摘 要：隨著智慧校園建設(shè)的不斷推進(jìn)，基于人臉識別的信息化應(yīng)用也在逐步增多，但在目前實際應(yīng)用場景中普遍存在管理和安全等方面的問題。對此，首先總結(jié)了智慧校園人臉識別應(yīng)用中存在的問題，進(jìn)而從建設(shè)原則和建設(shè)內(nèi)容等方面詳細(xì)介紹了人像庫管理平臺的建設(shè)實踐經(jīng)驗，最后分析了平臺在迎新報到、消費(fèi)結(jié)算、門禁管理、會議簽到等場景中的實際應(yīng)用效果。實際應(yīng)用表明，使用該平臺可以有效統(tǒng)一管理人像數(shù)據(jù)，規(guī)范人臉識別技術(shù)的應(yīng)用，提升管理效率和智慧化使用體驗。

關(guān)鍵詞：人臉識別；人像庫；人像采集；統(tǒng)一管理

中圖分類號：TP391.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2096-4706（2024）16-0074-05

Construction and Application of Face Database Management Platform under the Background of Smart Campus

Abstract： With the continuous promotion of smart campus construction， the application of information technology based on face recognition is also gradually increasing， but there are generally management and security issues in current practical application scenarios. In this regard， firstly， this paper summarizes the problems existing in the application of face recognition in the smart campus， and then introduces the practical experience of the construction of the face database management platform in detail from the aspects of construction principles and construction content. Finally， it analyzes the practical application effect of the platform in the scene of new registration， consumption settlement， access control management， and conference sign-in. The practical application shows that using this platform can effectively manage face data， standardize the application of face recognition technology， and improve management efficiency and intelligent use experience.

Keywords： face recognition; face database; face collection; unified management

0 引 言

人臉識別技術(shù)因其便捷性、唯一性、非接觸性、并發(fā)性等特點[1-2]，被廣泛應(yīng)用到校園各業(yè)務(wù)場景中，有效提升了學(xué)校信息化服務(wù)水平。但人臉識別給師生帶來便利的同時，人像數(shù)據(jù)的管理問題和安全問題也不容忽視。在智慧校園建設(shè)背景下，建設(shè)人像庫管理平臺，安全高效地管理人像數(shù)據(jù)，將人臉數(shù)據(jù)和人臉比對算法能力統(tǒng)一賦能至校內(nèi)各人臉識別業(yè)務(wù)系統(tǒng)中，具有很強(qiáng)的必要性和緊迫性[2]。目前專門針對人像庫建設(shè)的研究相對較少，劉紅[3]從人臉圖像檢測、人臉圖像質(zhì)量評估和底片庫自動更新等方面研究了人臉識別系統(tǒng)底片庫構(gòu)建的具體技術(shù)，羅郁[4]針對視頻監(jiān)控和門禁管理問題構(gòu)建了校園統(tǒng)一的人臉特征庫平臺，進(jìn)而構(gòu)建校園人臉大數(shù)據(jù)信息化平臺，楊宏偉等[5]結(jié)合實際工作需求探究了人臉識別平臺的建設(shè)和實現(xiàn)方法，建設(shè)了具備人員管理、人臉管理、應(yīng)用管理等功能的人臉識別平臺。從目前研究來看，研究人員在理論層面解決了人像庫構(gòu)建的相關(guān)技術(shù)，在應(yīng)用層面根據(jù)實際需要設(shè)計了滿足不同需求的人臉識別管理系統(tǒng)，但隨著相關(guān)法律和標(biāo)準(zhǔn)文件的完善，針對人臉數(shù)據(jù)的安全防護(hù)和管理方面都有了更加明確和更高水平的要求。本文針對校園人臉識別應(yīng)用的問題現(xiàn)狀，考慮實際的應(yīng)用需求以及合規(guī)要求，建設(shè)了功能完善、使用便捷、兼容性好、安全合規(guī)的人像庫管理平臺。

1 智慧校園人臉識別的應(yīng)用現(xiàn)狀

學(xué)校人臉識別應(yīng)用場景較多，但由于各場景業(yè)務(wù)系統(tǒng)的建設(shè)部門不同，上線時間不同，以及設(shè)備品牌不同等原因，導(dǎo)致目前校內(nèi)相關(guān)系統(tǒng)平臺眾多，各系統(tǒng)間相對獨立，實際應(yīng)用過程中出現(xiàn)了不少問題[2-4]。

1.1 管理混亂

各部門維護(hù)自行建立的人臉識別應(yīng)用場景，缺少統(tǒng)一管理機(jī)制。由于各業(yè)務(wù)系統(tǒng)在應(yīng)用場景、管理方式以及設(shè)備廠商等方面都存在差異，導(dǎo)致采集的人像數(shù)據(jù)質(zhì)量和存儲方式不同，無法進(jìn)行重復(fù)利用，造成人像數(shù)據(jù)散亂在各業(yè)務(wù)系統(tǒng)，形成數(shù)據(jù)孤島現(xiàn)象[6]，既不利于統(tǒng)一管理，又不利于安全風(fēng)險控制。

1.2 采集困難

每個應(yīng)用場景各自采集所需的人像數(shù)據(jù)，缺乏統(tǒng)一的采集和審核手段。不同品牌的識別設(shè)備對人像數(shù)據(jù)的質(zhì)量要求不同，各廠商所提供的采集方法也不同，有的采用線上采集，有的線下終端機(jī)自助采集，有的使用專業(yè)攝像機(jī)集中統(tǒng)一采集，還有的直接人工收集照片使用介質(zhì)導(dǎo)入。多場景重復(fù)采集，導(dǎo)致師生體驗較差。

1.3 識別率低

由于數(shù)據(jù)采集和審核不規(guī)范，人像數(shù)據(jù)質(zhì)量難以得到保證，導(dǎo)致各應(yīng)用場景人像數(shù)據(jù)的來源不唯一，人像使用時識別效果也參差不齊。部分應(yīng)用場景的人臉識別功能因識別速度慢或無法識別等問題，導(dǎo)致服務(wù)質(zhì)量和效率大大下降，師生使用率也低。

1.4 安全性差

部分應(yīng)用場景設(shè)置及使用比較隨意，沒有充分考慮人像數(shù)據(jù)在采集、存儲、分發(fā)、使用、銷毀等過程中的風(fēng)險隱患以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求，系統(tǒng)缺乏整體性的安全合規(guī)機(jī)制，導(dǎo)致無法對人像數(shù)據(jù)的流轉(zhuǎn)進(jìn)行有效監(jiān)控，出現(xiàn)數(shù)據(jù)安全事件也難以追蹤溯源。

2 人像庫管理平臺的建設(shè)原則

為有效解決當(dāng)前人臉識別應(yīng)用存在的問題，人像庫平臺的建設(shè)應(yīng)從管理、使用、安全等方面綜合考慮，做到高效統(tǒng)一管理，方便易于使用，同時又安全合規(guī)[7]。

2.1 統(tǒng)一管理

建立人像數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范照片的格式、大小等質(zhì)量要求，統(tǒng)一采集核驗滿足各業(yè)務(wù)系統(tǒng)使用要求。為校內(nèi)各業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)、權(quán)威、唯一的人像數(shù)據(jù)來源，實現(xiàn)數(shù)據(jù)和應(yīng)用的統(tǒng)一管理。

2.2 方便采集

使用手機(jī)端進(jìn)行人像數(shù)據(jù)采集，師生可隨時隨地上傳個人照片，平臺將對照片質(zhì)量進(jìn)行自動核驗，確保質(zhì)量滿足設(shè)備識別的要求，通過核驗后能夠?qū)崟r同步至被授權(quán)使用該照片的各業(yè)務(wù)系統(tǒng)。

2.3 安全合規(guī)

人像數(shù)據(jù)為敏感隱私信息，平臺應(yīng)具有完善的隱私保護(hù)機(jī)制。人像數(shù)據(jù)的采集、存儲、傳輸、分發(fā)、使用、銷毀等流程需采取相應(yīng)的安全保護(hù)措施，人像采集和使用時堅持“最小夠用”原則，并且需對師生進(jìn)行授權(quán)告知和授權(quán)詢問，確保是在師生知情同意之后進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)處理操作，從而在保障數(shù)據(jù)使用安全的同時，滿足相關(guān)法律法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求[8]。

3 人像庫管理平臺的建設(shè)內(nèi)容

平臺建設(shè)將統(tǒng)一管理、方便采集、安全合規(guī)等原則整體融入人像數(shù)據(jù)的全生命周期管理過程中，師生可通過企業(yè)微信核驗身份后登錄自助采集平臺上傳照片，平臺對上傳的人像照片進(jìn)行質(zhì)量檢測、身份核驗等處理確保人像數(shù)據(jù)的質(zhì)量合格，并在后續(xù)人像數(shù)據(jù)處理活動中使用加密、水印、去標(biāo)識化等技術(shù)，保障數(shù)據(jù)的安全性。

3.1 業(yè)務(wù)架構(gòu)

人像庫管理平臺作為智慧校園人臉識別應(yīng)用的基礎(chǔ)，主要為校內(nèi)各人臉識別業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供人臉識別數(shù)據(jù)和算法能力服務(wù)，整體業(yè)務(wù)架構(gòu)如圖1所示。

數(shù)據(jù)開放平臺是學(xué)校數(shù)據(jù)的匯聚中心和公共服務(wù)平臺，整合了學(xué)校各類人員的信息，為人像庫管理平臺和人臉識別業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供姓名、學(xué)號（工號）、學(xué)院（部門）、班級、身份證號等基礎(chǔ)信息。

人像庫管理平臺統(tǒng)一管理各個算法平臺的人像特征數(shù)據(jù)，如圖2所示，主要包括人像采集、存儲、分發(fā)、銷毀等功能。師生通過身份認(rèn)證登錄人像采集平臺，拍照上傳所需使用的業(yè)務(wù)系統(tǒng)的人像照片，平臺將對上傳的人像照片進(jìn)行質(zhì)量檢測、身份核驗等處理，然后將合格的人像照片和特征值進(jìn)行加密存儲和統(tǒng)一管理。同時，人像庫管理平臺還封裝整合各算法平臺的算法能力，對外提供人臉識別算法能力服務(wù)。

各算法平臺接收人像庫管理平臺的照片質(zhì)量核驗請求，進(jìn)行各自平臺照片質(zhì)量的核驗，并返回照片質(zhì)量核驗結(jié)果。同時，具備使用特征值核驗?zāi)芰Φ膹S商，還可以提供特征值換算接口，接收人像庫管理平臺的特征值換算請求，返回人像特征值數(shù)據(jù)。

人臉識別業(yè)務(wù)系統(tǒng)經(jīng)申請授權(quán)后，從人像庫管理平臺獲取特定人員的人像照片或特征值數(shù)據(jù)，如圖3所示，根據(jù)人像照片或特征值數(shù)據(jù)和人員信息實現(xiàn)身份核驗等功能。不具備人像識別算法能力的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，可以申請使用人像庫管理平臺提供的算法能力接口實現(xiàn)身份核驗等功能。

3.2 平臺功能

平臺主要功能包括人像采集、人像管理和人像應(yīng)用，整體功能如圖4所示。

3.2.1 人像采集

為了提高便捷性和安全性，人像采集的入口設(shè)置在企業(yè)微信中，通過移動端H5方式進(jìn)行采集，采集流程如圖5所示。

首次采集人像時，師生使用身份認(rèn)證賬號核驗人員身份后，系統(tǒng)將展示用戶隱私授權(quán)協(xié)議，經(jīng)本人同意后才可進(jìn)行拍照上傳照片。為了保證照片質(zhì)量和真實性，平臺首先對上傳的照片進(jìn)行像素大小、光照明暗、距離遠(yuǎn)近、傾斜角度等情況進(jìn)行綜合質(zhì)量核驗，通過之后再調(diào)用公安認(rèn)證接口核驗身份真實性，最后再進(jìn)行各算法平臺的質(zhì)量核驗，若照片滿足要求將加密存儲到相應(yīng)數(shù)據(jù)庫中。單獨更新某算法平臺的照片時，平臺將上傳的新照片和原有照片進(jìn)行一對一比較，無須再進(jìn)行公安接口認(rèn)證，若相似度滿足閾值要求并且質(zhì)量通過核驗，將替換原有照片進(jìn)行更新[4，9]。

除人臉識別所需的人像照片外，人像庫管理平臺還提供了展示照片上傳入口，可以為校內(nèi)各業(yè)務(wù)系統(tǒng)中頭像展示照片提供權(quán)威統(tǒng)一的照片來源。另外，因高校人員類別比較多，考慮到部分用戶因特殊原因?qū)е虏杉щy的情況，平臺還支持線下人證機(jī)終端刷身份證采集人像，以及掃描二維碼使用手機(jī)號認(rèn)證采集人像。

人像采集堅持“最小夠用”原則，學(xué)校應(yīng)用場景較多，每個場景用戶不同，不同用戶所需采集的人像照片類型也不一樣，在人像庫管理平臺中可以根據(jù)算法平臺類型對用戶的采集權(quán)限進(jìn)行精準(zhǔn)的細(xì)顆粒度的設(shè)置。

3.2.2 人像管理

人像管理主要包括人像存儲、分發(fā)、溯源、刪除、導(dǎo)入導(dǎo)出、檢索查詢等操作，具體內(nèi)容如下：

1）存儲管理。平臺統(tǒng)一存儲所有廠商質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的人像數(shù)據(jù)，并使用國密算法對數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，同時將人像數(shù)據(jù)和其他個人信息數(shù)據(jù)分開存儲，以提高數(shù)據(jù)的安全性。

2）分發(fā)管理。建立人像數(shù)據(jù)使用申請流程，由各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的管理部門發(fā)起請求，明確數(shù)據(jù)使用場景、使用目的、底片算法平臺、人員數(shù)據(jù)范圍等信息，經(jīng)過評估滿足管理和技術(shù)方面的各項要求并簽署保密協(xié)議后，才可獲取數(shù)據(jù)的使用權(quán)。平臺對需要分發(fā)的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)范圍最小化設(shè)置以及數(shù)據(jù)同步更新設(shè)置，只有數(shù)據(jù)使用申請通過并且?guī)熒馐跈?quán)后，數(shù)據(jù)才會根據(jù)設(shè)置同步更新到相應(yīng)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)[8，10]。

3）溯源管理。人像分發(fā)和導(dǎo)出時平臺都會添加隱形數(shù)字水印，在溯源時可以將該水印還原，以便查看數(shù)據(jù)分發(fā)和導(dǎo)出操作的相關(guān)信息。

4）刪除管理。當(dāng)教職工離職、退休，學(xué)生畢業(yè)、退學(xué)離校時，平臺將刪除存儲的相關(guān)人像數(shù)據(jù)。如果業(yè)務(wù)系統(tǒng)對接了刪除接口，平臺將下發(fā)刪除指令通知相關(guān)業(yè)務(wù)系統(tǒng)刪除相應(yīng)的人像數(shù)據(jù)；如果業(yè)務(wù)系統(tǒng)未對接刪除接口，平臺可下發(fā)無效數(shù)據(jù)信息到業(yè)務(wù)系統(tǒng)覆蓋相應(yīng)的人像數(shù)據(jù)。

5）導(dǎo)入導(dǎo)出。管理員可通過管理維護(hù)界面導(dǎo)入照片來上傳照片，作為師生自助采集方式的有效補(bǔ)充，以解決特殊情況下無法采集的問題。當(dāng)有需要進(jìn)行人像導(dǎo)出時，平臺將自動添加隱形數(shù)字水印，記錄導(dǎo)出操作的相關(guān)信息，以便進(jìn)行溯源。

6）檢索查詢。在管理維護(hù)界面中，管理員可通過學(xué)號（工號）、姓名等信息，檢索相關(guān)人員的基本信息、采集照片，以及照片核驗分發(fā)狀態(tài)等內(nèi)容。

3.2.3 人像應(yīng)用

人像庫管理平臺作為人臉識別應(yīng)用的基礎(chǔ)服務(wù)平臺，為第三方業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供了終端對比和中心對比兩種應(yīng)用模式：

1）終端對比。業(yè)務(wù)系統(tǒng)從人像庫中獲取人像底片或特征值并存儲在相應(yīng)設(shè)備上，攝像頭抓取到人像后直接在設(shè)備上進(jìn)行人臉比對，完成人臉辨識功能。這種方式適合對人臉識別實時性要求高并且終端設(shè)備具有人臉識別能力的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，如學(xué)校大門出入門禁、大型會議簽到等場景。

2）中心對比。業(yè)務(wù)系統(tǒng)不需要從人像庫中獲取人像數(shù)據(jù)，攝像頭抓取到人像后，系統(tǒng)調(diào)用人像庫平臺提供的人臉識別算法能力接口（1：1或1： N），將人像數(shù)據(jù)傳送到人像庫平臺中進(jìn)行人臉比對，完成人臉辨識或人臉驗證功能。這種方式適合對人臉識別實時性要求不高或是終端設(shè)備不具備人臉識別能力的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，如教室電子班牌，業(yè)務(wù)流程中的身份驗證等場景。

平臺可對使用中心對比模式的業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行算法能力接口授權(quán)，同時可對接口調(diào)用狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，包括接口調(diào)用統(tǒng)計、緩沖隊列列表、當(dāng)前接口調(diào)度列表、歷史調(diào)度異常列表、接入業(yè)務(wù)請求數(shù)據(jù)等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。

4 人像庫管理平臺的應(yīng)用效果

通過人像庫管理平臺的建設(shè)，實現(xiàn)了學(xué)校人臉識別數(shù)據(jù)和應(yīng)用場景的統(tǒng)一管理，解決了管理混亂、采集困難、識別率低、安全性差等問題。與其他已有平臺相比，具有功能齊全、使用便捷、兼容性好、安全合規(guī)等優(yōu)勢，具體如表1所示。

人像庫管理平臺建成后，已在迎新報到、消費(fèi)結(jié)算、門禁管理、會議簽到等多個場景推廣應(yīng)用，并取得了較好的應(yīng)用效果。

4.1 迎新報到

新生在入學(xué)前使用手機(jī)完成人像采集，報到時在設(shè)備上現(xiàn)場刷臉核驗身份，平臺將新生的人像采集狀態(tài)以及現(xiàn)場報到狀態(tài)實時傳送到迎新系統(tǒng)，從而快速完成入學(xué)報到核驗工作，如圖6所示。在2023年迎新工作中，使用人臉識別代替了工作人員人工核驗，一天時間完成了4 400多名新生的報到工作，極大地提升了報到效率。受化妝、光照等因素影響，整體識別率約為94.55%。針對現(xiàn)場識別不過的情況，可以使用人證機(jī)刷身份證進(jìn)行核驗。

4.2 消費(fèi)結(jié)算

校園消費(fèi)結(jié)算場景新增人臉識別方式之后，解決了忘記帶卡、掃碼速度慢、卡片丟失、結(jié)算排隊等問題，給師生帶來了便捷的智能化體驗，如圖7所示。據(jù)統(tǒng)計，師生使用人臉識別方式進(jìn)行消費(fèi)結(jié)算的比例約為66.43%，平均結(jié)算時間1秒左右。

4.3 門禁管理

作為疫情期間應(yīng)急上線的應(yīng)用場景，人臉識別門禁系統(tǒng)在常態(tài)化疫情防控期間發(fā)揮了重要作用，給師生進(jìn)出校園以及安保人員進(jìn)出管理帶來了極大的便利，如圖8所示。人臉識別門禁系統(tǒng)集測溫、健康碼查驗、行程卡查驗、刷臉識別功能于一體，每天約有87.21%的師生使用人臉識別認(rèn)證方式進(jìn)出校園，有效解決了代刷、排隊、查驗身份等問題。

4.4 會議簽到

學(xué)校會議簽到傳統(tǒng)方式主要靠人工進(jìn)行簽到、統(tǒng)計等會務(wù)管理工作。人臉識別簽到功能上線之后，有效解決了之前簽到效率低、紀(jì)律差、統(tǒng)計難等問題，提升了簽到效率和使用體驗，如圖9所示。人臉識別簽到功能上線以來，累計完成學(xué)校各類會議24場，累計簽到3 100余人次。

5 結(jié) 論

作為智能化應(yīng)用的核心技術(shù)，人臉識別已成為智慧校園建設(shè)不可或缺的一部分。本文結(jié)合作者所在高校智慧校園建設(shè)，詳細(xì)介紹了人像庫管理平臺的具體建設(shè)內(nèi)容，分析了該平臺在多場景的實際應(yīng)用效果。該平臺的建設(shè)以及成功應(yīng)用，進(jìn)一步推進(jìn)了智慧校園的建設(shè)，有效提升了管理效率和使用體驗，同時也提高了個人隱私信息保護(hù)的水平，為AI全方位賦能校園管理和服務(wù)打下了良好的基礎(chǔ)。

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