人臉識別通道閘系統(tǒng)在高校學(xué)生宿舍管理中的應(yīng)用

摘要：近些年來，隨著生物識別技術(shù)的飛速發(fā)展，基于人臉的識別技術(shù)在各個領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。而目前高校學(xué)生宿舍依靠宿管員人工識別進出人員身份的傳統(tǒng)管理模式已無法適應(yīng)現(xiàn)代化管理的需求。為此，本文設(shè)計了一個基于人臉識別的智能通道閘系統(tǒng)，旨在為高校學(xué)生宿舍管理提供更好的支持。

關(guān)鍵詞：人臉識別;智能通道閘;宿舍管理

高校學(xué)生宿舍是大學(xué)生學(xué)習(xí)與生活的重要場所，宿舍管理關(guān)乎學(xué)生人身和財產(chǎn)安全，關(guān)系到學(xué)校正常的教學(xué)、生活秩序，而許多高校宿舍一直沿用較為傳統(tǒng)的管理模式，即由宿管員人工判斷進出人員的身份，就寢前定時查房簽到的方式來實現(xiàn)，這種模式存在人工效率低、信息不準(zhǔn)確等諸多弊端，所以高效、安全的宿舍管理尤為重要。在學(xué)生宿舍管理中引入人臉識別技術(shù)，通過專業(yè)的圖像采集設(shè)備，實時獲取學(xué)生面部圖像與數(shù)據(jù)庫中的預(yù)存圖像進行比對，聯(lián)動智能通道閘對識別成功的學(xué)生放行，將無法識別的人員拒之門外，為學(xué)生創(chuàng)建一個安全的住宿環(huán)境。

一、人臉識別技術(shù)簡介

1.基本原理及其優(yōu)勢

人臉識別技術(shù)是基于人的面部特征信息實現(xiàn)身份識別的一種生物識別技術(shù)，使用攝像機或攝像頭采集含有人臉的圖像或視頻流，并自動檢測和跟蹤人臉，進而對檢測到的人臉進行比對識別的技術(shù)。人臉作為運用在身份鑒別領(lǐng)域的生物密碼中的一種，相比指紋更具優(yōu)勢：第一無需用戶與設(shè)備直接接觸就可實現(xiàn)。第二具有高識別精度高和誤識率低的特點。第三獨有的活體檢測技術(shù)，可以有效防止使用偽造手段來欺騙識別系統(tǒng)的行為。

2.關(guān)鍵技術(shù)簡介

（1）人臉檢測

人臉檢測是用于捕捉定位人臉的一項技術(shù)。在使用智能手機拍照時，鏡頭會自動將人物的臉部圖像標(biāo)準(zhǔn)出來，正是運用人臉檢測算法將人臉?biāo)趨^(qū)域進行全局檢測，以矩形區(qū)域輸出人臉輪廓的方式實現(xiàn)，并將采集到的合格人臉圖像轉(zhuǎn)換成坐標(biāo)參數(shù)緩存在人臉識別設(shè)備中。

（2）活體檢測

為防止人員利用照片、視頻、3D模型等各類手段代替真人識別，故采用活體檢測技術(shù)來提升系統(tǒng)的安全性。目前活體檢測方式分為三種：配合式活體檢測、靜默活體檢測、雙目活體防偽檢測。其中，靜默活體檢測通過采集人臉圖像即可進行活體檢測，適用于門禁、考勤管理等應(yīng)用場景。

（3）人臉特征提取

在捕捉的人臉圖像上進行特征點的提取，等同于尋找每個人臉輪廓特征點在人臉圖像中的對應(yīng)位置坐標(biāo)，即特征點定位。常用的特征提取方法分為兩種：一種為沿輪廓垂向的一維范圍圖像特征提取，另一種為特征點方形領(lǐng)域的二維范圍圖像特征提取。[1]

（4）人臉識別

通過人臉識別算法將人臉特征值與數(shù)據(jù)庫中的預(yù)存人臉信息進行比對，計算出相似度值，同預(yù)先設(shè)定的相似度閥值進行對比，最終獲得識別結(jié)果。

二、基于人臉識別的高校宿舍管理系統(tǒng)需求分析

宿舍為人員密集場所，且人員流動性較大，宿管員很難辨識每一位進出宿舍的學(xué)生，無法提供準(zhǔn)確有效的記錄數(shù)據(jù)。所以將人臉識別技術(shù)運用到高校宿舍管理中非常必要。人臉識別技術(shù)結(jié)合管理系統(tǒng)，可以實時地記錄每位學(xué)生進出宿舍的時間段，從而推斷學(xué)生是否已回到宿舍。而在管理系統(tǒng)中還可根據(jù)需要增加信息推送的功能，通過前期導(dǎo)入的學(xué)生、輔導(dǎo)員等身份信息，在系統(tǒng)中設(shè)定正常、晚歸、未歸三個時間段，系統(tǒng)根據(jù)預(yù)設(shè)判斷將未在規(guī)定時間里進出宿舍的學(xué)生信息以微信或短信等方式推送給輔導(dǎo)員，提醒輔導(dǎo)員盡快聯(lián)系學(xué)生了解情況，而宿管員可使用計算機Web端遠程登錄管理平臺，實時掌握系統(tǒng)反饋的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)異常情況，及時與相關(guān)老師取得聯(lián)系，從而防止意外事件的發(fā)生。

三、人臉識別通道閘系統(tǒng)設(shè)計

1、系統(tǒng)工作流程

如圖2所示，系統(tǒng)工作流程分為三個階段：

第一階段 捕捉人臉圖像進行初步篩選，評估人臉真假和圖像質(zhì)量，將采集的真實人臉圖像緩存在人臉識別設(shè)備中。

第二階段 提取緩存圖像中的人臉特征值與人臉數(shù)據(jù)庫進行比對，判斷是否存在一致的圖像。

第三階段 根據(jù)識別結(jié)果聯(lián)動智能通道閘，對識別成功的人員開閘放行。

2、系統(tǒng)架構(gòu)和技術(shù)參數(shù)

人臉識別通道閘系統(tǒng)由人臉識別設(shè)備、智能通道閘、管理平臺等組成。

（1）人臉識別設(shè)備功能及其主要參數(shù)：

功能：捕捉動態(tài)人臉圖像進行比對識別。

參數(shù)：配置寬動態(tài)高清攝像頭，具備光線補償、面部識別距離可調(diào)節(jié)、活體檢測功能;具備1：N和1：1的人臉識別模式，人臉識別率≥98%。

（2）智能通道閘功能及主要參數(shù)：

功能：根據(jù)人臉比對結(jié)果，聯(lián)動智能通道閘實現(xiàn)對有效身份人員的開閘放行功能。

參數(shù)：人臉識別開閘、閘機遠程控制、非法闖入報警、防跟隨報警、防夾功能。

（3）管理平臺：

功能：用于人員信息和智能通道閘設(shè)備的管理。

參數(shù)：部署平臺服務(wù)器用于安裝管理軟件，管理平臺具備人員信息處理、智能通道閘的遠程控制、數(shù)據(jù)推送功能（微信、APP等方式）。

三、結(jié)束語

本文在分析傳統(tǒng)高校宿舍管理模式存在諸多不足的情況下，引入人臉識別技術(shù)，將人臉識別設(shè)備、智能通道閘、管理平臺等有機的整合在一起，設(shè)計出一套較為安全、高效的人臉識別智能通道閘系統(tǒng)，通過識別人臉對進出學(xué)生進行管控，系統(tǒng)會將未按規(guī)定時間進出宿舍的學(xué)生信息推送給相關(guān)輔導(dǎo)員，從而更好的保障在校學(xué)生的安全。

參考文獻：

[1] 李月龍，靳彥，汪劍鳴，等.人臉特征點提取方法綜述[J].計算機學(xué)報，2016，39（7）：1356-1374

[2] 王天慶.Python人臉識別：從入門到工程實踐 [M].北京：機械工業(yè)出版社，2019，229-244

[3]（?。㎞avin Kumar Manaswi.Python深度學(xué)習(xí)實戰(zhàn)：基于TensorFlow和Keras的聊天機器人以及人臉、物體和語音識別[M].北京：機械工業(yè)出版社，，2019，135-158

[4] 朱盛萍，寧江.人臉識別技術(shù)門禁系統(tǒng)在高校公寓管理中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2018，9（18）：195-196

[5] 王文智.基于人臉識別的出入口人物身份識別[D].貴州：貴州民族大學(xué)，2017

作者簡介：

許林祥（1982-）男，漢族，籍貫江蘇南通，工程師職稱，研究方向為計算機技術(shù)和計算機網(wǎng)絡(luò)。

（作者單位：南通理工學(xué)院）