人臉識(shí)別技術(shù)在高校管理中的應(yīng)用研究

季敏霞

摘要：隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，智慧校園構(gòu)建越來越成熟，人臉識(shí)別技術(shù)廣泛應(yīng)用于學(xué)校管理的各個(gè)方面。其中教學(xué)考勤管理、宿舍管理、圖書館管理、實(shí)驗(yàn)室管理、考試管理、校園安全管理是高校管理的重點(diǎn)。運(yùn)用先進(jìn)的智能識(shí)別系統(tǒng)，大大提高了管理老師的工作效率，提升學(xué)校的智能化管理水平。本文將從人臉識(shí)別技術(shù)的原理出發(fā)，分析人工智能在高校管理中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：人臉識(shí)別技術(shù);高校管理;智能化

中圖分類號(hào)：G647;TP391.41 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2021）32-0089-02

1 引言

人工智能是計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的衍生，生物識(shí)別技術(shù)通過計(jì)算機(jī)與光學(xué)、聲學(xué)、生物傳感器和生物統(tǒng)計(jì)學(xué)原理等高科技手段密切結(jié)合，利用人體固有的生理特性，如指紋、五官、虹膜等結(jié)合行為特征，如筆跡、聲音、步態(tài)等來進(jìn)行個(gè)人身份的鑒定。生物識(shí)別技術(shù)以其高效性、唯一性、安全性、穩(wěn)定性等特點(diǎn)逐步在人們的生產(chǎn)生活中使用，它們包括指紋識(shí)別、眼紋識(shí)別、虹膜識(shí)別、視網(wǎng)膜識(shí)別、聲紋識(shí)別、人臉識(shí)別、筆記識(shí)別、手血管識(shí)別等。其中人臉識(shí)別技術(shù)是運(yùn)用動(dòng)態(tài)攝像采集人的面部特征信息進(jìn)行身份識(shí)別的生物識(shí)別方法，目前已廣泛應(yīng)用于手機(jī)解鎖、軟件下載與登錄、支付驗(yàn)證等。而高校作為信息化教育的主體，運(yùn)用先進(jìn)的人臉識(shí)別技術(shù)，在學(xué)校教學(xué)管理、學(xué)生管理、安全保障方面起到積極作用。

2 人臉識(shí)別技術(shù)原理

2.1 基本原理

首次使用人臉識(shí)別時(shí)，需要錄入面部信息，而錄入信息時(shí)所處的環(huán)境千差萬別，存在光線強(qiáng)弱、圖像噪點(diǎn)多等問題。攝像頭采集到面部信息之后，需要對(duì)圖像進(jìn)行處理，完成后對(duì)面部特征信息進(jìn)行提取，比如面部各器官之間的距離、器官的幾何形狀、人臉深度信息等，這些都可以被提取為特征信息。提取完面部特征信息之后，這些特征信息就會(huì)被儲(chǔ)存下來。識(shí)別過程中，把識(shí)別到的面部特征信息，和第一次錄入的面部特征信息進(jìn)行比對(duì)，只要能對(duì)上絕大多數(shù)的特征信息，就可以通過系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別。提取特征信息的過程類似于設(shè)置密碼，密碼包含的信息越多安全性越高。

人臉識(shí)別比較常用的識(shí)別方法有以下幾種：

（1）幾何識(shí)別法：利用人臉器官的幾何數(shù)據(jù)來進(jìn)行判斷，對(duì)環(huán)境要求不高，但容易受到人體表情動(dòng)作影響。

（2）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別法：對(duì)人體神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模擬，將神經(jīng)元素轉(zhuǎn)化成計(jì)算機(jī)編碼。

（3）3D人臉識(shí)別法：相對(duì)于2D人臉識(shí)別，3D人臉識(shí)別技術(shù)更安全，獲取人臉深度信息尤為重要。

從技術(shù)層面來說，獲取人臉深度信息的技術(shù)主要有三種：

（1）ToF（飛行實(shí)踐技術(shù)）：傳感器發(fā)射出紅外光，再從物體表面反射回傳感器，傳感器通過發(fā)射和反射光之間的相位差換算出深度信息。

（2）雙目測(cè)距技術(shù)：與人眼類似，用兩個(gè)攝像頭進(jìn)行拍攝，得到兩個(gè)不一樣的平面圖像，把兩張圖像上相同的特征點(diǎn)標(biāo)注出來，再基于三角測(cè)量原理計(jì)算出深度信息。雙目測(cè)距的難點(diǎn)在于，要準(zhǔn)確地標(biāo)出兩幅圖像的共同特征點(diǎn)來。

（3）3D結(jié)構(gòu)光技術(shù)：利用一個(gè)點(diǎn)陣投影器和一個(gè)紅外攝像頭，點(diǎn)陣投影器投影光點(diǎn)到人體面部，紅外攝像頭找到投影到面部的光點(diǎn)，用三角測(cè)量的原理計(jì)算出各個(gè)光點(diǎn)的深度信息。

2.2 人臉識(shí)別技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

比較常用的生物識(shí)別方法主要有指紋識(shí)別、虹膜識(shí)別和人臉識(shí)別。人臉識(shí)別技術(shù)與其他識(shí)別技術(shù)相比較具有偽造難度大、投資成本低、采集便利、安全可靠、可行性高等優(yōu)點(diǎn)。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）非接觸性：目標(biāo)對(duì)象不需要與設(shè)備進(jìn)行接觸即可完成采集，被采集對(duì)象無感知，采集方法十分便捷。

（2）精確性：人臉識(shí)別系統(tǒng)具有自我學(xué)習(xí)能力，可實(shí)時(shí)將采集的圖像和系統(tǒng)內(nèi)圖像進(jìn)行比對(duì)，當(dāng)人臉特征信息發(fā)生改變時(shí)，系統(tǒng)將動(dòng)態(tài)更新人臉數(shù)據(jù)，隨著數(shù)據(jù)庫規(guī)模的擴(kuò)大，識(shí)別率不斷提高。

（3）并發(fā)性：當(dāng)同一區(qū)域出現(xiàn)多個(gè)采集目標(biāo)可同時(shí)記錄采集信息。

（4）擴(kuò)展性：只需要常規(guī)監(jiān)控?cái)z像頭和計(jì)算機(jī)輔助就可以實(shí)現(xiàn)信息采集，成本低，節(jié)約人力財(cái)力，并可與其他平臺(tái)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)接，實(shí)用性較強(qiáng)。

3 人臉識(shí)別技術(shù)在高校管理中的應(yīng)用

學(xué)生入學(xué)后，首先完成個(gè)人信息錄入，具體流程如下：被錄入學(xué)生通過攝像頭檢測(cè)裝置檢測(cè)，收集人臉圖像及特征信息，將采集的數(shù)據(jù)上傳到云端。隨后，根據(jù)灰度、光線替補(bǔ)、對(duì)比度增強(qiáng)等技術(shù)手段對(duì)人臉信息進(jìn)行數(shù)字化處理，處理完成后生成人臉特征碼進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的存儲(chǔ)，每一位學(xué)生具有辨識(shí)唯一性。與此同時(shí)，人臉識(shí)別系統(tǒng)將學(xué)生面部影像信息上傳至學(xué)生信息管理系統(tǒng)，完成信息采集。它將與教學(xué)管理系統(tǒng)、宿舍管理系統(tǒng)、圖書館管理系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)、考試管理系統(tǒng)、校園安全監(jiān)控系統(tǒng)等對(duì)接，優(yōu)化校園管理模式，提升學(xué)校的智能化管理水平，具有精度高、操作簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)點(diǎn)，管理形式更科學(xué)。

3.1 在教學(xué)考勤管理中的應(yīng)用

高校采取的是開放式教學(xué)管理，學(xué)生上課地點(diǎn)不固定、采用合班課、選修課、分層次教學(xué)、教學(xué)班與行政班相結(jié)合的教學(xué)管理模式，對(duì)學(xué)生的自律性要求比較高，遲到、曠課、替課現(xiàn)象比較多，而任課老師要從有限的課堂時(shí)間內(nèi)完成全部學(xué)生的點(diǎn)名，大大降低了授課效率。采用先進(jìn)的人臉識(shí)別系統(tǒng)，在學(xué)生進(jìn)入教室前與學(xué)生身份信息進(jìn)行校對(duì)，節(jié)約了任課老師和班級(jí)學(xué)生的時(shí)間，并與數(shù)據(jù)庫中每位學(xué)生的班級(jí)信息、課務(wù)安排時(shí)間、地點(diǎn)信息進(jìn)行匹配，若匹配不通過，系統(tǒng)將顯示錯(cuò)誤信息，防止學(xué)生走錯(cuò)教室。與此同時(shí)，系統(tǒng)還將缺勤、遲到學(xué)生的身份信息反饋給教學(xué)管理系統(tǒng)，任課老師可登錄自己的個(gè)人賬號(hào)實(shí)時(shí)查看學(xué)生出勤情況。

3.2 在宿舍管理中的應(yīng)用

宿舍是學(xué)生休息的重要場(chǎng)所，是學(xué)生生活的基本保障，其安全性至關(guān)重要。宿舍公寓樓人員出入復(fù)雜，存在丟失物品、無關(guān)人員出入混亂、學(xué)生晚歸、宿舍管理員對(duì)學(xué)生管理難等問題。隨著高校學(xué)生數(shù)量的增加，宿舍管理難度不斷加大，傳統(tǒng)的宿舍管理模式存在很多不足之處。因此，可在現(xiàn)有宿舍管理系統(tǒng)中引入人臉識(shí)別門禁系統(tǒng)，對(duì)學(xué)生進(jìn)入宿舍時(shí)進(jìn)行身份辨識(shí)與自動(dòng)登記，精確到回宿舍的時(shí)間、樓宇門牌號(hào)，審核通過后方可進(jìn)入公寓樓，可有效阻止陌生人的進(jìn)入。先進(jìn)的智能管理系統(tǒng)，可大大減少宿舍管理人員的工作量，提高管理效率，保障宿舍安全，有效避免安全隱患的發(fā)生。

3.3 在圖書館管理中的應(yīng)用

傳統(tǒng)的高校圖書館借閱往往通過校園一卡通的形式進(jìn)行管理，與人臉識(shí)別技術(shù)相比，持卡人與證件持有者不能做到絕對(duì)統(tǒng)一，仍然需要采用人工核對(duì)持卡人信息的方法進(jìn)行識(shí)別，存在卡片容易丟失，人為盜用借書證等問題，存在管理漏洞。而采用先進(jìn)的人臉識(shí)別系統(tǒng)與高校圖書借閱管理系統(tǒng)相結(jié)合，跟蹤圖書館內(nèi)人員流動(dòng)信息，大大提高了圖書借閱管理的人性化、智能化。借閱者在圖書借閱時(shí)，攝像頭將對(duì)借閱者進(jìn)行面部拍攝，并將人臉特征信息上傳至圖書借閱管理系統(tǒng)鎖定用戶身份信息，通過對(duì)用戶借閱歷史記錄以及借還誠信情況的審核，判斷該用戶是否存在已借閱圖書超期未還、借閱圖書期刊數(shù)量是否飽和等問題，對(duì)用戶權(quán)限進(jìn)行自動(dòng)判斷，若審核通過，則允許用戶借閱，管理更嚴(yán)謹(jǐn)。

3.4 在實(shí)驗(yàn)室管理中的應(yīng)用

實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為理論教學(xué)的輔助教學(xué)模式，理實(shí)一體化已成為高校教學(xué)管理的重要一部分，課堂教學(xué)不能滿足學(xué)生的需求，實(shí)驗(yàn)室對(duì)校內(nèi)學(xué)生的開放式管理成為教學(xué)手段的補(bǔ)充和發(fā)展趨勢(shì)。而實(shí)驗(yàn)室環(huán)境要求較高，設(shè)備財(cái)產(chǎn)價(jià)值昂貴，傳統(tǒng)的管理模式下，學(xué)生需要課外通過人工申請(qǐng)的方式參與實(shí)驗(yàn)。以整班申請(qǐng)為例，實(shí)驗(yàn)室管理人員只能記錄申請(qǐng)者所屬的班級(jí)以及大概人數(shù)，往往與實(shí)際進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室的學(xué)生數(shù)量及人員情況存在偏差，有可能申請(qǐng)后沒有全部參與實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目或進(jìn)入非本班級(jí)學(xué)生，學(xué)生對(duì)自己的行為起不到約束限制，造成管理混亂。一旦造成設(shè)備損壞和財(cái)產(chǎn)損失很難找到責(zé)任人，管理難度大，實(shí)驗(yàn)室利用率也不能很好地體現(xiàn)。為了應(yīng)對(duì)可能出現(xiàn)的問題，學(xué)生可通過網(wǎng)上預(yù)約提出臨時(shí)申請(qǐng)，實(shí)驗(yàn)室管理員收到后臺(tái)申請(qǐng)后，根據(jù)實(shí)訓(xùn)要求和實(shí)驗(yàn)室使用具體情況進(jìn)行實(shí)訓(xùn)場(chǎng)所安排，申請(qǐng)者身份信息及申請(qǐng)審核情況記錄在實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)內(nèi)，并反饋給學(xué)生。學(xué)生按照規(guī)定的時(shí)間地點(diǎn)，通過人臉識(shí)別設(shè)備進(jìn)入實(shí)訓(xùn)室，完成實(shí)訓(xùn)任務(wù)。

3.5 在考試管理中的應(yīng)用

高等學(xué)校的各類考試是學(xué)校教學(xué)以外最重要的環(huán)節(jié)，包括全國計(jì)算機(jī)等級(jí)考試、英語四六級(jí)考試、各類專業(yè)技能認(rèn)證考試、普通話水平測(cè)試，同時(shí)還承擔(dān)著普通高等學(xué)校對(duì)口單招技能考試、校外各類培訓(xùn)比賽、政府舉辦的公務(wù)員錄用考試、國家司法考試等，種類多、涉及面廣。監(jiān)考老師需要反復(fù)核對(duì)考生證件信息，但仍無法保證沒有漏洞。將人臉識(shí)別系統(tǒng)加入考試管理系統(tǒng)中，可以有效地阻止替考現(xiàn)象。這項(xiàng)技術(shù)對(duì)于本校考生相對(duì)簡(jiǎn)單，只需要考生在進(jìn)入考場(chǎng)前通過攝像頭抓拍技術(shù)與學(xué)生庫中照片特征比對(duì)正確、考場(chǎng)信息校驗(yàn)無誤即可進(jìn)入考場(chǎng);對(duì)于校外考生，則需要提前上傳考生個(gè)人身份信息照片，進(jìn)行系統(tǒng)注冊(cè)入庫，考生進(jìn)入考場(chǎng)前通過動(dòng)態(tài)比對(duì)驗(yàn)證考生身份，并自動(dòng)篩選出缺考考生信息，使考試順利完成。

3.6 在校園安全管理中的應(yīng)用

校園安全是高校管理中的重點(diǎn)關(guān)注問題。涉及全體師生及校內(nèi)所有工作人員的生命財(cái)產(chǎn)安全保障問題。保衛(wèi)部門可將校園安全監(jiān)控系統(tǒng)與人臉自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)相結(jié)合，在校園重要出入口、財(cái)務(wù)室、保密室等重要場(chǎng)所安裝人臉識(shí)別設(shè)備，可將公安部門通緝犯面部圖像及曾經(jīng)對(duì)本校師生人身安全構(gòu)成威脅的校外人員的特征信息錄入到校園監(jiān)控系統(tǒng)中，通過不間斷地比對(duì)，一旦有可疑人員進(jìn)入校園，系統(tǒng)將自動(dòng)報(bào)警，第一時(shí)間排除安全隱患，避免安全事件的發(fā)生。

4 結(jié)束語

人臉識(shí)別技術(shù)相較于優(yōu)點(diǎn)，也有自身的不足，主要體現(xiàn)在容易受環(huán)境光線的亮度、采集對(duì)象的妝容、眼鏡佩戴、衣服領(lǐng)子、帽子、口罩等配飾的干擾，增加識(shí)別難度，降低識(shí)別準(zhǔn)確性，但隨著生物識(shí)別技術(shù)和計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的不斷進(jìn)步，這些問題將最終得以解決。隨著校園信息化、智能化管理模式的完善，人臉識(shí)別技術(shù)的運(yùn)用將越來越普及，并廣泛應(yīng)用于人們的生產(chǎn)和生活中。

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