人臉活體檢測技術(shù)在校園智能安防的應(yīng)用綜述

潘惠蘋

摘? 要： 人臉活體檢測技術(shù)是一種人臉面部信息匹配與定位的生物識別技術(shù)，其能夠根據(jù)攝像頭采集的人臉信息進(jìn)行檢測與跟蹤，以此來進(jìn)行個(gè)體的身份信息識別。該技術(shù)在校園的智能安防建設(shè)中具有較高的應(yīng)用價(jià)值。通過分析當(dāng)前人臉活體檢測技術(shù)的綜合特征與優(yōu)勢，全面探究在校園智能安防中應(yīng)用人臉活體檢測技術(shù)的工作流程以及應(yīng)用路徑，以期推進(jìn)我國校園智能安防應(yīng)用水平的提高。

關(guān)鍵詞： 人臉檢測; 人臉活體檢測技術(shù); 校園安全; 智能安防

中圖分類號：TP3? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ?文章編號：1006-8228（2021）09-14-04

Abstract： Living face detection technology is a kind of biometric recognition technology of face information matching and location. It can detect and track with the face information collected by the camera， so as to identify the individual's identity information. Face live detection technology has high application value in the campus intelligent security construction. This paper analyzes the comprehensive characteristics and advantages of the current live face detection technology， and comprehensively explores the workflow and application path of the live face detection technology in the campus intelligent security application， hoping to effectively promote the comprehensive improvement of the application level of campus intelligent security in our country.

Key words： face detection; live face detection technology; campus security; intelligent security

0 引言

我國的人臉識別技術(shù)在人工智能、機(jī)器制造、模型理論、視頻圖像處理等技術(shù)的集成下，已經(jīng)朝著智能化、自動(dòng)化、無人監(jiān)督化的發(fā)展趨勢發(fā)展，逐漸實(shí)現(xiàn)了核心技術(shù)應(yīng)用水平的全面提高[1]。校園作為大量社會(huì)成員集聚的場所，人員身份相對多樣，人臉識別技術(shù)的應(yīng)用能夠有效地提升人員識別的效率。在當(dāng)前的人臉活體技術(shù)的應(yīng)用過程中，該技術(shù)能夠基于大眾面部生物特征的提取與識別來實(shí)現(xiàn)圖像信息的匹配，從而更好地開展相應(yīng)的人證檢驗(yàn)、身份核驗(yàn)等相關(guān)的工作。

1 人臉活體檢測技術(shù)的綜合特征與優(yōu)勢

人臉活體檢測技術(shù)是基于如今大數(shù)據(jù)以及云計(jì)算所形成的一項(xiàng)生物識別技術(shù)，其主要通過動(dòng)作活體檢測、靜默活體檢測、硬件輔助活體檢測等模式來實(shí)現(xiàn)人臉生物特征的提取與識別[2]。該技術(shù)在社會(huì)應(yīng)用的過程中，不會(huì)干擾社會(huì)成員的正常生活與工作，也不容易被個(gè)體察覺，其技術(shù)產(chǎn)品能夠廣泛地應(yīng)用于司法、金融教育等領(lǐng)域，從而在自助式的一體化服務(wù)系統(tǒng)的運(yùn)作中，用技術(shù)來全面拓展其社會(huì)價(jià)值。

1.1 操作簡單，結(jié)果直觀

基于人臉活體識別技術(shù)的應(yīng)用，我國能夠?qū)⒃摍z測技術(shù)應(yīng)用到各個(gè)行業(yè)中，其能夠通過人臉圖像信息的采集、提取與識別來構(gòu)建完善的人臉信息系統(tǒng)，并且在人臉信息系統(tǒng)的應(yīng)用中采用大眾自助式的操作來實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的面部特征識別。這種形式能夠在大眾快捷化的應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)信息采集與整合，且操作簡潔，能夠提高信息搜集與整理的效率。另外，該技術(shù)在應(yīng)用過程中，也能通過直觀的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)來反映個(gè)體的基本信息，信息直觀，便于后期的數(shù)據(jù)分析與整理。

1.2 物理識別，人機(jī)交互

在目前的人臉活體檢測中，其面部信息的采集主要通過人機(jī)交互的形式實(shí)現(xiàn)信息的采集與預(yù)處理。特別是在如今RGB攝像頭設(shè)計(jì)與應(yīng)用的過程中，用戶能夠通過攝像頭實(shí)現(xiàn)人臉平面信息的提取，還能夠通過系列的動(dòng)作指令來進(jìn)行整個(gè)面部的活體檢測，例如通過“眨眨眼”、“張張嘴”、“點(diǎn)點(diǎn)頭”等相關(guān)的動(dòng)作指令來防止人臉信息平面化的片面采集。并且在這種隨機(jī)的動(dòng)作指令中，用戶也能夠避免采用照片切換、視頻回放等形式形成虛假信息是采集[3]。

1.3 光電一體，應(yīng)用多樣

人臉活體檢測技術(shù)能夠基于一定的光電條件實(shí)現(xiàn)人臉信息的采集。其中，動(dòng)作活體檢測以及靜默活體檢測會(huì)受到光線等外部因素的影響，硬件設(shè)備輔助活體檢測能夠在硬件設(shè)備的輔助下創(chuàng)設(shè)良好的光電環(huán)境來進(jìn)行信息的采集與檢測?？梢哉f，目前的人臉活體檢測技術(shù)主要是在光電技術(shù)的支撐下實(shí)現(xiàn)的，并且其應(yīng)用模式多樣，能夠通過多樣化的采集手段獲得必要的信息。

2 人臉活體檢測技術(shù)在校園智能安防應(yīng)用的工作流程

人臉活體檢測技術(shù)在應(yīng)用的過程中，需要基于一定的工作原理與流程來開展相應(yīng)的圖像信息采集與處理工作。在校園智能安防系統(tǒng)的建設(shè)中，主要基于圖像采集、信息預(yù)處理、特征提取與識別、信息匹配與檢測對比等流程來完成整個(gè)人臉信息的采集與比對工作，從而在精準(zhǔn)化的識別中提高信息識別效率，強(qiáng)化校園內(nèi)信息系統(tǒng)的管理。

2.1 人臉圖像采集與特征檢測

人臉圖像采集，是人臉活體檢測技術(shù)的基礎(chǔ)性工作。在目前校園智能安防系統(tǒng)的建設(shè)中，活體檢測技術(shù)是通過個(gè)體的面部生物學(xué)特性來進(jìn)行面部信息的采集，以此為基礎(chǔ)，形成相應(yīng)的面部圖像，進(jìn)而通過社會(huì)群體面部圖像的采集構(gòu)建完善的人臉數(shù)據(jù)資源庫[4]。一方面，人臉的生物學(xué)特性主要是基于個(gè)體臉部的新陳代謝、內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)以及人臉的應(yīng)激性行為來呈現(xiàn)的，而活體檢測技術(shù)能夠在圖像采集的過程中對于個(gè)體的此類生物學(xué)屬性進(jìn)行捕捉，從而基于個(gè)體表面所形成的生物學(xué)特征來形成其圖像數(shù)據(jù)采集庫。另一方面，在圖像采集的過程中，人臉活體檢測技術(shù)能夠?qū)τ谌四樀臒彷椛湮锢硖匦?、神態(tài)以及情感變化等生命特征進(jìn)行抓取，以此來通過生命特征的監(jiān)測反映個(gè)體內(nèi)部特征，從而在凸顯的采集與特征檢測中對于圖像資源進(jìn)行處理?？梢哉f，這種人臉圖像采集技術(shù)的運(yùn)行效率高，使用成本較低，且能夠24小時(shí)不間斷應(yīng)用，在智能安防的應(yīng)用中具有較高的社會(huì)價(jià)值。

2.2 人臉圖像數(shù)據(jù)信息預(yù)處理

在進(jìn)行了校園內(nèi)成員人臉圖像信息的采集之后，需要對數(shù)據(jù)庫中人臉圖像信息做預(yù)處理，因?yàn)椴杉降膱D像信息網(wǎng)絡(luò)受到外界客觀環(huán)境的影響，其圖像的噪聲相對較高，這就需要通過灰度的調(diào)解等進(jìn)行圖像特征的凸顯性處理。在這個(gè)過程中，需要經(jīng)過直方圖均衡、灰度拉升、維納濾波、銳化濾波以及像素歸一化處理[5]。例如，在圖像的直方圖均衡化的過程中，其能夠?qū)⒉煌尘碍h(huán)境中捕捉到的人物面部的色塊進(jìn)行處理，從而在圖像的灰度均衡化處理中調(diào)整不同圖像的昏暗程度，同時(shí)也能消除膚色差異，降低外界環(huán)境以及膚色對于個(gè)體面部特征提取的影響?？梢哉f，在目前的人臉圖像的預(yù)處理中，主要是基于一種降噪的技術(shù)處理來實(shí)現(xiàn)校園內(nèi)人員面部特征的凸顯，更好地實(shí)現(xiàn)采集到的面部信息的高質(zhì)量呈現(xiàn)。

2.3 人臉圖像數(shù)據(jù)提取與識別

人臉圖像的數(shù)據(jù)提取與識別是人臉活體檢測技術(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其主要是基于一種圖像的關(guān)鍵特征的提取來實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的信息識別。例如在眼睛部位的特征提取中，我們能夠基于眼睛的開合程度以及眼部周圍的肌肉特征進(jìn)行特征提取，并且針對眼部眼球的凸起程度預(yù)估個(gè)體是否戴眼鏡以及戴眼鏡的時(shí)間長短等。目前校園內(nèi)的人員結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不僅包括學(xué)生以及相關(guān)的教職人員，還包括其他的建筑施工人員，商場售賣人員等，若在校園遇到特殊的人員傷害等安全事故時(shí)，人臉活體識別技術(shù)能夠?qū)τ谛@內(nèi)的可疑人員進(jìn)行面部特征的抓取，從而更好地用技術(shù)分析手段輔助完成校園的人員識別工作。

2.4 人臉活體圖像匹配與檢測

在經(jīng)過了人臉活體信息的采集與特征凸顯處理之后，人臉活體檢測技術(shù)能夠在應(yīng)用的過程中通過后期凸顯采集與之前的圖像信息進(jìn)行比對，從而在比對中針對面部的各個(gè)特征點(diǎn)的信息進(jìn)行全面分析，以此來實(shí)現(xiàn)相應(yīng)人臉活體圖像的匹配與檢測。例如在目前的多模生物認(rèn)證系統(tǒng)、眨眼檢測技術(shù)的應(yīng)用中，主要通過人臉、唇動(dòng)、眼睛閉合程度等方面進(jìn)行全面的活體圖像檢測，從而在數(shù)據(jù)庫的比對中進(jìn)行人臉圖像的識別與匹配，以此來完成整個(gè)人臉活體檢測的過程[6]。在這個(gè)過程中，學(xué)校管理人員能夠在校園內(nèi)完善各類成員的身份信息，從而在校園的進(jìn)出與管理中用技術(shù)優(yōu)勢實(shí)現(xiàn)身份證明的核驗(yàn)與比對，構(gòu)建完善的圖像信息采集系統(tǒng)，以此來打造優(yōu)質(zhì)智慧校園信息系統(tǒng)，全面提升校園內(nèi)的安全屬性。

3 人臉活體檢測技術(shù)在校園智能安防的應(yīng)用路徑探究

在人臉活體技術(shù)的應(yīng)用過程中，學(xué)校需要針對其圖像識別的基本流程與工作原理來完成校園內(nèi)成員的信息采集與處理工作，并且學(xué)校在校園智能安防系統(tǒng)的建設(shè)中，需要通過多個(gè)子系統(tǒng)的連接來實(shí)現(xiàn)智能安防應(yīng)用水平的全面提升，這就需要在構(gòu)建智慧校園的過程，在面部識別、視頻監(jiān)控、校園門禁的建設(shè)中實(shí)現(xiàn)人臉活體檢測技術(shù)的應(yīng)用，從而更好地打造智慧化、信息化、高效化、安全化的校園安防系統(tǒng)。

3.1 面部識別：物理特性精準(zhǔn)匹配

人臉活體檢測技術(shù)的基礎(chǔ)功能是實(shí)現(xiàn)個(gè)體面部信息的識別，這就使得在目前的校園智能安防系統(tǒng)的建設(shè)中，面部識別成為一項(xiàng)重要的實(shí)現(xiàn)個(gè)體身份核驗(yàn)的技術(shù)。一方面，學(xué)校管理人員能夠通過面部識別對于校園內(nèi)的學(xué)生、教師以及其他工作人員的身份信息進(jìn)行確認(rèn)。在整個(gè)校園內(nèi)人員面部信息采集的基礎(chǔ)上形成完整的面部資源信息庫，再來構(gòu)建校園完善的人力資源管理系統(tǒng)，更好地在個(gè)體的跟蹤與定位中實(shí)現(xiàn)高效資源的優(yōu)化配置。另一方面，校園內(nèi)的學(xué)生以及工作人員在校園內(nèi)開展各項(xiàng)工作的過程中，能夠通過個(gè)體面部信息的再次采集來實(shí)現(xiàn)身份檢驗(yàn)，從而學(xué)校管理人員能夠基于技術(shù)優(yōu)勢來對學(xué)生面部的物理特性進(jìn)行精準(zhǔn)匹配，更加精準(zhǔn)地實(shí)現(xiàn)個(gè)體面部信息的采集與記錄，以此來警惕未登記信息的外來人員。同時(shí)，該技術(shù)的應(yīng)用能夠改變傳統(tǒng)的紙質(zhì)信息登記的過程，從而簡化申報(bào)審批流程，更好地提高校園內(nèi)工作以及信息審批的工作效率，全面增強(qiáng)校園安防的信息化水平[7]。

3.2 視頻監(jiān)控：動(dòng)態(tài)行為數(shù)據(jù)分析

在傳統(tǒng)的校園安防信息系統(tǒng)中，主要是通過校門口相關(guān)人員的值班堅(jiān)守以及攝像記錄的形式來構(gòu)建整個(gè)校園的安防系統(tǒng)。這樣的安防系統(tǒng)所耗費(fèi)的人力資源成本較高，其視頻監(jiān)控記錄的內(nèi)容校對/核查的工作量也相對較大，且受到視頻監(jiān)控清晰度的影響，視頻監(jiān)控所形成的個(gè)體行為與面部特征的提取在技術(shù)處理上存在一定的不足。而將智能化的人臉活體檢測技術(shù)應(yīng)用到視頻監(jiān)控中，則能夠?qū)τ谡麄€(gè)校園內(nèi)相關(guān)人員的身份信息及時(shí)記錄，其后期相關(guān)工作者若需要調(diào)取前期的視頻記錄，也能夠通過個(gè)體的身份信息進(jìn)行查詢。另外，這種全天候、多角度、多方位的人臉活體識別技術(shù)的應(yīng)用能夠通過高清化的傳感設(shè)備進(jìn)行信息資料的傳輸，并且能夠基于技術(shù)來對影像中的個(gè)體行為以及動(dòng)向進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，從而在動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)分析過程中實(shí)現(xiàn)信息的實(shí)時(shí)預(yù)警。

3.3 校園門禁：身份核實(shí)保障安全

當(dāng)今校園內(nèi)的人員組成較多，流動(dòng)量較大，這就使得學(xué)校需要強(qiáng)化對于學(xué)校內(nèi)部人員的出入管理來提高校園內(nèi)部的安全屬性。校園門禁作為一種有效的身份核驗(yàn)信息系統(tǒng)，通過門禁卡的識別來進(jìn)行身份信息的記錄，但是門禁卡易遺失，對校園內(nèi)人員的正常工作以及學(xué)習(xí)生活會(huì)產(chǎn)生較大影響[8]。人臉活體識別技術(shù)的應(yīng)用，能夠有效地避免門禁卡遺失的問題。例如在疫情期間，校園內(nèi)普遍實(shí)行封閉式管理，學(xué)生以及相關(guān)工作人員在出入校園時(shí)會(huì)受到一定阻礙如身份信息登記、體溫測量等。而人臉活體檢測技術(shù)的應(yīng)用能夠通過面部識別以及紅外線體溫測量的形式來簡化出入流程，從而避免了校園內(nèi)身份信息偽造、信息登記遺失錯(cuò)漏等問題的發(fā)生。這種人臉活體檢測技術(shù)能夠應(yīng)用于校園的宿舍樓、教學(xué)樓以及圖書館等區(qū)域的身份信息核查中，有利于推進(jìn)校園安全管理工作的穩(wěn)步開展。

3.4 智慧校園：人臉識別監(jiān)測預(yù)警

智慧校園是一種基于信息化系統(tǒng)所形成的一站式的數(shù)字化校園系統(tǒng)，其能夠以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)形成一體化的應(yīng)用與服務(wù)體系。在人臉活體檢測技術(shù)的應(yīng)用下，學(xué)校能夠基于學(xué)生面部特征的提取來構(gòu)建完善的智慧校園信息系統(tǒng)。例如，在目前的學(xué)生管理中，學(xué)校能夠基于校園內(nèi)的人臉識別對于學(xué)生的日?；顒?dòng)軌跡進(jìn)行全面的記錄，特別是在疫情防控期間，可以加強(qiáng)學(xué)生管理的工作。智慧校園系統(tǒng)能夠?qū)τ诒拘?nèi)基本人員的信息進(jìn)行采集與記錄，也能夠通過實(shí)時(shí)監(jiān)控對外來人員的行為進(jìn)行密切關(guān)注。在如今智能安防系統(tǒng)的應(yīng)用中，人臉活體檢測技術(shù)能夠通過紅外線探測來對于損害校園的行為進(jìn)行檢測且及時(shí)發(fā)出信息預(yù)警，從而在這種邊界式的安防管理中切實(shí)保障校園內(nèi)個(gè)體成員的安全，以新技術(shù)的優(yōu)勢全面提升校園安全管理水平。

4 結(jié)束語

綜上所述，人臉活體技術(shù)作為一種光電一體化的個(gè)體物理特性識別系統(tǒng)，能夠通過多樣化的活體檢測技術(shù)與功能實(shí)現(xiàn)人體面部識別，從而在面部數(shù)據(jù)特征的檢測與匹配中更好地實(shí)現(xiàn)面部信息的采集與處理。在學(xué)校校園的智能化安防設(shè)計(jì)中，人臉識別技術(shù)能夠在面部識別、視頻監(jiān)控、校園門禁以及智慧校園建設(shè)等方面實(shí)現(xiàn)廣泛的應(yīng)用，從而更好地借用技術(shù)的優(yōu)勢強(qiáng)化校園內(nèi)人員管理，全面提高校園的智能安防水平。

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