□ 鄧建林

人臉識別又叫人像識別、面部識別，是通過采集人的面部特征信息進(jìn)行身份辨認(rèn)的一種生物識別技術(shù)。該技術(shù)的核心關(guān)鍵點是看是否具有高超的算法能力，通過人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)識別、大數(shù)據(jù)、模型理論、專家視頻圖像處理系統(tǒng)等前沿科技，同時結(jié)合中間值處理能力實現(xiàn)快速、無感識別。目前人臉識別已經(jīng)告別過去的傳統(tǒng)基于可見光圖像的人臉識別技術(shù)，因其在環(huán)境光照發(fā)生變化時，識別能力會急劇下降，從而造成應(yīng)用效果大相徑庭。近年來迅速發(fā)展起來的是基于主動近紅外圖像的多光源人臉識別技術(shù)。它可以克服光線變化的影響，取得了卓越的識別性能，提升了識別精度、穩(wěn)定性和速度方面的整體系統(tǒng)性能。以下介紹一下我司在某高校智慧校園建設(shè)解決方案中應(yīng)用該技術(shù)的情況。

一、總體需求及解決方案

基于校方對系統(tǒng)功能的期望及實際應(yīng)用需求，我們將系統(tǒng)主要分為三部分：學(xué)生活動管理、實驗室使用管理、安防管理。

學(xué)生管理活動中，用人臉作為標(biāo)簽，打通學(xué)生在學(xué)校的所有活動場景。學(xué)生從入學(xué)報名開始使用人臉識別自助注冊，從而避免手工注冊帶來的錯漏，減免人力成本，同時也解決了學(xué)生排長隊注冊浪費時間的問題，提高了工作效率。刷臉進(jìn)出宿舍樓，上課刷臉簽到，可通過大數(shù)據(jù)分析出經(jīng)常不回寢、上課遲到、曠課的學(xué)生，及早對其進(jìn)行教育，避免因小錯致大錯無法挽回的情況發(fā)生?？荚嚂r人證核實，可避免替考舞弊現(xiàn)象的出現(xiàn)，有效減少監(jiān)考老師工作量，規(guī)范摒除人為因素的干擾。刷臉出入圖書館，可有效保護(hù)珍貴典藏書籍等十分重要的學(xué)校資源，及時阻止未經(jīng)授權(quán)人員進(jìn)入圖書館，降低學(xué)生各種安全風(fēng)險。在食堂等校內(nèi)消費場所進(jìn)行刷臉交易，可以保障學(xué)生消費權(quán)益，避免食品安全問題發(fā)生，將分散的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)通過人臉匯聚，將學(xué)生所有行為數(shù)據(jù)匯總到數(shù)據(jù)分析平臺，實現(xiàn)學(xué)生軌跡分析、行為危險預(yù)警、以圖找人等功能，構(gòu)建智慧學(xué)生管理平臺。

在實驗室使用管理中，為了保護(hù)實驗室內(nèi)大量重要的實驗材料、科研設(shè)備，以及教師和學(xué)生的電腦設(shè)備和研究數(shù)據(jù)等，可以通過人臉識別技術(shù)對進(jìn)出實驗室的人員進(jìn)行考勤管理，通過重點區(qū)域門禁通行控制解決丟卡、冒用卡片帶來的風(fēng)險，及時阻止未授權(quán)人員進(jìn)入科研場所，重要設(shè)備器材使用授權(quán)則可確保資源被合理、正確、安全地使用，解決實際中經(jīng)常出現(xiàn)的注冊者和使用者不一致的情況，避免糾紛和安全事件的發(fā)生。同時，基于人臉數(shù)據(jù)打通系統(tǒng)，可以實現(xiàn)統(tǒng)一的底庫管理和業(yè)務(wù)場景使用。

安防管理是針對傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控和門禁控制系統(tǒng)的不足提出的，是傳統(tǒng)安防系統(tǒng)的有效升級和補(bǔ)充。通過采用人臉識別技術(shù)進(jìn)行訪客管理，對重點區(qū)域的人員通行管理，比如學(xué)校大門、宿舍、體育場館等設(shè)置黑白名單和陌生人識別，將教職員工、學(xué)生和其他經(jīng)授權(quán)通行人員列入白名單，名單人員可直接刷臉通行，可提升使用體驗，避免忘帶卡的尷尬和冒刷風(fēng)險；黑名單用于重點人員布控，學(xué)校內(nèi)經(jīng)常發(fā)生偷竊、故意傷害等違法犯罪行為，而校內(nèi)范圍較大，所涉及場所又多，校內(nèi)安保部門和公安機(jī)關(guān)掌握著犯罪嫌疑人的相關(guān)資料，卻無法及時發(fā)現(xiàn)和處理，通過在關(guān)鍵區(qū)域架設(shè)動態(tài)黑名單識別系統(tǒng)，布控黑名單人員，可及時發(fā)現(xiàn)黑名單人員的行蹤，便于阻止和抓捕，預(yù)防和防范風(fēng)險；陌生人識別，是在學(xué)校重點區(qū)域如重要實驗室、涉密場所等嚴(yán)格控制準(zhǔn)入權(quán)限，通過人臉識別系統(tǒng)對白名單之外的人員進(jìn)行預(yù)警，避免非授權(quán)人員進(jìn)入，可作為白名單識別的有效補(bǔ)充，確保重點區(qū)域的訪問人員合規(guī)。

二、技術(shù)原理與實現(xiàn)

從技術(shù)上來講，人臉識別比對類型可分為分核實式（即1對1）和搜索式（1對多）兩種。1對1解決的是自然人和證件信息是否匹配的問題，從而明確“你是不是你”。1對多是在N張底庫中，識別照片或者視頻中的人是誰，解決的是“你是誰”的問題。根據(jù)比對照片來源的不同，分為靜態(tài)1∶N（照片和底庫比）、動態(tài)1∶N（視頻流和照片比）兩種方式。因此系統(tǒng)從這一原理出發(fā)，構(gòu)建應(yīng)用于全校的人臉識別系統(tǒng)和進(jìn)行統(tǒng)一的庫底。通過設(shè)備和識別結(jié)果管理，便于數(shù)據(jù)收集、分析和應(yīng)用，系統(tǒng)將分為四層：前端設(shè)備層、算法識別層、底庫數(shù)據(jù)層和業(yè)務(wù)應(yīng)用層。

系統(tǒng)總體邏輯結(jié)構(gòu)

其中，最底層的前端設(shè)備層，根據(jù)不同的識別方式而選擇不同的產(chǎn)品形態(tài)。比如高清人臉槍機(jī)，其特點是實時視頻流處理速度快，可應(yīng)用于電磁門門禁、黑名單布控、陌生人提醒；門禁控制器可應(yīng)用于閘機(jī)和電磁門通行；人證核驗設(shè)備可應(yīng)用于考試身份驗證、自助設(shè)備身份校驗等場景；前端面板機(jī)可實現(xiàn)前端抓拍和后端識別區(qū)域應(yīng)用，比如實驗室、圖書館、教室、會議室門禁等；移動設(shè)備可在移動考勤、結(jié)果展示上進(jìn)行使用；結(jié)果顯示設(shè)備則是將考勤彈窗、識別結(jié)果顯示出來。

算法識別層根據(jù)識別模式分為：①1∶1識別，識別服務(wù)器在學(xué)校集中部署，前端為抓拍一體機(jī)，主要應(yīng)用于人證核驗、自助設(shè)備場景；②靜態(tài)1∶N識別，集中部署識別伺服器，在考勤、pad門禁安裝前端抓拍機(jī)等；③動態(tài)1∶N識別，在閘機(jī)、槍機(jī)門禁識別安裝，為直接快速處理視頻流將識別服務(wù)器靠近攝像頭附近部署，以避免網(wǎng)絡(luò)延遲帶來的問題。

底庫數(shù)據(jù)層主要包括底庫數(shù)據(jù)、識別結(jié)果數(shù)據(jù)。底庫數(shù)據(jù)根據(jù)需要進(jìn)行分組，比如按照宿舍樓、班級、學(xué)院、上課排班、實驗室等分組，用于確定識別范圍。底庫數(shù)據(jù)的精確度直接影響到整個系統(tǒng)的運行效率和識別度，所以系統(tǒng)部署初期的數(shù)據(jù)錄入工作十分關(guān)鍵。識別結(jié)果統(tǒng)一匯聚管理，便于進(jìn)行學(xué)生行為數(shù)據(jù)分析，識別結(jié)果經(jīng)過算法識別層獲取而來，如果說底庫數(shù)據(jù)層是心臟門的話，算法識別層就成了大腦或者CPU。

業(yè)務(wù)應(yīng)用層是面向具體場景、由具體用戶使用的業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，一般與現(xiàn)有業(yè)務(wù)系統(tǒng)交互，實現(xiàn)某一業(yè)務(wù)功能，如報表查看、數(shù)據(jù)分析、底庫管理邏輯等。因此我們將業(yè)務(wù)主要分為學(xué)生宿舍通行、教室上課考勤、自助終端機(jī)、考試人證核驗、行為軌跡分析、行為風(fēng)險預(yù)警、實驗室通行考勤、重要設(shè)備授權(quán)、安保通行管理、陌生人告警、黑名單布控等多個子系統(tǒng)和功能模塊。以宿舍管理子系統(tǒng)為例，其業(yè)務(wù)層包括宿舍人員管理、宿舍人員通行記錄查看、歸宿人員報表查看、陌生人告警等模塊。為了便于Web網(wǎng)站和移動App的接入，我們還預(yù)留了二次開發(fā)接口與數(shù)據(jù)交互端口，同時在校方要求下系統(tǒng)也將在授權(quán)協(xié)議下與第三方系統(tǒng)展開互動交互。

三、系統(tǒng)設(shè)計思路及總結(jié)

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)高速發(fā)展的今天，它不僅給人們的工作、生活帶來了深遠(yuǎn)影響，更改變了人們的溝通交流方式，與此同時也將各領(lǐng)域的數(shù)據(jù)交互技術(shù)引向了一個新的領(lǐng)域。該系統(tǒng)的建設(shè)充分利用了現(xiàn)階段高速發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將各子系統(tǒng)接入網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)了各子系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)共享，讓各個單獨的子系統(tǒng)組合成為一個有機(jī)的整體，為大數(shù)據(jù)應(yīng)用提供底層基礎(chǔ)?？紤]到學(xué)校的實際情況及其特殊性，我們認(rèn)為智能化管理服務(wù)平臺建設(shè)要本著先進(jìn)性、實用性、經(jīng)濟(jì)性、成熟性、開放性和可擴(kuò)充性的原則，使系統(tǒng)可靠、技術(shù)成熟、功能實用、方案先進(jìn)、保密性強(qiáng)、思路創(chuàng)新成為現(xiàn)實，為學(xué)校建成能夠代表當(dāng)今先進(jìn)水平的管理服務(wù)平臺。