人臉識(shí)別技術(shù)在圖書館的應(yīng)用研究

韋俊旭

(廣州南洋理工職業(yè)學(xué)院，廣東 廣州 510900)

0 引言

人臉識(shí)別技術(shù)在不斷優(yōu)化與創(chuàng)新下，相對(duì)于人眼其精確度更好，使得人臉識(shí)別技術(shù)在當(dāng)前多個(gè)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，甚至通過對(duì)人臉識(shí)別技術(shù)的合理應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了多種現(xiàn)代化智能產(chǎn)品。而在圖書館中，通過對(duì)人臉識(shí)別技術(shù)的有效應(yīng)用，為實(shí)現(xiàn)智能圖書館奠定了良好基礎(chǔ)，同時(shí)可以為客戶提供個(gè)性化服務(wù)，促使圖書館實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理與服務(wù)。

1 人臉識(shí)別技術(shù)發(fā)展概述

1.1 人臉識(shí)別技術(shù)簡(jiǎn)介

人臉識(shí)別主要就是基于人的臉部特征信息，對(duì)個(gè)人身份進(jìn)行識(shí)別的一種識(shí)別技術(shù)，通過攝像頭對(duì)人臉圖像信息進(jìn)行收集，對(duì)圖像中的人臉進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)，對(duì)圖像人臉跟蹤，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)人臉識(shí)別，也被稱之為面部識(shí)別與人像識(shí)別。計(jì)算機(jī)自動(dòng)化人臉設(shè)備技術(shù)在20世紀(jì)中期，就受到了許多科研人員的關(guān)注，通過不斷研發(fā)，人臉識(shí)別技術(shù)得到了全面的優(yōu)化與創(chuàng)新[1]。人臉識(shí)別技術(shù)由最終的幾何特征，逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)椤叭嗽焯卣鳌?，最后在?shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的作用下，實(shí)現(xiàn)了智能化人臉識(shí)別。目前，通過引入深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，人臉識(shí)別技術(shù)實(shí)現(xiàn)了全面突破。其精確度得到了全面提高?，F(xiàn)階段，人臉識(shí)別系統(tǒng)在對(duì)人臉進(jìn)行全面掃描的過程中，正確識(shí)別率超出了 99.5%，而人眼在同等條件下，對(duì)人臉進(jìn)行識(shí)別的過程中，正確率僅僅達(dá)到了 97.2%，這也說明了目前人臉識(shí)別準(zhǔn)確率已經(jīng)全面超出了人體肉眼。人臉識(shí)別技術(shù)在應(yīng)用的過程中，主要在三個(gè)不同方面進(jìn)行了應(yīng)用：（1）1∶1認(rèn)證，也就是通過對(duì)人臉掃描，可以提供準(zhǔn)確的證件信息，在實(shí)名制方面應(yīng)用較為廣泛；（2）1∶N認(rèn)證，該認(rèn)證方式主要就是判斷個(gè)體成員，是否是群體當(dāng)中的一員，經(jīng)常用于人員出入管理中；（3）活體檢測(cè)，也就是確定真人業(yè)務(wù)操作，一般應(yīng)用于賬務(wù)的授權(quán)許可方面[2]。

1.2 人臉識(shí)別技術(shù)優(yōu)勢(shì)

人臉識(shí)別屬于生物識(shí)別技術(shù)之中的一種，生物識(shí)別技術(shù)在應(yīng)用的過程中，不需要攜帶任何一種驗(yàn)證介質(zhì)，而且具備測(cè)量快速、準(zhǔn)確的特性，在互聯(lián)網(wǎng)用戶信息安全中較為適用。目前，市場(chǎng)中主流的生物識(shí)別技術(shù)包含了指紋識(shí)別，人臉識(shí)別、靜脈識(shí)別與語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)等，人臉識(shí)別技術(shù)相對(duì)于其余生物識(shí)別技術(shù)，其易用率更高、準(zhǔn)確率更高，具有穩(wěn)定較好等優(yōu)勢(shì)，而且人臉識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用成本也相對(duì)較低，這也使得人臉識(shí)別技術(shù)在目前的市場(chǎng)中，得到了廣泛的應(yīng)用[3]。

目前，生物識(shí)別技術(shù)在市場(chǎng)中的應(yīng)用范圍越加廣泛，同時(shí)也可以看出不同的生物識(shí)別技術(shù)優(yōu)勢(shì)也是不同的。在市場(chǎng)中，指紋識(shí)別技術(shù)應(yīng)用最為廣泛，而且應(yīng)用成本較低，但在目前正處于下滑趨勢(shì)。語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)由于檢驗(yàn)準(zhǔn)確率相對(duì)較差，所以在當(dāng)前市場(chǎng)中應(yīng)用范圍較窄。靜脈識(shí)別技術(shù)由于在應(yīng)用過程中，不僅成本較高，而且實(shí)際應(yīng)用相對(duì)較為繁雜。人臉識(shí)別技術(shù)在公共場(chǎng)所中應(yīng)用較為廣泛，而且所需要的成本相對(duì)較低，目前在市場(chǎng)應(yīng)用中，正處于全面增長(zhǎng)的狀態(tài)。由此也可以看出，在生物識(shí)別技術(shù)全面發(fā)展中，人臉識(shí)別技術(shù)逐漸代替指紋識(shí)別技術(shù)與語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)，所以，在圖書館建設(shè)中，要想確保圖書館管理以及服務(wù)水平全面提升，采用人臉識(shí)別技術(shù)是當(dāng)前圖書館管理改革的首選方案[4]。

1.3 人臉識(shí)別技術(shù)的市場(chǎng)前景

根據(jù)國(guó)際權(quán)威市場(chǎng)相關(guān)咨詢結(jié)構(gòu)的調(diào)查數(shù)據(jù)信息可知，全球人臉識(shí)別技術(shù)在市場(chǎng)中的應(yīng)用范圍會(huì)逐漸增加，在2017年，人臉識(shí)別技術(shù)市場(chǎng)值超出了40億美元，預(yù)計(jì)在2022年，人臉識(shí)別技術(shù)市場(chǎng)值將會(huì)超出80億美元，復(fù)合增長(zhǎng)率會(huì)達(dá)到15%左右，在市場(chǎng)中具備著良好的發(fā)展前景，根據(jù)研究院的相關(guān)調(diào)研報(bào)告，人臉識(shí)別技術(shù)在各大企業(yè)中的考勤以及門禁領(lǐng)域中發(fā)展較為廣泛，占據(jù)總市場(chǎng)的45%，而且在安全防范領(lǐng)域中，對(duì)于人臉識(shí)別技術(shù)的利用更加廣泛，占據(jù)了市場(chǎng)總值的30%左右。而且通過對(duì)人臉識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了各種智能化產(chǎn)品，在市場(chǎng)價(jià)值占比中超出了47%。因此，我國(guó)國(guó)內(nèi)一些研究學(xué)者，對(duì)于人臉識(shí)別技術(shù)深入研究，而且通過對(duì)人臉識(shí)別技術(shù)的不斷應(yīng)用與創(chuàng)新，為圖書館引進(jìn)人臉識(shí)別技術(shù)提供了可行性方案[5]。

2 人臉識(shí)別技術(shù)在圖書館的應(yīng)用

2.1 智能門禁系統(tǒng)

在圖書館管理中，讀者在進(jìn)入圖書館館內(nèi)，需要提前做好身份檢驗(yàn)，同時(shí)對(duì)人員信息進(jìn)行記錄，一部分圖書館設(shè)置了門禁系統(tǒng)，讀者在做好身份登記后，需要通過刷卡進(jìn)入圖書館中，并對(duì)讀者以及圖書館工作人員的進(jìn)出進(jìn)行記錄。該管理方式在實(shí)際的應(yīng)用中，存在著許多弊端，如果門卡忘記丟失，則無法進(jìn)入到圖書館中，甚至一些門卡被他人利用，導(dǎo)致信息登錄出現(xiàn)錯(cuò)誤，發(fā)生一些不必要的糾紛問題。

而通過對(duì)人臉識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用，傳統(tǒng)門禁系統(tǒng)則會(huì)逐漸形成智能化系統(tǒng)，可以有效規(guī)避門卡丟失等問題，同時(shí)讀者在進(jìn)入圖書館中，通過人臉識(shí)別即可進(jìn)入圖書館館內(nèi)。在人臉識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用下，圖書館門禁系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)控制門鎖的開關(guān)，可以對(duì)圖書館入館人員身份信息進(jìn)行詳細(xì)記錄，同時(shí)，圖書館管理工作人員無論是工作考勤還是簽到，都可以通過人臉識(shí)別系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，對(duì)提高圖書館管理能效具有重要作用，同時(shí)也能為讀者提供精細(xì)化服務(wù)[6]。

2.2 智能借還系統(tǒng)

傳統(tǒng)圖書館在圖書借閱的過程中，大部分都是以信息卡為主，在圖書借閱或者歸還的過程中，需要事先刷卡，才可實(shí)現(xiàn)圖書借閱或者歸還，該方式不僅繁瑣，而且存在著許多漏洞，甚至圖書在遺失后無法歸還時(shí)，借閱人不可再次借閱圖書，而且還需要承擔(dān)圖書丟失責(zé)任，這對(duì)圖書館管理工作的有效開展，帶來了一定的問題。

而通過對(duì)人臉識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)智能化自助借還系統(tǒng)。通過非接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù)（RFID），對(duì)書本信息進(jìn)行掃描、保存后，讀者可以通過人臉識(shí)別，對(duì)所要借閱的圖書進(jìn)行選擇即可，而且圖書館可以實(shí)現(xiàn)無人管理，甚至實(shí)現(xiàn)24小時(shí)全天開放，不僅為讀者提供便利，同時(shí)也能夠減少人力成本投入，提高圖書館管理工作效率。

自助借還系統(tǒng)在人臉識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用下，實(shí)現(xiàn)了以下幾大功能（1）智能化借書功能。借閱者通過在主界面中，點(diǎn)擊“借書”功能，選擇所借閱的圖書后，通過人臉識(shí)別就可以完成借書功能，隨后將所借閱的圖書放置于“圖書感應(yīng)區(qū)”，系統(tǒng)對(duì)圖書信息進(jìn)行讀取后，借閱人點(diǎn)擊“確認(rèn)借閱”后，則完成借書；（2）智能化還書。借閱人在還書的過程中，將書本放入“圖書感應(yīng)區(qū)”，點(diǎn)擊“還書”功能后，進(jìn)行人臉掃描，系統(tǒng)在讀取信息后，可點(diǎn)擊歸還，完成還書操作；（3）查詢。讀者在進(jìn)入圖書館后，在尋找所需的圖書過程中，可以直接在系統(tǒng)的主界面點(diǎn)擊“查詢”，通過人臉識(shí)別，就可以對(duì)讀者的借閱信息進(jìn)行查詢。

2.3 智能座位管理系統(tǒng)

目前，圖書館中雖然有大量的空余座位，但是在讀者數(shù)量眾多的情況下，一些讀者難以尋找到合適的位置，為了有效解決該問題，可以在座位管理系統(tǒng)中，通過對(duì)人臉識(shí)別技術(shù)的使用，實(shí)現(xiàn)智能化座位查詢，讀者在進(jìn)入圖書館館內(nèi)后，可以在系統(tǒng)中進(jìn)行人臉掃描，系統(tǒng)獲取讀者個(gè)人信息后，可以對(duì)座位進(jìn)行預(yù)約或者查找合適的位置，同時(shí)可以對(duì)圖書館進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，避免不法分子進(jìn)入圖書館館內(nèi)。另外，在預(yù)約座位的同時(shí)，還需要對(duì)讀書時(shí)間范圍進(jìn)行選定，避免出現(xiàn)占座、搶座的情況發(fā)生，如果讀者在預(yù)約后，連續(xù)失約次數(shù)超出3次以上，則禁止該讀者進(jìn)入圖書館，給予一定的懲罰措施，確保公共資源的合理運(yùn)用。

2.4 行為采集與信息推送

人臉識(shí)別技術(shù)可以與手機(jī) APP 客戶端進(jìn)行結(jié)合使用，實(shí)現(xiàn)圖書館資源共享。讀者在人臉掃描后，進(jìn)入圖書館中，可以根據(jù)系統(tǒng)識(shí)別，對(duì)讀者身份以及讀者登錄的APP進(jìn)行連接，同時(shí)可以為客戶推動(dòng)圖書館相關(guān)活動(dòng)以及相關(guān)服務(wù)等，讀者可以對(duì)圖書館中的各項(xiàng)圖書信息進(jìn)行快速查詢，以便找到自身所需要的圖書。同時(shí)，圖書館管理系統(tǒng)會(huì)根據(jù)讀者的需求，定期做好數(shù)據(jù)信息統(tǒng)計(jì)，從而對(duì)圖書館的圖書布局進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃。讀者在進(jìn)入圖書館自動(dòng)服務(wù)區(qū)域后，會(huì)由圖書館管理系統(tǒng)向讀者手機(jī)APP推送相關(guān)的內(nèi)容，以便為讀者提供優(yōu)質(zhì)化服務(wù)。此外，讀者在借閱讀書后，達(dá)到借閱時(shí)間時(shí)，圖書館管理系統(tǒng)也會(huì)自動(dòng)向讀者手機(jī)APP推送消息，確保讀者可以及時(shí)歸還圖書，加強(qiáng)圖書館管理水平的同時(shí)，可以為讀者提供良好的服務(wù)。

2.5 圖書館安全管理

圖書館由于人員流動(dòng)性較大，不僅增加了圖書館管理難度，而且經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)圖書丟失情況，造成經(jīng)濟(jì)損失，人臉識(shí)別技術(shù)應(yīng)用后，外來人員不可隨意進(jìn)入圖書館館內(nèi)，同時(shí)對(duì)入館人員的身份信息會(huì)進(jìn)一步核實(shí)。圖書館管理人員也能夠全面監(jiān)控圖書館館內(nèi)的人員流動(dòng)情況，避免讀者個(gè)人物品丟失或者丟失物品冒領(lǐng)情況，維護(hù)讀者個(gè)人權(quán)益的同時(shí)，也提高了圖書館安全管理水平[7]。

3 人臉識(shí)別技術(shù)在圖書館的實(shí)際應(yīng)用

3.1 需求分析

對(duì)于人臉識(shí)別技術(shù)而言，其本身很難形成一項(xiàng)單獨(dú)技術(shù)進(jìn)行運(yùn)用，必須融合其他產(chǎn)品，才能發(fā)揮出良好的技術(shù)價(jià)值。因此，將人臉識(shí)別技術(shù)應(yīng)用在圖書館中，可以充分發(fā)揮出良好的應(yīng)用價(jià)值。人臉識(shí)別技術(shù)作為一種驗(yàn)證身份的技術(shù)手段，需要充分融合到圖書館的服務(wù)系統(tǒng)內(nèi)部，提高圖書館服務(wù)管理的智能化水平。所以，在圖書館中運(yùn)用人臉識(shí)別技術(shù)必須構(gòu)建完善的方案設(shè)計(jì)。目前，我國(guó)人臉識(shí)別技術(shù)的研究已經(jīng)衍生出20余種創(chuàng)新技術(shù)，但應(yīng)用最為廣泛的要數(shù)門禁系統(tǒng)與人臉識(shí)別技術(shù)的融合，同時(shí)該技術(shù)產(chǎn)品也與圖書館最為契合。最早的人臉識(shí)別門禁系統(tǒng)應(yīng)用是在我國(guó)電子科技大學(xué)的圖書館內(nèi)，通過智能門禁的識(shí)別改變以往的射頻卡門禁系統(tǒng)。將人臉識(shí)別技術(shù)應(yīng)用圖書館門禁系統(tǒng)的應(yīng)用，主要包括圖書館入館系統(tǒng)、圖書館主樓以及副樓的員工通道、圖書館研修室。人們也不斷探索人臉識(shí)別技術(shù)在圖書館的借還書系統(tǒng)內(nèi)部融合，實(shí)現(xiàn)刷臉借書與還書驗(yàn)證[8]。

3.2 人臉識(shí)別技術(shù)的產(chǎn)品考察

將人臉識(shí)別技術(shù)應(yīng)用在圖書館中，還要關(guān)注人臉識(shí)別技術(shù)產(chǎn)品的性價(jià)比和成熟度，人臉識(shí)別技術(shù)作為一項(xiàng)全新的技術(shù)產(chǎn)物，在圖書館中的應(yīng)用考察應(yīng)該過多地關(guān)注人臉識(shí)別技術(shù)產(chǎn)品的成熟水平，通過人臉識(shí)別技術(shù)成熟度、產(chǎn)品制造成熟度以及使用效果成熟度進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

首先，在技術(shù)成熟度的考察中，主要考察人臉識(shí)別技術(shù)產(chǎn)品是否具備自主版權(quán)的算法。在人臉識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用中，其應(yīng)用效果主要依靠算法，當(dāng)前行業(yè)內(nèi)的知名生產(chǎn)廠家均具備自主版權(quán)的算法，但也有一些企業(yè)開發(fā)的人臉識(shí)別技術(shù)采用開源算法，或者算法與硬件終端同步銷售。百度企業(yè)的 AI開發(fā)平臺(tái)就屬于開源人臉識(shí)別算法的應(yīng)用。這種算法與具備自主版權(quán)的人臉識(shí)別算法更具可優(yōu)化效果，同時(shí)也能夠?qū)崿F(xiàn)后期的訓(xùn)練識(shí)別，在識(shí)別性能上也會(huì)不斷提升，因此這種開源人臉識(shí)別算法也具有一定的優(yōu)勢(shì)。

其次，產(chǎn)品制造的成熟度考察中，主要針對(duì)人臉識(shí)別技術(shù)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)能力考察，包括產(chǎn)品的外觀與整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，還有產(chǎn)品的豐富程度和生產(chǎn)力考察，了解人臉識(shí)別技術(shù)產(chǎn)品種類能否適應(yīng)不同場(chǎng)景的圖書館應(yīng)用需求。

最后，使用效果成熟度考察中，主要針對(duì)人臉識(shí)別技術(shù)產(chǎn)品的某個(gè)功能以及性能所達(dá)到的指標(biāo)程度進(jìn)行考察，具體包括：（1）支持活體檢測(cè)。人臉識(shí)別產(chǎn)品主要由人臉對(duì)比和活體檢測(cè)兩個(gè)部分組成。對(duì)于人臉對(duì)比來說，主要是通過系統(tǒng)來驗(yàn)證人臉是否為本人，而活體檢驗(yàn)是判斷人臉驗(yàn)證是否真實(shí)有效?；铙w檢測(cè)的開展主要是當(dāng)人臉特征從用戶獲取后，判斷是照片還是活體生物，可以判斷待檢測(cè)人臉的生命體征。人臉識(shí)別技術(shù)面臨的期盼手段主要包括屏幕上的圖像、打印的照片和臉部面具等，所以活體檢驗(yàn)是人臉識(shí)別的核心技術(shù)手段。對(duì)于不同的應(yīng)用環(huán)境，人臉識(shí)別活體檢驗(yàn)的應(yīng)用方法也具有一定的區(qū)別，例如皮膚反射率光譜法、臉部微紋理檢測(cè)方法和運(yùn)動(dòng)信息收集法等等。當(dāng)前新進(jìn)的活體檢測(cè)方法為 3D人臉活體檢驗(yàn)以及紅外線人臉識(shí)別。人臉識(shí)別技術(shù)產(chǎn)品的考察能夠利用實(shí)測(cè)法來驗(yàn)證產(chǎn)品是否具備良好的活體檢驗(yàn)?zāi)芰ΑＷ畛Ｒ姷目疾旆绞骄褪抢檬謾C(jī)中的頭像照片進(jìn)行測(cè)試。（2）識(shí)別準(zhǔn)確率。人臉識(shí)別技術(shù)在圖書館中的應(yīng)用，其核心技術(shù)手段為識(shí)別算法，同時(shí)也是識(shí)別準(zhǔn)確率的重要標(biāo)準(zhǔn)。人臉識(shí)別技術(shù)在圖書館門禁系統(tǒng)中的應(yīng)用，主要針對(duì)識(shí)別率以及識(shí)別準(zhǔn)確度進(jìn)行考察。最理想的狀態(tài)是業(yè)主使用人臉識(shí)別門禁系統(tǒng)時(shí)要保障識(shí)別準(zhǔn)確率達(dá)到97%以上為基準(zhǔn)，而當(dāng)前大部分產(chǎn)品都已經(jīng)超過了99%。由此可見，當(dāng)前的大部分產(chǎn)品都可以達(dá)到這一識(shí)別準(zhǔn)確度。但是在實(shí)際應(yīng)用中，由于各種因素的影響，例如圖像采集像素、人臉識(shí)別時(shí)的姿態(tài)以及外部光線照射等因素，對(duì)人臉識(shí)別技術(shù)產(chǎn)品的識(shí)別率和識(shí)別準(zhǔn)確度都產(chǎn)生一定的影響，因此，人臉識(shí)別技術(shù)產(chǎn)品一般都無法達(dá)到理想效果，所以必須進(jìn)行實(shí)地考察。（3）識(shí)別效率。識(shí)別效率也是人臉識(shí)別技術(shù)產(chǎn)品的重要性能，其關(guān)系著用戶的體驗(yàn)以及實(shí)際可行性。通常情況下，良好的人臉識(shí)別技術(shù)產(chǎn)品要達(dá)到秒級(jí)響應(yīng)識(shí)別速度[9]。

3.3 產(chǎn)品引進(jìn)與部署

現(xiàn)階段，我國(guó)大部分圖書館都已經(jīng)引入了人臉識(shí)別技術(shù)的門禁系統(tǒng)，該產(chǎn)品也具備自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)算法，同時(shí)融合了毫秒級(jí)別的識(shí)別效率，應(yīng)用8英寸觸控屏幕和氧化鋁材料，具備活體檢測(cè)功能，在理想環(huán)境下能夠?qū)崿F(xiàn)99.99%的識(shí)別準(zhǔn)確率，為圖書館門禁系統(tǒng)的應(yīng)用提供智能化服務(wù)。在產(chǎn)品的部署上，入館門禁系統(tǒng)要設(shè)置人臉識(shí)別終端，為用戶提供刷卡與刷臉的雙重認(rèn)證，同時(shí)也支持二代身份證驗(yàn)證。在員工通道門禁系統(tǒng)與研修室門禁系統(tǒng)中要設(shè)置6套壁掛式人臉識(shí)別系統(tǒng)，提高圖書館工作效率，發(fā)揮出自助式智能化門禁系統(tǒng)功能[10]。

4 結(jié)論

圖書館在不斷發(fā)展的過程中，通過對(duì)人臉識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用，不僅提高了圖書館管理水平，而且為讀者提供了優(yōu)質(zhì)化服務(wù)，節(jié)約了讀者圖書借閱時(shí)間，人臉識(shí)別技術(shù)的有效應(yīng)用，使得圖書館實(shí)現(xiàn)了一體化管理與服務(wù)，為圖書館的全面建設(shè)帶來了更好的發(fā)展空間。