等還無法進(jìn)行預(yù)測，也無法對根據(jù)游客喜好進(jìn)行旅游線路規(guī)劃，體驗(yàn)感無法達(dá)到最佳。因此，如何利用人工智能與大數(shù)據(jù)分析算法來解決這些問題，將是我們下一步研究的方向。