巢海遠(yuǎn)+周紅亞

摘 要：隨著社會(huì)的進(jìn)步和技術(shù)的發(fā)展，人們對身份識(shí)別的可靠性和準(zhǔn)確性要求越來越高。為了解決傳統(tǒng)人工身份識(shí)別主觀性強(qiáng)、可靠性弱和執(zhí)行效率低等問題，利用已有的現(xiàn)代先進(jìn)圖像處理識(shí)別技術(shù)，結(jié)合考生身份識(shí)別實(shí)際應(yīng)用需求，設(shè)計(jì)了一套可采集身份證證件照和通過現(xiàn)場人臉拍攝進(jìn)行遠(yuǎn)程人臉比對服務(wù)的綜合應(yīng)用系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過身份證讀卡器讀取身份證上的信息和證件照，當(dāng)身份證信息讀取成功后，同步鎖定當(dāng)前場景，通過攝像頭拍攝當(dāng)前場景下的人臉照片。將Base64編碼的證件照和場景照用Urlencode方式調(diào)用云從開放人臉比對接口進(jìn)行數(shù)據(jù)相似度比對，解析返回結(jié)果，處理顯示，同時(shí)完成其他相應(yīng)的業(yè)務(wù)操作。經(jīng)過實(shí)際模擬測試，該系統(tǒng)能夠有效且穩(wěn)定的實(shí)現(xiàn)考生身份識(shí)別。

關(guān)鍵詞：考生身份識(shí)別；身份證證件照；現(xiàn)場人臉拍攝照；云從開放人臉比對接口

中圖分類號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-1302（2017）08-00-03

0 引 言

針對傳統(tǒng)人工身份識(shí)別主觀性強(qiáng)、可靠性弱和執(zhí)行效率低等缺點(diǎn)，文中利用先進(jìn)圖像處理識(shí)別技術(shù)，結(jié)合考生身份識(shí)別實(shí)際應(yīng)用需求，設(shè)計(jì)了一套可采集身份證證件照和通過現(xiàn)場人臉拍攝進(jìn)行遠(yuǎn)程人臉比對服務(wù)的綜合應(yīng)用系統(tǒng)。

1 考生身份識(shí)別

社會(huì)各類職業(yè)考試，學(xué)校升學(xué)考試，以及就業(yè)招聘考試等都需要針對考生本人審核參考信息。目前，此類審核都通過監(jiān)考人員對參考人員的有效證件人工進(jìn)行信息比對，以確認(rèn)是否為本人參考。對比方式以參考人員持有有效證件，監(jiān)考人員對比考場參考人員信息表后，信息正確即認(rèn)為是本人參考。人工信息比對存在三大明顯不足：

（1）這是一種“物”與“物”的對比，而非“物”與“人”的對比，監(jiān)考人員以證件信息核對參考信息；

（2）監(jiān)考人員參考證件照與考生本人對比，很大程度上依賴于監(jiān)考人員的主觀判斷，缺乏真實(shí)有效性；

（3）信息審核比對效率較低，需要人工進(jìn)行信息的逐條審核，而非計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成。

2 人臉相似度比對

人臉識(shí)別是基于人的臉部特征信息進(jìn)行身份識(shí)別的一種生物識(shí)別技術(shù)。人臉識(shí)別系統(tǒng)成功的關(guān)鍵在于是否擁有尖端的核心算法，并使識(shí)別結(jié)果具有實(shí)用化的識(shí)別率和識(shí)別速度。人臉相似度比對是人臉識(shí)別領(lǐng)域的一個(gè)重要研究方向，其方法是提取人臉圖像的特征數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)的特征模板進(jìn)行搜索匹配，應(yīng)設(shè)定一個(gè)閾值，當(dāng)相似度超過該閾值時(shí)，則輸出匹配得到的結(jié)果。人臉相似度比對的過程分為兩類，即確認(rèn)，一對一進(jìn)行圖像比較的過程；辨認(rèn)，一對多進(jìn)行圖像匹配對比的過程。

目前，國內(nèi)領(lǐng)先的研究人臉識(shí)別技術(shù)并將其成果商業(yè)化應(yīng)用的公司主要有中科云從（CloudWalk）、曠世科技（Face++）和天誠盛業(yè)（EyeKey）。各公司都有自主核心知識(shí)產(chǎn)權(quán)，并成功應(yīng)用于安防、監(jiān)控以及信息審核等領(lǐng)域。其中，云從科技和Eyekey免費(fèi)開放其人臉識(shí)別接口，用戶可以將數(shù)據(jù)發(fā)送到其遠(yuǎn)程服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并得到返回結(jié)果。故用戶可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求開發(fā)各類個(gè)性化應(yīng)用程序。

針對人工對比身份信息的不足，在調(diào)研相關(guān)先進(jìn)身份識(shí)別技術(shù)并結(jié)合我們所學(xué)知識(shí)和實(shí)踐能力的基礎(chǔ)上，采用云從科技的開放人臉比對接口，實(shí)現(xiàn)了一套能夠?qū)Ρ茸C件照和本人現(xiàn)場照的考生身份識(shí)別應(yīng)用系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過采集身份證照片和參考人員人臉現(xiàn)場照自動(dòng)進(jìn)行比對和審核，大大提高了驗(yàn)證速度和準(zhǔn)確度，同時(shí)對比數(shù)據(jù)都保存到數(shù)據(jù)庫，考生的現(xiàn)場考試審核信息都有據(jù)可查。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

經(jīng)過詳細(xì)的需求調(diào)研和可行性分析，考生身份識(shí)別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基本思路和技術(shù)路線為：

（1）通過身份證讀卡器讀取身份證上的信息和照片（imgA）；

（2）當(dāng)身份證信息讀取成功后，同步鎖定當(dāng)前場景，通過攝像頭拍攝當(dāng)前場景下的人臉照片（imgB）；

（3）將證件照和場景照通過Base64編碼數(shù)據(jù)用Urlencode方式調(diào)用云從開放比對接口（http：//120.24.168.188：7000/face/tool/compare）進(jìn)行數(shù)據(jù)比對，解析返回結(jié)果，處理并顯示，同時(shí)完成其他相應(yīng)的業(yè)務(wù)操作。系統(tǒng)運(yùn)行的整體業(yè)務(wù)邏輯流程如圖1所示。

4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

4.1 身份證讀卡模塊

為了在自行開發(fā)的項(xiàng)目中使用“二代身份證讀卡器”獲得二代身份證信息，需要對現(xiàn)有讀卡器開發(fā)包Sdtapi.dll進(jìn)行二次開發(fā)。整個(gè)身份證讀卡模塊被封裝成IDCardInfo（身份證信息）和ReaderIDCardThread（讀卡器線程）類。應(yīng)用程序啟動(dòng)后，初始化讀卡器線程對象，并綁定讀卡事件。當(dāng)讀卡器線程正式啟動(dòng)后便觸發(fā)讀卡事件，調(diào)用Sdtapi.dll中的接口讀取身份證信息。讀卡模塊主要程序偽代碼描述如圖2所示。

4.2 攝像頭采集模塊

EmguCV.dll是將OpenCV封裝的一個(gè).net庫，可以被C#.net調(diào)用。EmguCV的使用方法和OpenCV相同，OpenCV的資料完全可以直接用于EmguCV。在攝像頭采集模塊中，我們需要利用EmguCV.dll庫中已經(jīng)封裝好的方法Capture線程類捕獲攝像頭的圖像，Capture對象初始化只需傳入攝像頭的地址信息即可。

攝像頭采集模塊主要程序偽代碼描述如圖3所示。

4.3 遠(yuǎn)程對比顯示模塊

身份證讀卡模塊成功采集信息后得到證件照（ImgA），攝像頭采集模塊拍攝成功后得到現(xiàn)場人臉照（ImgB）。根據(jù)得到的ImgA和ImgB，調(diào)用云從遠(yuǎn)程比對接口進(jìn)行圖像比對，并解析返回值。遠(yuǎn)程比對原理如圖4所示。

5 系統(tǒng)測試

我們以Visual Studio2012為開發(fā)工具，在Windows平臺(tái)和DotNet4.0環(huán)境下C#編程實(shí)現(xiàn)了本文所述的考生身份識(shí)別系統(tǒng)，并將其發(fā)布為PC客戶端安裝程序。同時(shí)為簡化環(huán)境配置，我們直接做好Win7系統(tǒng)鏡像，裸機(jī)即可恢復(fù)系統(tǒng)運(yùn)行。系統(tǒng)電腦硬件配置為Intel（R）Core（TM）2 Duo CPU T6670 @ 2.20 GHz，2 GM RAM。外圍硬件設(shè)備為普通家用免驅(qū)攝像頭和精倫身份證讀卡器，其中身份證讀卡器讀取身份證信息和攝像頭采集捕獲圖像的二次開發(fā)動(dòng)態(tài)鏈接庫分別為Sdtapi.dll和EmguCV.dll。系統(tǒng)搭建后的原型如圖6所示。endprint

5.1 對比試驗(yàn)

為了驗(yàn)證原型系統(tǒng)的有效性和云從對比結(jié)果的可靠性，我們做了一組對比試驗(yàn)（A組與B組），A組中本人持自己的身份證進(jìn)行對比，B組中本人持他人身份證進(jìn)行對比。對比試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1所列。對比試驗(yàn)運(yùn)行過程充分驗(yàn)證了系統(tǒng)可以快速有效的完成證件數(shù)據(jù)的采集和人臉數(shù)據(jù)的拍攝，并成功向遠(yuǎn)程服務(wù)器請求比對，得到返回結(jié)果。同時(shí)，對比試驗(yàn)的比對結(jié)果也驗(yàn)證了遠(yuǎn)程比對服務(wù)器的比對效果是可信的。此外，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，臉部的拍攝角度，現(xiàn)場光線的明暗，有效部位的面積等都會(huì)損失人臉圖片的質(zhì)量，會(huì)較大程度影響比對結(jié)果。

5.2 模擬測試

為了進(jìn)一步驗(yàn)證所開發(fā)的考生身份識(shí)別系統(tǒng)在實(shí)際真實(shí)考場環(huán)境下運(yùn)行的穩(wěn)定性和發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在的缺陷，我們對某班級(jí)（30人）進(jìn)行真實(shí)考場模擬測試，測試對象手持本人身份證，通過該系統(tǒng)的身份確認(rèn)后方可進(jìn)入考場。測試結(jié)果如圖7所示，測試過程約用時(shí)10 min。

6 結(jié) 語

本文所實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)是在已有技術(shù)和工具消化吸收的基礎(chǔ)上再創(chuàng)新的作品，本文實(shí)現(xiàn)的考生身份識(shí)別系統(tǒng)主要的創(chuàng)新點(diǎn)在于將現(xiàn)有技術(shù)和手段綜合運(yùn)用于解決考生身份人工比對不足的實(shí)際應(yīng)用中，是對人工比對的一種有效補(bǔ)充手段。本文所做的工作僅為系統(tǒng)集成開發(fā)，并未研究如何進(jìn)行圖像的相似度比對，比對結(jié)果完全由第三方機(jī)構(gòu)云從或EyeKey完成，其相似度比對算法的魯棒性會(huì)直接影響該系統(tǒng)的實(shí)用性。本文所作的研究工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下：

（1）系統(tǒng)集成了攝像頭和身份證讀卡器兩大開發(fā)模塊，可以有效同步采集現(xiàn)場人臉照和身份證證件照；

（2）系統(tǒng)綜合了多家公司（云從、EyeKey等）的開放對比接口，實(shí)現(xiàn)配置文件的修改即可調(diào)用不同公司的接口進(jìn)行比對（測試后云從更優(yōu)）。

（3）系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求，開發(fā)了系統(tǒng)設(shè)置，數(shù)據(jù)查詢，數(shù)據(jù)保存等功能，總體設(shè)計(jì)相對完善。

本文所實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)不僅僅可以應(yīng)用于考生身份識(shí)別，也可以應(yīng)用于任何需要本人信息比對的場合，所以這僅是一個(gè)原型系統(tǒng)，完全可以根據(jù)不同的實(shí)際需求擴(kuò)展相應(yīng)的功能模塊，實(shí)現(xiàn)多元化復(fù)用。云從科技作為國家遠(yuǎn)程人臉識(shí)別系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)制定單位，擁有強(qiáng)大的研發(fā)團(tuán)隊(duì)和深厚的技術(shù)積累，其對外開放的各種接口也可用于升級(jí)當(dāng)前的系統(tǒng)，以滿足不同領(lǐng)域的應(yīng)用開發(fā)需求。

針對現(xiàn)有系統(tǒng)，結(jié)合學(xué)校實(shí)際情況，今后應(yīng)繼續(xù)努力完善系統(tǒng)：

（1）添加指紋識(shí)別模塊。能夠?qū)崿F(xiàn)圖像與指紋雙重校驗(yàn)功能，增加對比的可靠性，實(shí)現(xiàn)多種對比手段融合；

（2）集成云從開放接口的其他應(yīng)用功能。能夠?qū)崿F(xiàn)人臉的質(zhì)量分析、屬性分析、特征操作等，擴(kuò)充豐富現(xiàn)有作品的功能；

（3）開發(fā)移動(dòng)識(shí)別對比應(yīng)用程序。利用OCR技術(shù)掃描身份證信息，并用手機(jī)平臺(tái)拍攝現(xiàn)場照片，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)端的對比服務(wù)，有效降低硬件成本。

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