人臉識別技術(shù)在智慧校園中的應用研究

高煜妤

（燕山大學里仁學院，河北秦皇島，066000）

1 智慧校園考勤管理

1.1 系統(tǒng)的模塊設(shè)計

結(jié)合某高校的智慧校園考勤系統(tǒng)，不難發(fā)現(xiàn)其將系統(tǒng)分為若干個功能模塊，每個模塊功能與作用都不相同。根據(jù)其分類，分為考勤系統(tǒng)和考勤客戶端，其中考勤系統(tǒng)又分為幾個不同的模塊。而本次論文研究的人臉識別系統(tǒng)，就位于這些小模塊中，每一個小模塊的作用不言而喻，缺一不可。每個模塊的管理方式都類似，運行程序大致相似，但是內(nèi)容和主要控制地方不同，依據(jù)學校的不同需要來分別控制不同地方。具體的模塊分類如圖1所示。

圖1 考勤管理子系統(tǒng)模塊分類

1.2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理，顧名思義，是對于一些基本的數(shù)據(jù)的分類和整理，針對數(shù)據(jù)的填寫做出收集，簡化數(shù)據(jù)的導入，優(yōu)化數(shù)據(jù)的修改，便捷數(shù)據(jù)的刪除等功能。更好的服務于學校的老師、學生、以及工作管理人員的個人生活和工作，也會更加保障和維護各類人員的信息。這個模塊可以將學校的考勤記錄成功導入管理的系統(tǒng)，也為考勤系統(tǒng)的運行提供了有效的信息數(shù)據(jù)。研究發(fā)現(xiàn)，當前各類高校的智慧校園系統(tǒng)大都尚未搭建完成，所以都仍在探究階段，大部分院校還是在自身的教務系統(tǒng)中選課，所以應加大這方面的研究。

1.3 考勤信息管理

信息管理的重要性毋庸置疑，它就像人類的大腦，儲存著重要的記憶且不斷運行，而考勤系統(tǒng)的信息管理模塊，它主要包括了考勤數(shù)據(jù)的查找、統(tǒng)計考勤數(shù)據(jù)等功能。這些功能為學校的工作提供了便利，更加快了學校工作的效率，學校也可以依據(jù)結(jié)果做出更加科學的方案，參照已有高校的手動記錄考勤信息檔案，其中考勤信息有漏記或記錯，會耽誤一周的例會工作，也大大減緩了工作效率。信息記錄包括學生的考勤、教師上班考勤、學生與教師請假考勤等，這些信息有助于建設(shè)更有規(guī)律的學習生活環(huán)境。

2 人臉識別技術(shù)

2.1 人臉檢測與人臉識別

人臉識別技術(shù)是一項對現(xiàn)代生活貢獻極其之大的技術(shù)，它自身包括人臉的檢測與人臉的識別。它從對人臉的提取、識別到依據(jù)人臉特征建立人臉的特征庫，并在最后成為一種信息的輸出，此過程非常復雜。通過對人物的面部特征的提取、歸納，自行組成信息庫，科學性極高。功能結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 結(jié)構(gòu)功能模塊圖

圖3 人臉識別基本流程

其中人臉檢測主要是對于錄入的人臉進行檢測和定位；人臉識別是提取重要特征，建立信息庫，收到信息再次匹配數(shù)據(jù)最終生成所要信息輸出。

2.2 人臉識別的內(nèi)容

根據(jù)某高校的人臉識別系統(tǒng)，不難發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)會識別該檢測區(qū)域的光照強度、圖像的噪點、頭部偏的角度或者臉部的大小，更甚至是被識別者的情緒，如生氣或開心都會被細細掃描。具體的一些情緒波動不會影響掃描結(jié)果，只是會增加數(shù)據(jù)庫，增加了某個被識別者的識別神態(tài)，計算機開始識別人的面部表情的變化，從而分析和理解人的情緒所要表達的含義。對于人臉的識別還可以從生理特征總結(jié)出人類的性別、職業(yè)、種族等等一系列信息。人臉識別基本流程如圖3所示。

2.3 人臉識別系統(tǒng)中的計算

調(diào)查許多高校的人臉識別系統(tǒng)后發(fā)現(xiàn)，在計算機提取人的面部特征之后，確定檢測的信息與數(shù)據(jù)庫中已有的信息描述方式相同，在這些確定方法中，包括確定人臉幾何特征需要用到的歐式距離法、曲率法、角度法等，代數(shù)方面需要矩陣特征、矢量等，還可以采用特征臉、云紋圖、固定特征模板等。不難發(fā)現(xiàn)，這些計算大多都與代數(shù)、數(shù)學有關(guān)，更多的還可以延伸到支持向量機這一領(lǐng)域，支持向量機可以用于人臉識別系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集和整理優(yōu)化，網(wǎng)易云音樂的客戶端就是采用支持向量機這一算法。

3 人臉識別技術(shù)與智慧校園

3.1 應用現(xiàn)狀

研究中發(fā)現(xiàn)，昱瑾科技的智慧校園設(shè)想中核心技術(shù)就是人臉識別，包括人臉動態(tài)識別和人臉數(shù)據(jù)庫1：n比對，人臉識別在智慧校園中扮演的就是眼睛的作用。在校園中，師生會經(jīng)過提前人臉以及身份信息的錄入，支持最大存儲容量為3萬條信息。在傳統(tǒng)的需要身份驗證時一般仍以校園卡或身份證為主，例如圖書館借閱，或是考試審核，充值繳費等情況下，往往容易出現(xiàn)使用他人證件冒用頂替的事件發(fā)生，或者是非法進入了限制人員出入的區(qū)域。而人臉識別系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)，解決了這一問題。對于人臉信息特征庫中沒有的信息，或者非法的人員信息，人臉識別系統(tǒng)會自動報警，通過各種方式的信息傳遞給校園管理部門，校園管理部門會派去安保人員保護。

3.2 立足與發(fā)展

據(jù)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，在昱瑾的智慧校園中，此類地區(qū)出入口或識別驗證的方式已經(jīng)不再局限于卡片識別，只需在需要識別身份信息時，通過活體檢測攝像頭采集實時照片圖像，收集3000多個紅外特征點與數(shù)據(jù)庫中提前錄入的人臉信息比對，99.99%的正確識別率。采用人臉識別驗證也可以防止由于卡片遺失或未帶在身邊，而導致校園的部分設(shè)施功能無法正常使用。在昱瑾的智慧校園中，人臉識別方式，這一革新帶來的是更便捷的校園生活，更效率的工作學習環(huán)境，也將學校打造成更安全的區(qū)域，讓師生在其中放心的學習、工作和生活。

3.3 人臉識別技術(shù)與校園安全共行

在智慧校園中，門禁更加智能化，就拿奇谷科技的人臉識別門禁一體機來說，通過人臉識別和刷卡實現(xiàn)門禁功能。也就意味著，學生可以通過“刷臉”來出入宿舍和教學樓，家長可以通過“刷臉”來接送孩子上放學。對于校園宿舍管理而言，人臉識別也有其獨特的魅力。它能夠識別進入學生是否屬于該宿舍區(qū)；統(tǒng)計每個時間段的學生進出入情況；可通過顯示屏實時顯示學生的姓名、系別、寢室號、照片等信息。除此之外，對進出人員或晚歸、夜不歸宿的學生及校舍管理人員無須人工查寢，只需通過電腦把記錄進行分析，自動生成需要的名單。

4 結(jié)論

學生進入教學樓自動識別并打開大門，開啟了智能化的管理模式；對學校的數(shù)據(jù)庫黑名單、可疑的人員等會采取自動報警；如果陌生人擅自進入校園則會自動提醒及報警；學?？梢酝ㄟ^可報警系統(tǒng)、語音、短信、郵件方式動態(tài)信息，來通知校園安保人員；對進入校園車輛自動識別，開啟了智慧校園的時代。人臉識別技術(shù)與校園安全實現(xiàn)了聯(lián)手，提高了校園的安防安保等方面。