人臉識(shí)別技術(shù)在高校教學(xué)管理中的應(yīng)用

劉 靜

(黑龍江職業(yè)學(xué)院，哈爾濱 150080)

1 人臉識(shí)別技術(shù)

人臉識(shí)別是一種生物識(shí)別技術(shù)，它是利用人臉檢測和人臉跟蹤的方法做對(duì)比，確定人的身份。當(dāng)處在一個(gè)相對(duì)復(fù)雜的環(huán)境下，通過人臉識(shí)別技術(shù)可以把某一個(gè)人從眾多人臉中分離出來，而且不受環(huán)境是動(dòng)態(tài)還是靜態(tài)的限制，皆可實(shí)現(xiàn)人臉追蹤和識(shí)別。和指紋、眼虹膜、聲音等生物特征一樣，人臉識(shí)別具有不易復(fù)制的優(yōu)良特性。其他生物識(shí)別技術(shù)需要專門配合采集的設(shè)備和數(shù)據(jù)才能完成識(shí)別任務(wù)，而人臉識(shí)別技術(shù)就不需要那么多人來配合，它可以隱藏在任何角落。人臉識(shí)別不僅操作靈活，而且識(shí)別準(zhǔn)確率高，可廣泛應(yīng)用于公共安全領(lǐng)域。

2 人臉識(shí)別系統(tǒng)的優(yōu)良特性

先進(jìn)性。相對(duì)于其他生物技術(shù)，人臉識(shí)別技術(shù)的設(shè)計(jì)方法和理念都比較先進(jìn)，一直處于領(lǐng)先地位，而且該技術(shù)的設(shè)計(jì)比較靈活，隨著技術(shù)的不斷更新?lián)Q代，升級(jí)也更容易，還能夠保證與其他系統(tǒng)的互聯(lián)互通。

經(jīng)濟(jì)性。將系統(tǒng)功能、質(zhì)量和價(jià)格等因素結(jié)合在一起，綜合考慮其經(jīng)濟(jì)性，將人臉識(shí)別技術(shù)構(gòu)建成一個(gè)經(jīng)濟(jì)實(shí)用、功能強(qiáng)大、性價(jià)比高的人臉智能識(shí)別應(yīng)用平臺(tái)。

可擴(kuò)展性。人臉識(shí)別系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮系統(tǒng)的兼容性和擴(kuò)展性，用較少的成本去科學(xué)合理地完成配置。系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)相對(duì)獨(dú)立，可根據(jù)用戶需求和用戶業(yè)務(wù)規(guī)則的變化很快完成改變，從而盡可能滿足用戶需求。通過為客戶提供二次開發(fā)平臺(tái)，支持用戶在利用本系統(tǒng)的基礎(chǔ)上自主研發(fā)新功能，從而為客戶體驗(yàn)生成全新系統(tǒng)電網(wǎng)全過程。最重要的一點(diǎn)，一旦系統(tǒng)的容量超出設(shè)計(jì)范圍，客戶可通過擴(kuò)充硬件設(shè)備來保證系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運(yùn)行。

開放性。系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)體系面向客戶開放，后端基于開放式的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以支持多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)間的互聯(lián)互通、暢通無阻。

易用性。人臉識(shí)別系統(tǒng)操作簡單，最大程度地避免出現(xiàn)繁瑣操作，具有完善的人機(jī)界面，能夠不同程度地滿足具體業(yè)務(wù)需求。另外，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)過程中，可以隨時(shí)根據(jù)業(yè)務(wù)的需要進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化，其中包括縮短系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間、系統(tǒng)維護(hù)的合理性范圍等，從而幫助客戶提高工作效率，方便使用人臉識(shí)別系統(tǒng)的工作人員靈活掌握和操作系統(tǒng)。

完整性。系統(tǒng)是將人像檢測和定位等多功能集于一體的技術(shù)統(tǒng)稱，這一系列還可按照用戶需求設(shè)置鑒別、檢索等功能。

安全性。在系統(tǒng)建立的初期，會(huì)在數(shù)據(jù)庫錄入不同的圖像信息。在查詢、輸送、比較的環(huán)節(jié)中，可根據(jù)業(yè)務(wù)需要對(duì)其中的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密處理，從而防止在操作過程中數(shù)據(jù)被截獲、竊取或故意破壞，保證數(shù)據(jù)在傳送鏈條的過程中的安全性和保密性。另外，人臉識(shí)別技術(shù)還采用多維安全策略，實(shí)現(xiàn)了不同程度的加密技術(shù)的應(yīng)用。除了使用Java、C# 等，還會(huì)根據(jù)不同對(duì)象進(jìn)行語言開發(fā)設(shè)計(jì)，盡可能復(fù)用代碼。在功能上做細(xì)做實(shí)，減少因用戶需求的改變而使系統(tǒng)發(fā)生修改。

3 人臉識(shí)別技術(shù)的基本工作流程

第一，對(duì)視頻或者圖像數(shù)據(jù)庫中的面部圖像進(jìn)行自動(dòng)搜索，即批量錄入人臉圖像；第二，系統(tǒng)自動(dòng)鎖定和識(shí)別完整的圖像；第三，利用最匹配的人臉識(shí)別算法(如：幾何特征識(shí)別法、PCA識(shí)別法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別法、LHD算法等)來判斷人臉的存在。通過這些算法，可精準(zhǔn)的在百萬種人臉中探測同一張臉，瞄準(zhǔn)他們的定位。通過特征分析，一旦檢測出是同一張臉，就會(huì)將采集到的圖形進(jìn)行處理，從而將其從背景中分離出來，恢復(fù)其人臉尺寸和表情神態(tài)；第四，將臉部圖像在系統(tǒng)內(nèi)部轉(zhuǎn)換成人臉數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)中包含其基本特征和主要信息；第五，對(duì)信息進(jìn)行核查比對(duì)，完成人臉匹配與識(shí)別；第六，對(duì)某個(gè)人臉進(jìn)行確認(rèn)。

圖1 人臉識(shí)別技術(shù)的基本工作流程Fig.1 Basic working process of face recognition technology

4 人臉識(shí)別技術(shù)在高校管理中的應(yīng)用

4.1 考勤管理

大學(xué)的課堂基本上都是以混合大課的形式授課，教師也是隨機(jī)點(diǎn)名考查學(xué)生的曠課和早退情況，所以一些學(xué)生存在僥幸心理。傳統(tǒng)的課堂上，如果教師全部將學(xué)生的考勤記錄點(diǎn)名登記的話，比較浪費(fèi)課堂的教學(xué)時(shí)間。這時(shí)就可以采用人臉識(shí)別系統(tǒng)，通過攝像頭或手機(jī)將學(xué)生的頭像信息錄入進(jìn)去，與數(shù)據(jù)庫的信息進(jìn)行比對(duì)，實(shí)現(xiàn)學(xué)生身份的認(rèn)證，進(jìn)而高效地完成考勤管理。

4.2 考試管理

國家計(jì)算機(jī)等級(jí)考試、英語四六級(jí)考試、各種專業(yè)資格考試等，都會(huì)在各個(gè)高校開考，即使現(xiàn)場會(huì)有多個(gè)教師對(duì)考生的信息及證件進(jìn)行仔細(xì)排查，但仍會(huì)有替考現(xiàn)象存在。而人臉識(shí)別技術(shù)可以對(duì)這些考試進(jìn)行準(zhǔn)確管理，有效防止甚至杜絕替考現(xiàn)象的發(fā)生。通過現(xiàn)場對(duì)考生的人臉進(jìn)行掃描，然后通過系統(tǒng)將現(xiàn)場照片與身份證照片的特征進(jìn)行比較，快速識(shí)別考生身份，以最快的速度協(xié)助監(jiān)考教師完成考生登記的檢查工作。

考試的管理非常嚴(yán)格，因此，對(duì)考生的圖像采集需要從不同方位進(jìn)行，方便人臉識(shí)別系統(tǒng)進(jìn)行圖像處理，提高識(shí)別的準(zhǔn)確率和效率。

(1)本校學(xué)生的考試管理。考試一般分為筆試、上機(jī)操作兩種形式。筆試環(huán)節(jié)，可提前獲取考生的基本信息圖像庫，考試時(shí)通過監(jiān)控?cái)z像將學(xué)生圖像與圖像庫的進(jìn)行比對(duì)，期間可以忽略考生的基本信息情況；上機(jī)考試，學(xué)生可以提前根據(jù)座位號(hào)坐好，利用電腦的攝像功能對(duì)考生的圖像進(jìn)行采集，然后通過人臉識(shí)別系統(tǒng)進(jìn)行篩選識(shí)別，防止學(xué)生亂坐，避免學(xué)生交頭接耳。

(2)外來人員考試管理。不管是筆試考試還是上機(jī)考試，其中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)就是對(duì)考生的圖像進(jìn)行采集。如果在考試時(shí)應(yīng)用人臉識(shí)別系統(tǒng)，對(duì)考試情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，可以提前要求考生按照人臉識(shí)別系統(tǒng)的要求進(jìn)行注冊(cè)，將自身的圖像信息提前錄入圖像庫。對(duì)考生的拍攝像素一定要嚴(yán)格要求，不管是手機(jī)還是照相機(jī)，一定要保證圖片的清晰度，這樣才能確保圖像對(duì)比的準(zhǔn)確性。

4.3 安全管理

(1)師生個(gè)人安全。不管是在校園大門入口還是宿舍樓道及門口，都應(yīng)該安裝攝像頭及人臉抓拍照相，對(duì)隨意進(jìn)入校園的陌生人進(jìn)行排查，對(duì)學(xué)生的上課時(shí)間嚴(yán)格把控。另外，還可通過人臉識(shí)別系統(tǒng)對(duì)學(xué)生的就寢情況進(jìn)行監(jiān)控，隨時(shí)查看學(xué)生情況，宿舍禁止留宿他人。

(2)財(cái)產(chǎn)安全。在高校的機(jī)房、實(shí)驗(yàn)室等重要場所設(shè)置人臉識(shí)別系統(tǒng)，讓管理人員對(duì)進(jìn)入這些地方的人進(jìn)行權(quán)限設(shè)置，防止非法入內(nèi)，最大程度避免財(cái)產(chǎn)損失。

5 結(jié)語

將人臉識(shí)別技術(shù)應(yīng)用至高校的教務(wù)系統(tǒng)中，不僅可以給師生的生活和學(xué)習(xí)帶來便利，還能夠有效保障師生的人身財(cái)產(chǎn)安全。讓人臉識(shí)別技術(shù)進(jìn)校園，對(duì)于建設(shè)智慧校園來說具有重大意義，同時(shí)也是新時(shí)代教育現(xiàn)代化建設(shè)的大勢所趨。