人臉識(shí)別技術(shù)在社區(qū)中的智慧實(shí)踐

張剛 張修涵 王春

摘? 要：通過研究智慧社區(qū)管理方面存在的問題，以人臉識(shí)別技術(shù)為核心，構(gòu)建一種“云+端”結(jié)合的系統(tǒng)架構(gòu)，并根據(jù)實(shí)際需求拓展人臉識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用范圍，使人臉識(shí)別技術(shù)與智慧社區(qū)管理工作深度結(jié)合，全面提升智慧社區(qū)的管理水平。

關(guān)鍵詞：智慧社區(qū);物聯(lián)網(wǎng);智能安防;智慧門禁;人臉識(shí)別;云計(jì)算

中圖分類號(hào)：TU855?? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A?? 文章編號(hào)：2096-6903（2021）07-0000-00

社區(qū)是城市組成的基礎(chǔ)，住戶對(duì)于社區(qū)服務(wù)、社區(qū)安全性以及管理水平提高的訴求隨著自身生活質(zhì)量與社會(huì)科技水平的提高而不斷上升。通過人臉識(shí)別技術(shù)可以提高社區(qū)整體的安全性和社區(qū)服務(wù)的便利性，進(jìn)而可以在提升住戶的居住幸福感上做出重要貢獻(xiàn)。

1 智慧社區(qū)發(fā)展基礎(chǔ)與面臨的問題

社區(qū)是城市組成的基礎(chǔ)，住戶對(duì)于社區(qū)服務(wù)、社區(qū)安全性以及管理水平提高的訴求隨著自身生活質(zhì)量與社會(huì)科技水平的提高而不斷上升。由此智慧社區(qū)的概念開始進(jìn)入人們的眼簾。

智慧社區(qū)是利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)等先進(jìn)手段，對(duì)傳統(tǒng)社區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行數(shù)字化和信息化改造利用，對(duì)社區(qū)公共資源和人員數(shù)據(jù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字化管理，為社區(qū)的管理與服務(wù)功能提供強(qiáng)大的技術(shù)支持，為社區(qū)建立多元化、全方位的服務(wù)系統(tǒng)。

1.1 智慧社區(qū)的發(fā)展基礎(chǔ)

我國(guó)智慧社區(qū)的發(fā)展有著很好的政策和技術(shù)基礎(chǔ)，主要包括以下幾個(gè)方面。

1.1.1國(guó)家大力支持

2012年國(guó)家提出了智慧社區(qū)和智慧城市的建設(shè)，隨即在各省市引起了建設(shè)高潮。在2013年民政部，國(guó)家發(fā)改委等多部門聯(lián)合出臺(tái)了《關(guān)于推進(jìn)社區(qū)公共服務(wù)綜合信息平臺(tái)建設(shè)的指導(dǎo)意見》，強(qiáng)調(diào)各地要加強(qiáng)社區(qū)公共服務(wù)信息很建設(shè)，積極構(gòu)建“智慧社區(qū)”。并在之后全國(guó)陸續(xù)公布了多個(gè)智慧社區(qū)的建設(shè)項(xiàng)目，并在政府的引導(dǎo)下，相關(guān)研究也進(jìn)步明顯。

1.1.2物聯(lián)網(wǎng)硬件普及范圍廣

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是建設(shè)智慧社區(qū)的核心途徑和手段。在智慧社區(qū)的建設(shè)中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠把社區(qū)中的管理者、服務(wù)者與智能系統(tǒng)動(dòng)態(tài)地聯(lián)系在一起。利用大量底層感知設(shè)備，如監(jiān)控?cái)z像頭、環(huán)境傳感器、遠(yuǎn)傳計(jì)量表等設(shè)備，通過網(wǎng)絡(luò)整合感知設(shè)備的信息，建立智慧家居管理、社區(qū)物聯(lián)網(wǎng)管理和社區(qū)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)三方平臺(tái)，充分提升社區(qū)的管理水平。

1.1.3 擁有自主核心技術(shù)

在智慧社區(qū)通信鏈路的建立過程中可以充分使用5G技術(shù)。通過5G信息傳輸與云計(jì)算平臺(tái)可以獲得更大量的數(shù)據(jù)，更快的計(jì)算速度與更強(qiáng)的處理能力。當(dāng)前我國(guó)5G技術(shù)的發(fā)展走在世界前列，擁有自主核心技術(shù)，在基站設(shè)立與網(wǎng)絡(luò)建設(shè)上擁有優(yōu)勢(shì)。由此在智慧社區(qū)的建設(shè)上擁有可靠的獨(dú)立自主能力與廣闊的發(fā)展空間。

1.2 智慧社區(qū)管理存在的問題

社區(qū)管理中目前存在的問題主要有以下方面：

1.2.1 社區(qū)主體發(fā)生巨變

現(xiàn)如今城市范圍在不斷擴(kuò)大，單個(gè)社區(qū)的范圍也在不斷擴(kuò)大。社區(qū)組成主體不再只包括居住在社區(qū)的人員，還包括與社區(qū)住戶有聯(lián)系的社區(qū)外群體，如外賣員、快遞員、或者住戶的親朋好友等，社區(qū)參與人員的多元化在使社區(qū)人員結(jié)構(gòu)不斷發(fā)生變化，社區(qū)現(xiàn)在已完成了從單一社區(qū)主體向多元社區(qū)主體發(fā)展。同時(shí)，人員的頻繁流動(dòng)也造成了住戶的內(nèi)容也在不斷變化，如何管理好不斷動(dòng)態(tài)變化的人員則是智慧社區(qū)在發(fā)展過程中亟需解決的問題。

1.2.2 社區(qū)主動(dòng)管理能力不足

社區(qū)主動(dòng)管理能力不足體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：一方面，人員組成復(fù)雜化讓采用傳統(tǒng)安保人員值守方式的社區(qū)管理壓力陡增，安保人員疲于應(yīng)對(duì)各種突發(fā)狀況，管理存在漏洞;在技術(shù)上視頻監(jiān)控系統(tǒng)只能做到事后參考而無(wú)法實(shí)時(shí)報(bào)警，且事后采集信息成本高（人力、物力、財(cái)力付出）。另一方面，社區(qū)對(duì)于特殊人群的關(guān)照已變得愈發(fā)重要，例如對(duì)于老人與孩童的關(guān)照就急需加強(qiáng)。我國(guó)老齡化情況在不斷加深，獨(dú)居老人在家中遇險(xiǎn)的報(bào)道屢見不鮮;而對(duì)于孩童來(lái)說，獨(dú)自遇險(xiǎn)的情況也時(shí)有發(fā)生。對(duì)于社區(qū)，如何通過技術(shù)層面的建設(shè)來(lái)主動(dòng)防范危險(xiǎn)發(fā)生也是值得思考的方面。

2 人臉識(shí)別技術(shù)的特點(diǎn)分析

2.1 人臉識(shí)別技術(shù)的特點(diǎn)

人臉識(shí)別技術(shù)運(yùn)用如今先進(jìn)的生物識(shí)別及圖像處理技術(shù)，其識(shí)別過程中人機(jī)互動(dòng)性良好，不需人與設(shè)備直接接觸。而指紋或虹膜識(shí)別等則不具備此項(xiàng)優(yōu)勢(shì)。人臉識(shí)別系統(tǒng)自然光下即可完成識(shí)別過程，而指紋識(shí)別或者虹膜識(shí)別需利用電子壓力傳感器或紅外線采集虹膜圖像，這些采集方式或是需要人體某一部分的直接參與，或者可以通過技術(shù)手段進(jìn)行偽造，或者建設(shè)成本較高，并不利于大范圍推廣。

技術(shù)發(fā)展至今天，人臉識(shí)別技術(shù)在身份識(shí)別、身份查找等領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)具備了技術(shù)條件，人臉認(rèn)別系統(tǒng)響應(yīng)速度迅速并采用人像跟蹤技術(shù)，減少同一人的照片存儲(chǔ)數(shù)量，降低數(shù)據(jù)冗余與硬件設(shè)備的投入，同時(shí)為安保與警方采取控制措施提供了充分的響應(yīng)時(shí)間。能夠?yàn)楣舶踩婪豆ぷ魈峁?qiáng)有力的技術(shù)保障。

2.2 人臉識(shí)別技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

自然性：將傳統(tǒng)的門衛(wèi)識(shí)別人員身份自然過渡到利用機(jī)器識(shí)別身份，人們的識(shí)別習(xí)慣沒有變化。

非強(qiáng)制性：識(shí)別過程體驗(yàn)良好，被識(shí)別人不需刻意配合設(shè)備。

非接觸性：全程不需人機(jī)接觸即可完成識(shí)別。

并發(fā)性：可同時(shí)進(jìn)行多個(gè)圖像識(shí)別，效率高。

3 人臉識(shí)別技術(shù)在智慧社區(qū)中的架構(gòu)

人臉識(shí)別技術(shù)在智慧社區(qū)中的應(yīng)用架構(gòu)可以充分利用云計(jì)算與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，其整體結(jié)構(gòu)由數(shù)據(jù)采集端、數(shù)據(jù)分析平臺(tái)、價(jià)值展現(xiàn)端三部分組成。系統(tǒng)總架構(gòu)如圖1所示。

3.1 數(shù)據(jù)采集端

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的大力發(fā)展，數(shù)據(jù)采集的過程已經(jīng)發(fā)生了極大的變化，從人的信息數(shù)據(jù)（客戶端）到人的管理數(shù)據(jù)（位置、運(yùn)動(dòng)參數(shù)等），再到物的數(shù)據(jù)（終端采集數(shù)據(jù)、傳感器采集數(shù)據(jù)、攝像頭采集數(shù)據(jù)等）都可以作為數(shù)據(jù)的來(lái)源。由此人臉識(shí)別門禁機(jī)、大門訪客管理終端、智能攝像頭以及移動(dòng)端的部分上傳數(shù)據(jù)都可以作為數(shù)據(jù)采集端。

3.2 數(shù)據(jù)分析云平臺(tái)

云平臺(tái)是一種技術(shù)，也是一種服務(wù)?！霸?端”模式里的“云”指的云平臺(tái)要發(fā)揮的作用。毫無(wú)疑問，數(shù)據(jù)計(jì)算和數(shù)據(jù)分析是其最根本也是最重要的功能之一，只有依托有價(jià)值的大數(shù)據(jù)分析，“端”采集的數(shù)據(jù)才會(huì)生成價(jià)值;與此同時(shí)，大數(shù)據(jù)的分析必須依托云平臺(tái)，所以“云”是“云+端”模式中的核心角色之一。

3.3 價(jià)值展示端

所謂的價(jià)值展現(xiàn)，實(shí)際上是作為與用戶交互的節(jié)點(diǎn)“端”。手機(jī)App、微信公眾號(hào)、支付寶、社區(qū)管理系統(tǒng)、開放接口應(yīng)用方式等是通過云端計(jì)算產(chǎn)生的價(jià)值功能。

4 人臉識(shí)別技術(shù)在智慧社區(qū)中的實(shí)踐

4.1 基于人臉識(shí)別的門禁系統(tǒng)

傳統(tǒng)門禁系統(tǒng)主要采用“刷卡”方式，這種門禁的技術(shù)含量較低，安全性差。大量的店鋪與智能手機(jī)都可以對(duì)傳統(tǒng)門禁卡信息進(jìn)行復(fù)制并加以使用，給不法分子以可乘之機(jī)。另一方面，此類門禁卡的體積相對(duì)較小，遺失或者忘記攜帶的情形屢屢出現(xiàn)，一旦出現(xiàn)這種現(xiàn)象業(yè)主在進(jìn)出樓宇時(shí)便會(huì)“卡殼”。綜上所述，傳統(tǒng)門禁卡已無(wú)法滿足使用人對(duì)于生活質(zhì)量與安全性的要求。

使用人臉識(shí)別技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)門禁技術(shù)，在該系統(tǒng)中，人臉就是鑰匙，使用人完全不用考慮未帶門禁卡的問題。人像識(shí)別系統(tǒng)會(huì)對(duì)進(jìn)出者的面部進(jìn)行識(shí)別，與數(shù)據(jù)庫(kù)中的圖像信息比對(duì)成功后才會(huì)“放行”，由于采用的是活體識(shí)別方式，潛在嘗試非法入侵的人員無(wú)法通過照片、視頻等作弊手段繞過比對(duì)環(huán)節(jié)，系統(tǒng)安全性能得到極大提高。同時(shí)其部署維護(hù)也更加簡(jiǎn)單，前端攝像頭識(shí)別人臉，后臺(tái)通過比對(duì)驗(yàn)證即可放行，主要的維護(hù)工作僅集中在前端設(shè)備上，通行權(quán)限可由管理軟件設(shè)置，管理更為智能。

4.2 基于人證合一實(shí)名認(rèn)證的訪客管理系統(tǒng)

對(duì)于親友訪客場(chǎng)景，來(lái)訪人員可以提前將照片發(fā)給業(yè)主，業(yè)主在移動(dòng)端進(jìn)行訪客登記，設(shè)定到訪時(shí)間，在有效時(shí)間內(nèi)訪客可以直接通過刷臉進(jìn)入。非親友訪客場(chǎng)景下可直接在前臺(tái)進(jìn)行人臉登記，登記信息會(huì)直接發(fā)送給對(duì)應(yīng)業(yè)主，對(duì)于異常人員業(yè)主可拒絕放行或直接報(bào)警。

4.3 社區(qū)智能布控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

通過人臉識(shí)別門禁、動(dòng)態(tài)人臉預(yù)警系統(tǒng)與智慧社區(qū)服務(wù)平臺(tái)結(jié)合，達(dá)到“防”“隔”“控”的三層管理效果?！胺馈笔侵阜乐箙^(qū)域內(nèi)出現(xiàn)未被允許進(jìn)入的人員，避免出現(xiàn)類似偷、盜、搶、遇險(xiǎn)等破壞性事件發(fā)生?！案簟睘楦綦x區(qū)域，通過門禁系統(tǒng)優(yōu)化人員進(jìn)出、活動(dòng)范圍及時(shí)間軌跡。“控”即通過大數(shù)據(jù)、云計(jì)算統(tǒng)計(jì)人員活動(dòng)規(guī)律，對(duì)重點(diǎn)人員、高危人員等形成監(jiān)控。

4.4 特殊人群關(guān)照

人臉識(shí)別除應(yīng)用于安防系統(tǒng)外，還讓社區(qū)提供人性化服務(wù)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。如對(duì)社區(qū)中的兒童、獨(dú)居老人、殘障人士等特殊群體的關(guān)照。對(duì)于長(zhǎng)者，安裝在單元樓或家門上的人臉識(shí)別門禁系統(tǒng)能夠記錄這些人員的出入活動(dòng)信息，若這些特殊人員一連幾天都沒有出入信息的更新，系統(tǒng)便會(huì)自動(dòng)發(fā)出預(yù)警，提醒物業(yè)人員包括對(duì)象親屬及時(shí)上門探望;而對(duì)于小孩則可及時(shí)阻止對(duì)于禁區(qū)的闖入或危險(xiǎn)活動(dòng)的發(fā)生。

4.5 數(shù)據(jù)安全聯(lián)動(dòng)

通過借助互聯(lián)網(wǎng)信息化技術(shù)，通過人臉識(shí)數(shù)據(jù)建立人員大數(shù)據(jù)庫(kù)，該數(shù)據(jù)庫(kù)不光可以幫助小區(qū)簡(jiǎn)化管理流程，提升居民的生活便利性，還可將小區(qū)的人臉大數(shù)據(jù)與公安系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)接，幫助公安系統(tǒng)完成對(duì)社區(qū)安全的保障性監(jiān)測(cè)。

隨著技術(shù)的不斷成熟與人民對(duì)于生活質(zhì)量要求的不斷提高，人臉識(shí)別技術(shù)定會(huì)有著更大的應(yīng)用范圍與發(fā)展空間。

5 人臉識(shí)別技術(shù)的發(fā)展困難

人臉識(shí)別技術(shù)在智慧社區(qū)和其他場(chǎng)合都有大量應(yīng)用，也引起了一些值得注意的問題。

5.1 識(shí)別背景的復(fù)雜

人臉檢測(cè)作為整個(gè)系統(tǒng)中最重要的部分，能否準(zhǔn)確識(shí)別出人臉直接影響系統(tǒng)的性能。當(dāng)攝像頭中的場(chǎng)景復(fù)雜時(shí)，人臉識(shí)別的準(zhǔn)確度也會(huì)降低;另一方面，光照因素對(duì)于機(jī)器視覺的影響一直存在，智慧社區(qū)中的人臉識(shí)別系統(tǒng)前端設(shè)備多是室外安裝，如何克服一天之中不同時(shí)間段，不同天氣下光照對(duì)于攝像機(jī)的影響也是設(shè)備廠家、設(shè)計(jì)與安裝人員需要面對(duì)的技術(shù)難點(diǎn)之一。

5.2 人員活動(dòng)的影響

每個(gè)人擁有豐富的面部表情，不同表情會(huì)使得臉部輪廓與面部紋理產(chǎn)生變化，面部特征點(diǎn)的位置也會(huì)相應(yīng)改變，從而增加了識(shí)別難度。

人臉識(shí)別系統(tǒng)在智慧社區(qū)安裝位置多采取固定高度角度的安裝方式，而社區(qū)中的人員構(gòu)成復(fù)雜，人員組成由孩童至老年均有分布，不同年齡與行為會(huì)造成了攝像頭識(shí)別人臉的角度發(fā)生多種變化，攝像頭無(wú)法提取到正面人臉的情況會(huì)時(shí)有發(fā)生，人臉識(shí)別率降低。另一方面，社區(qū)住戶、物業(yè)人員或公共服務(wù)人員本身在日常生活中對(duì)面部的遮擋，如佩戴帽子，眼鏡、或者面部有胡須，劉海的改變和其他對(duì)面部遮擋的行為都有可能導(dǎo)致面部識(shí)別的失敗。

5.3 個(gè)人信息安全壓力

人臉識(shí)別系統(tǒng)不光在小區(qū)管理上有大量應(yīng)用，在其他生活內(nèi)容如支付、軟件注冊(cè)、進(jìn)出其它建筑物等中也有大量使用，在對(duì)住戶的身份信息進(jìn)行收集的過程中，除錄入人像資料外，還包括個(gè)人基本信息內(nèi)容，以上這些信息多是由物業(yè)或者相關(guān)管理人員負(fù)責(zé)保存。若系統(tǒng)遭到網(wǎng)絡(luò)黑客攻擊或管理人員為了不法利益泄露住戶資料，則會(huì)對(duì)住戶個(gè)人信息安全造成嚴(yán)重破壞，侵犯住戶的合法權(quán)益。

綜上所述，以上這些困難需要從技術(shù)、人員和法律規(guī)范方面綜合進(jìn)行解決。人臉識(shí)別技術(shù)的發(fā)展依然還有很大的提升空間。

6 結(jié)論

智慧社區(qū)的建設(shè)在未來(lái)將會(huì)不斷深入進(jìn)行下去，而人臉識(shí)別技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等技術(shù)進(jìn)步的加持下系統(tǒng)會(huì)更加安全，在安防領(lǐng)域更加智能，在人員看護(hù)或新領(lǐng)域上給予住戶和管理者更多幫助，為增加社區(qū)智能化程度，提高社區(qū)管理水平，改善住戶生活質(zhì)量提供有力的技術(shù)保障。

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收稿日期：2021-06-10

作者簡(jiǎn)介：張剛（1990—），男，陜西榆林人，本科，工程師，研究方向：建筑智能化。

通訊作者：張修涵，男，陜西西安人，本科，工程師，研究方向：建筑智能化。

Practical Wisdom Face Recognition Technology in the Community

ZHANG Gang，ZHANG Xiuhan，WANG Chun

（CHINA SHANGHAI ARCHIT ECTURAL DESIGN & RESEARCH INSTITUTE Co.，Ltd.，Shanghai 200062）

Abstract： By studying the problems existing in the management of smart communities， with face recognition technology as the core， a system architecture combining "cloud + terminal" is constructed， and the application scope of face recognition technology is expanded according to actual needs， so that face recognition technology is compatible with In-depth integration of smart community management to comprehensively improve the management level of smart communities.

Key words： smart community; internet of things;? smart security;? smart access control;? face recognition; cloud computing