基于人臉識(shí)別技術(shù)的高校畢業(yè)學(xué)位照智能分發(fā)方案的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

徐洶濤 陳孟嫻

摘? 要：自媒體發(fā)展勢(shì)頭迅猛，畢業(yè)典禮學(xué)位照在個(gè)人自媒體平臺(tái)的發(fā)布已經(jīng)非常普遍，畢業(yè)典禮現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)照片推送也因此變成了畢業(yè)生的剛需。文章結(jié)合七年來高校每年的畢業(yè)季為畢業(yè)生進(jìn)行畢業(yè)學(xué)位照實(shí)時(shí)推送的實(shí)踐，對(duì)學(xué)生畢業(yè)照片智能分發(fā)方案的不斷升級(jí)優(yōu)化的原因和解決的問題進(jìn)行了分析，對(duì)最終采用的人臉識(shí)別技術(shù)作為底層實(shí)現(xiàn)的一些具體方案流程進(jìn)行了介紹，并針對(duì)該方案涉及的兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)細(xì)節(jié)進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。

關(guān)鍵詞：畢業(yè)學(xué)位照；人臉識(shí)別；智能分發(fā)；Arcface人臉識(shí)別引擎

中圖分類號(hào)：TP391.4；TP311? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? 文章編號(hào)：2096-4706（2023）03-0048-04

Design and Implementation of Intelligent Distribution Scheme of University Graduation Degree Photos Based on Face Recognition Technology

XU Xiongtao， CHEN Mengxian

（South China Agricultural University， Guangzhou? 510642， China）

Abstract： With the rapid development of We Media， posting graduation photos has been very common on personal We Media platforms. As a result， timely pushing of graduation ceremony photos has become a rigid demand for graduates. This paper summarizes the practice of timely photo pushing in college graduation seasons up to recent seven years， analyzes the reasons of upgrading and optimization， as well as the solved problems of intelligent distribution scheme for students' graduate photos. It introduces the finally used face recognition technology， which is used as the underlying implementation for some specific processes， and describes two key technical points involved in the scheme in detail.

Keywords： graduation degree photo; face recognition; intelligent distribution; Arcface face recognition engine

0? 引? 言

近年來，在全國(guó)高校的畢業(yè)季，畢業(yè)典禮上學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)為獲得學(xué)位的畢業(yè)生撥流蘇并合照這個(gè)環(huán)節(jié)，已經(jīng)成為各大媒體和畢業(yè)生們熱烈討論的話題。隨著自媒體平臺(tái)的迅猛發(fā)展，畢業(yè)生在微信朋友圈和微博等平臺(tái)跟家人朋友們及時(shí)分享畢業(yè)的快樂，已經(jīng)非常普遍。

我校從2016年以來，每年的畢業(yè)季都有少則幾百多則上千的應(yīng)屆畢業(yè)生直接參與了全校統(tǒng)一舉行的學(xué)位授予儀式并與校長(zhǎng)合照。由于畢業(yè)典禮現(xiàn)場(chǎng)的場(chǎng)地有限，不可能做到所有畢業(yè)生都安排自己的親友到場(chǎng)，加上會(huì)場(chǎng)管理方面的原因，也不允許太多拍照人員在會(huì)場(chǎng)隨意走動(dòng)。因此，各大高校通常采用的攝影方案，都是由學(xué)校統(tǒng)一安排攝影師在固定的機(jī)位為依次走上主席臺(tái)的畢業(yè)生拍攝學(xué)位授予照片。如何迅速有效地將這眾多的照片精準(zhǔn)地發(fā)送到畢業(yè)生手中，滿足他們?cè)谧悦襟w平臺(tái)上及時(shí)發(fā)布個(gè)人最新動(dòng)態(tài)的需求，同時(shí)保護(hù)個(gè)人隱私，保證每位畢業(yè)生只能獲取自己的照片而不可以獲得別人的照片，就成了高校信息技術(shù)人員歷年來一直不斷改進(jìn)和完善的課題。

1? 初步解決方案的演化

最初的照片分發(fā)方案，是通過各學(xué)院指派負(fù)責(zé)學(xué)生工作的老師或者選派一位認(rèn)識(shí)每位畢業(yè)生的學(xué)生代表，人工認(rèn)定每張照片中的畢業(yè)生，把照片的JPG文件名修改成該畢業(yè)生的學(xué)號(hào)加上一個(gè)序號(hào)，然后制作一個(gè)簡(jiǎn)單的Web網(wǎng)站，讓畢業(yè)生用自己的學(xué)號(hào)和身份證信息登錄，驗(yàn)證身份后再通過網(wǎng)頁將該畢業(yè)生的照片反饋給本人。這種方案費(fèi)時(shí)費(fèi)力，需要多人耗費(fèi)長(zhǎng)達(dá)1周的搜集和整理時(shí)間才能最終完成整個(gè)流程。

為了有效提升照片分發(fā)的時(shí)效，在2017年，學(xué)校采用了從專業(yè)相機(jī)直接把JPG文件FTP傳送到服務(wù)器的方式，實(shí)現(xiàn)照片文件的統(tǒng)一收集。同時(shí)，開發(fā)了一個(gè)手機(jī)APP，用來在畢業(yè)典禮現(xiàn)場(chǎng)掃描每一位畢業(yè)生的紙質(zhì)信息卡上面的學(xué)號(hào)二維碼，并將該二維碼代表的學(xué)號(hào)和掃描動(dòng)作發(fā)生的時(shí)間自動(dòng)上傳到服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)。由此，可以準(zhǔn)確地判斷每一位畢業(yè)生走上和離開主席臺(tái)的時(shí)間點(diǎn)。根據(jù)這兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)，結(jié)合JPG文件上傳的時(shí)間，就容易判斷哪些照片屬于哪一個(gè)學(xué)號(hào)的畢業(yè)生，并把學(xué)號(hào)與照片的對(duì)應(yīng)關(guān)系記錄到數(shù)據(jù)庫(kù)。最后，讓畢業(yè)生通過學(xué)號(hào)登錄畢業(yè)照分發(fā)網(wǎng)站，服務(wù)器后臺(tái)再根據(jù)學(xué)號(hào)從數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索該生的所有照片的文件名，通過網(wǎng)頁的形式將這些照片反饋給該畢業(yè)生本人。這樣，在畢業(yè)生完成照相的短短幾秒鐘之后，他們就可以通過手機(jī)立刻領(lǐng)取到屬于自己的畢業(yè)照并在自媒體進(jìn)行發(fā)布，大大提升了畢業(yè)生的體驗(yàn)。

然而，上述方案的不足，在于其需要在畢業(yè)生信息卡上清晰準(zhǔn)確地印上畢業(yè)生的學(xué)號(hào)二維碼（利用Office辦公軟件的宏功能，為每一位畢業(yè)生制作包含個(gè)人學(xué)號(hào)條形碼的畢業(yè)信息卡，也是一個(gè)不小的工作量），同時(shí)，在拍攝現(xiàn)場(chǎng)還需要安排一名專門負(fù)責(zé)用手機(jī)APP掃描二維碼的工作人員，并要求該工作人員必須熟練地掌握二維碼掃描操作。另外，對(duì)于不在預(yù)定范圍內(nèi)而臨時(shí)添加上場(chǎng)照相的少數(shù)畢業(yè)生，或者因?yàn)橥话l(fā)情況遺失信息卡的畢業(yè)生，還需要技術(shù)人員在事后手工調(diào)整數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，才能實(shí)現(xiàn)這少部分畢業(yè)生照片的分發(fā)。鑒于本方案存在上述的不便，對(duì)方案的升級(jí)和改良，又排上了下一年的工作日程。

2? 基于人臉識(shí)別技術(shù)的智能分發(fā)方案

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，人臉識(shí)別技術(shù)已經(jīng)逐漸在各應(yīng)用領(lǐng)域普及。因此，近兩年來，作者開始考慮，是否可以修正前些年分發(fā)工作中的一些弊端，進(jìn)一步簡(jiǎn)化照片分發(fā)的流程，根據(jù)畢業(yè)生的人臉特征進(jìn)行身份識(shí)別，從而實(shí)現(xiàn)照片的自動(dòng)精準(zhǔn)分發(fā)。

在進(jìn)行了一系列的資料搜集和技術(shù)分析之后，最終確定了將人臉識(shí)別技術(shù)作為照片智能分發(fā)方案繼續(xù)優(yōu)化的方向。應(yīng)用最新的分發(fā)方案，不需要信息卡上印刷學(xué)號(hào)二維碼，不需要專人掃描信息卡，也不需要手工調(diào)整數(shù)據(jù)庫(kù)，就可以迅速準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)畢業(yè)生學(xué)位照片的分發(fā)。

基于人臉識(shí)別的分發(fā)方案，如圖1所示，工作流程由以下3個(gè)功能模塊組成：人臉收集程序、照片智能分發(fā)程序、智能分發(fā)平臺(tái)網(wǎng)站。

2.1? 人臉收集程序

人臉收集程序完成照片的采集和特征提取。在畢業(yè)典禮現(xiàn)場(chǎng)部署可以通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)FTP照片上傳的照相機(jī)（尼康D5數(shù)碼相機(jī)，或者其他具備FTP功能的專業(yè)數(shù)碼相機(jī)），設(shè)定同時(shí)拍攝高保真度的大尺寸RAW格式（高清晰度RAW格式圖片，用來后期進(jìn)行統(tǒng)一PS處理后再分發(fā)給畢業(yè)生個(gè)人存檔）以及便于網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男〕叽鏙PG格式。相機(jī)快門按下后，在網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定的情況下，最多2～3秒鐘之內(nèi)，小尺寸的JPG文件就可以完成上傳。

服務(wù)器端收到相機(jī)上傳的JPG文件后，將該文件的文件名記錄到數(shù)據(jù)庫(kù)。同時(shí)，服務(wù)器對(duì)該照片中的所有人臉進(jìn)行提取和識(shí)別，如果識(shí)別為校領(lǐng)導(dǎo)的人臉就自動(dòng)忽略，繼續(xù)識(shí)別下一張人臉，直到發(fā)現(xiàn)陌生的面孔，可以判定為畢業(yè)生，然后就可以將該畢業(yè)生的人臉特征值存入數(shù)據(jù)庫(kù)。該程序的界面如圖2所示。

2.2? 智能分發(fā)平臺(tái)網(wǎng)站

智能分發(fā)平臺(tái)網(wǎng)站為用戶上傳自拍照提供輸入界面并將最終的比對(duì)結(jié)果呈現(xiàn)給用戶。畢業(yè)生在主席臺(tái)完成合照走下主席臺(tái)之后，就隨時(shí)可以用自己的手機(jī)掃描照片分發(fā)網(wǎng)站的二維碼，訪問智能分發(fā)平臺(tái)網(wǎng)站。

如圖3所示，網(wǎng)站首頁內(nèi)置有上傳自拍照的按鈕，通過手機(jī)的攝像頭拍攝畢業(yè)生的人臉，并將該人臉照片上傳到服務(wù)器上面的照片智能分發(fā)程序，然后將服務(wù)器返回的比對(duì)結(jié)果（與該用戶人臉特征值匹配的多張照片）嵌入網(wǎng)頁反饋給訪問者。

2.3? 照片智能分發(fā)程序

照片智能分發(fā)程序?qū)τ脩羯蟼鞯淖耘恼者M(jìn)行人臉識(shí)別并從照片庫(kù)中找到與該用戶人臉匹配的所有照片。服務(wù)器上的該后臺(tái)程序接收到用戶通過平臺(tái)網(wǎng)站上傳的自拍照以后，立即從該照片中提取人臉，計(jì)算該人臉的特征值，然后跟保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中的人臉信息收集程序產(chǎn)生的人臉特征值逐條進(jìn)行比對(duì)。如果照片與數(shù)據(jù)庫(kù)中保存的人臉特征值符合可信度超過85%，就可以認(rèn)為該照片屬于該畢業(yè)生，分發(fā)程序會(huì)將屬于該畢業(yè)生的所有照片傳遞給分發(fā)平臺(tái)網(wǎng)站。智能分發(fā)程序的工作界面如圖4所示。

3? 人臉識(shí)別方案的技術(shù)要點(diǎn)

3.1? 人臉識(shí)別引擎的選擇

目前，市面上可供選擇的人臉識(shí)別引擎很多，且各具特色?？紤]到畢業(yè)照應(yīng)用場(chǎng)景的實(shí)際需求，這種應(yīng)用主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

（1）每年只有幾天的使用時(shí)間，大部分時(shí)間是不需要使用的，但在使用時(shí)間段內(nèi)人臉識(shí)別的并發(fā)量可能比較大。

（2）短短的幾秒鐘內(nèi)需要完成多張高分辨率照片的網(wǎng)絡(luò)傳輸、人臉提取、人臉特征值計(jì)算、人臉比對(duì)，對(duì)人臉識(shí)別的效率、網(wǎng)絡(luò)傳輸速率要求比較高。

（3）考慮到并發(fā)量以及網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膯栴}，只能采用本地離線部署的方案，所以首先排除只提供在線服務(wù)廠商的方案。其次，考慮到產(chǎn)品的易用性和性價(jià)比，最終決定選用虹軟Arcsoft提供的Arcface離線人臉識(shí)別SDK來處理所有的人臉相關(guān)業(yè)務(wù)。經(jīng)過實(shí)際測(cè)試，該引擎的人臉相關(guān)性能如表1所示，足夠滿足畢業(yè)照分發(fā)的應(yīng)用需求。

3.2? 分發(fā)平臺(tái)網(wǎng)站設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)

考慮到目前的很多手機(jī)前置攝像頭分辨率也極高，因此可能會(huì)導(dǎo)致用來刷臉的自拍照文件大小超過5 MB，從而在用戶手機(jī)網(wǎng)絡(luò)帶寬不是特別理想的情況下，要么傳送時(shí)間過長(zhǎng)，要么干脆傳送失敗。為了有效解決這個(gè)問題，方案設(shè)計(jì)在這個(gè)環(huán)節(jié)上，應(yīng)用網(wǎng)頁內(nèi)嵌的JavaScript腳本先對(duì)自拍圖片進(jìn)行一個(gè)壓縮的操作，把絕大多數(shù)場(chǎng)合下的照片文件傳輸量控制在了1～2 MB，有效保證了上傳的成功率。

其次，還有保護(hù)用戶照片隱私權(quán)的問題。因?yàn)榕臄z現(xiàn)場(chǎng)相機(jī)生成的JPG文件是按數(shù)字順序遞增命名的，這樣就容易出現(xiàn)某位用戶在知道自己照片的JPG文件名（類似DSCN0022.JPG）之后，去Web網(wǎng)站用修改文件名半部分序號(hào)的方式嘗試獲取他人照片的漏洞。如果沒有足夠的保護(hù)措施，極端情況下甚至可能用編程工具自動(dòng)獲取平臺(tái)上所有畢業(yè)生的照片。為了有效規(guī)避這種安全漏洞，系統(tǒng)采用了專用臨時(shí)目錄的方法，將與用戶自拍照匹配的數(shù)張照片，放到這個(gè)臨時(shí)目錄，并將這個(gè)臨時(shí)目錄的路徑通過Web網(wǎng)站反饋給用戶，并在3分鐘之后定時(shí)刪除這幾個(gè)JPG文件。通過這種機(jī)制，有效地隱藏了所有畢業(yè)生照片目錄的原始路徑，讓用戶只能通過刷臉找回屬于自己的照片而無法通過猜測(cè)或者推理的方法得到其他用戶的照片，有效保護(hù)了平臺(tái)所有用戶的隱私權(quán)。

在應(yīng)用效果方面，相比于2016年的初次嘗試所花費(fèi)的數(shù)十人參與，另有3名專職技術(shù)人員滿負(fù)荷工作一周才能完成的任務(wù)，在剛剛過去的2022畢業(yè)季，采用人臉識(shí)別技術(shù)的智能分發(fā)方案投入實(shí)際應(yīng)用，在畢業(yè)典禮的現(xiàn)場(chǎng)就立刻為全校將近300名參加學(xué)位授予儀式的畢業(yè)生現(xiàn)場(chǎng)提供了學(xué)位照智能分發(fā)服務(wù)，大大節(jié)省了人力物力成本，取得了非常好的效果，得到了體驗(yàn)過該項(xiàng)服務(wù)畢業(yè)生的一致好評(píng)。

4? 結(jié)? 論

采用人臉識(shí)別技術(shù)的照片智能分發(fā)方案，在畢業(yè)學(xué)位照應(yīng)用場(chǎng)景中的應(yīng)用，目前還沒有檢索到有國(guó)內(nèi)其他高校采用。本方案對(duì)于各類大型活動(dòng)的照片智能分發(fā)，由于人臉識(shí)別技術(shù)的采用，極大地提高了大型活動(dòng)中照片分發(fā)的效率和準(zhǔn)確性，減輕了相關(guān)工作人員的工作負(fù)荷，同時(shí)也保護(hù)了被拍攝者的個(gè)人隱私，對(duì)在每年定期舉辦畢業(yè)典禮的高校有很重要的參考價(jià)值。

考慮到人臉識(shí)別技術(shù)日趨成熟，在活動(dòng)參與者無法自己拍照但具備統(tǒng)一拍攝條件的旅游景點(diǎn)，類似峽谷漂流活動(dòng)、高空探險(xiǎn)平臺(tái)留念等活動(dòng)場(chǎng)合，本方案應(yīng)該也可以有很好的應(yīng)用前景。

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作者簡(jiǎn)介：徐洶濤（1972.11—），男，漢族，江西南昌人，實(shí)驗(yàn)師，本科，研究方向：教育技術(shù)與教育裝備；陳孟嫻（1968.04—），女，漢族，廣東汕頭人，副教授，碩士，研究方向：高校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育。

收稿日期：2022-09-29