基于人臉識(shí)別技術(shù)的考試入場(chǎng)驗(yàn)證

長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院圖書館　孟麗麗

基于人臉識(shí)別技術(shù)的考試入場(chǎng)驗(yàn)證

長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院圖書館孟麗麗

現(xiàn)在在各類考試中發(fā)生的替考現(xiàn)象五花八門、頻繁出現(xiàn)，損害了考試結(jié)果的公正性，影響到考試的信譽(yù)與有效性。怎樣杜絕代考和槍手，讓弄虛作假的考生無(wú)機(jī)可乘，成為擺在各級(jí)考試管理部門面前的一道需要解決的難題。

人臉識(shí)別；身份認(rèn)證；技術(shù)應(yīng)用

對(duì)于考生的身份驗(yàn)證，很久以來(lái)都是通過監(jiān)考老師目視識(shí)別來(lái)檢查的，所有考場(chǎng)對(duì)于考生和準(zhǔn)考證的照片對(duì)比的工作都由監(jiān)考老師憑借人工肉眼逐個(gè)進(jìn)行判別來(lái)進(jìn)行。雖然人工的判斷可以達(dá)到比較準(zhǔn)確的識(shí)別與比較，但監(jiān)考老師大多數(shù)從未受到過專業(yè)的人臉識(shí)別訓(xùn)練；而人工的處理速度是有限的，精神集中不集中也會(huì)對(duì)判別的結(jié)果造成一定影響；所以，只靠人工辨別的方法根本沒有辦法在較短時(shí)間內(nèi)完成大量考生的對(duì)比和判別工作，也非常容易出現(xiàn)錯(cuò)判、漏判或其他的人為因素的干擾。

1　人臉識(shí)別技術(shù)概述

人臉識(shí)別具有重要意義在理論完善與技術(shù)的發(fā)展:首先它促進(jìn)了人們的理解關(guān)于人類視覺感知能力。其次，它可以應(yīng)用于人工智能的一些應(yīng)用領(lǐng)域，如訪問控制系統(tǒng)。利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和識(shí)別人臉，是一個(gè)科學(xué)和有效，節(jié)省精力的事情，所以自動(dòng)人臉識(shí)別系統(tǒng)有著非常廣的應(yīng)用前景，相比其他更為成熟的識(shí)別方法（如指紋、虹膜和DNA的檢測(cè)等等），人臉識(shí)別有以下三個(gè)優(yōu)勢(shì)：

①?zèng)]有侵犯的行為，一般的識(shí)別方法需要雙方合作后，但是人臉識(shí)別方法不需要人工的干預(yù)，可以通過攝像頭和其他電子設(shè)備，在不被發(fā)現(xiàn)的情況下，得到識(shí)別的圖片。

②價(jià)格便宜，操作容易，只需要一般的攝像頭，相機(jī)，可以達(dá)到人臉識(shí)別系統(tǒng)的需求，隨著智能手機(jī)的高速發(fā)展，許多人喜歡用手機(jī)的嵌入式攝像頭記錄圖像，使圖像獲得更簡(jiǎn)單、方便和普遍。

③人臉識(shí)別的過程不需要人工干與，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以自動(dòng)執(zhí)行，根據(jù)用戶的設(shè)置，并且不需要主動(dòng)參與的測(cè)試對(duì)象。

因?yàn)樯厦娴娜四樧R(shí)別技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越多的研究人員關(guān)注這項(xiàng)技術(shù)。

2　人臉識(shí)別研究現(xiàn)狀

人臉識(shí)別是人類出生就會(huì)的能力，但是機(jī)器識(shí)別人臉涉及到許多學(xué)科，包含數(shù)字圖像處理、認(rèn)知科學(xué)、模式識(shí)別、和生物學(xué)等等、人臉識(shí)別與基于生物特征的識(shí)別方法有著緊密的關(guān)系。

在60年代，Bledsoe首先提出人臉識(shí)別的特征提取與半自動(dòng)系統(tǒng)模式。1972年，自動(dòng)人臉識(shí)別系統(tǒng)被sakai設(shè)計(jì)出來(lái)，哈蒙在理論與實(shí)踐關(guān)于互動(dòng)的人臉識(shí)別方法開展了詳細(xì)討論。在80年代初， T. Minami.進(jìn)一步改善臉部圖像系統(tǒng)的相關(guān)性能。

早期的人臉識(shí)別通常需要人們通過自己的知覺得到一些經(jīng)驗(yàn)，但是不能完全依賴于計(jì)算機(jī)來(lái)執(zhí)行，獲得我們需要得到的識(shí)別結(jié)果。在1990年代，由于人臉識(shí)別系統(tǒng)在各個(gè)方面更為緊迫的需求，這種需求激發(fā)了人們的高度熱情到人臉識(shí)別的研究中，越來(lái)越多的人開始研究人臉識(shí)別領(lǐng)。所以很多研究成就應(yīng)運(yùn)而生，開始真正的計(jì)算機(jī)自動(dòng)識(shí)別階段，比如K-L變換，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。除此之外，出現(xiàn)了很多的論文與人臉識(shí)別相關(guān)，僅僅在1990年代到2000年的這段時(shí)間，SCI和EI人臉識(shí)別文學(xué)達(dá)到了成千的文章，因此人臉識(shí)別研究得到快速發(fā)展。國(guó)外很多大學(xué)因?yàn)榈玫酱罅抠Y金開始人臉識(shí)別技術(shù)的探索，隨后在中國(guó)一些著名的學(xué)者也已經(jīng)開始人臉識(shí)別研究。

伴隨人臉識(shí)別深入的研究，人們還發(fā)現(xiàn)一些解決比較困難的問題：①面對(duì)人臉在拍攝過程中，光線，臉偏轉(zhuǎn)角和拍攝距離都有影響；②人臉可能被擋住，例如頭發(fā)，眼鏡，帽子和其他裝飾物品；③隨著年齡的增長(zhǎng)，人臉會(huì)發(fā)生變老等情況；④高像素和彩色的圖像像素，造成大量的數(shù)據(jù)輸入，處理速度非常慢。

人臉識(shí)別研究歷史可分為三個(gè)階段:第一階段（1964—1990）在這個(gè)階段主要是基于幾何結(jié)構(gòu)的人臉研究，研究主要集中在輪廓，主要的研究是關(guān)于如何提取面部輪廓曲線的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。這個(gè)階段屬于人臉識(shí)別的早期階段，沒有太多的優(yōu)秀研究成果，并沒有獲得真正應(yīng)用。

第二階段（1991—1997）這個(gè)階段雖然相對(duì)較短的時(shí)間，但是取得了很大的進(jìn)步，出現(xiàn)了一些代表性的算法和一些商業(yè)人臉識(shí)別系統(tǒng)。

人臉識(shí)別技術(shù)在第三階段（1998—現(xiàn)在）已經(jīng)進(jìn)一步發(fā)展。大量的專業(yè)人員加入到人臉識(shí)別的研究。研究方向主要是針對(duì)主要的人臉識(shí)別技術(shù)的問題，如魯棒性差的問題與收集條件并不理想的問題。研究重點(diǎn)是人臉的姿態(tài)與照明的人臉圖像。Shashua的基于上圖像的人臉圖像識(shí)別和渲染技術(shù)。Blanz與Vetter的多姿勢(shì)與多照明基于三維變形模型的人臉識(shí)別方法。Georghiades多姿態(tài)的光錘模型，人臉識(shí)別在多光照條件的方法。這些成為這一階段的典型結(jié)果。

3　人臉識(shí)別技術(shù)應(yīng)用方案

在考生的身份識(shí)別的工作中應(yīng)用人臉識(shí)別技術(shù)，解決了很長(zhǎng)時(shí)間以來(lái)一直困擾考試考生身份認(rèn)證工作的技術(shù)問題，使各種各樣的考試考生身份認(rèn)證工作，達(dá)到了信息化與網(wǎng)絡(luò)化的基本實(shí)現(xiàn)，大大提高考生身份驗(yàn)證的管理水平與工作效率，減少工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，促進(jìn)教育信息化的建設(shè)。也在技術(shù)上消除“替考”等等作弊事件發(fā)生，保證考生的身份的真實(shí)性，維護(hù)了考試的公平公正原則。考生人臉驗(yàn)證系統(tǒng)的根本出發(fā)點(diǎn)是人臉識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用與識(shí)別的身份證信息核實(shí)考生身份的有效性。使用相機(jī)，考生身份證閱讀器與程序服務(wù)器及配套的軟件。適合各式各樣的考試檢測(cè)識(shí)別系統(tǒng)。

1）考點(diǎn)確認(rèn)點(diǎn)。報(bào)名的時(shí)候，考生可以填寫正確的信息來(lái)生成準(zhǔn)考證的相關(guān)信息，并帶著身份證到考點(diǎn)支付考試的費(fèi)用，報(bào)名確認(rèn)。現(xiàn)場(chǎng)可以通過人臉的注冊(cè)機(jī)收集圖片，確認(rèn)身份登記。生成準(zhǔn)考證的相關(guān)信息記錄。上傳到服務(wù)器，用于生成考生的考試相關(guān)信息， 可以下載和打印，完成考試的報(bào)名工作。考試報(bào)名確認(rèn)過程后，依照考試的規(guī)定將考生的信息，下發(fā)給每一個(gè)考點(diǎn)，考點(diǎn)將下載到考生信息傳遞到人臉驗(yàn)證的設(shè)備上，準(zhǔn)備迎接正式的考試。

2）檢查考生身份驗(yàn)證流程圖。考試前，監(jiān)考人使用驗(yàn)證設(shè)備和每一個(gè)考生的身份證進(jìn)行人臉的身份認(rèn)證。監(jiān)考人采集考生的人臉信息。考生的人臉信息與在服務(wù)器上的人臉信息進(jìn)行比對(duì)。如果一樣，考生是合法的考生。如果考生經(jīng)過人臉驗(yàn)證，不能通過，需要使用考場(chǎng)安裝的攝像機(jī)來(lái)收集信息。同時(shí)記錄考生的基本信息。等待考試結(jié)束后再核實(shí)考生的身份是否合法。

3）考生忘了帶身份證或著損壞的情況。在某些情況下，考生有可能忘記帶身份證或身份證不能讀取信息。這個(gè)時(shí)候一般需要根據(jù)考生的相關(guān)信息如準(zhǔn)考證來(lái)識(shí)別考生的身份。考生將進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)身份認(rèn)證在特殊通道，考生人臉的信息將被收集，根據(jù)網(wǎng)上登記身份證信息通過互聯(lián)網(wǎng)驗(yàn)證，確定考生的身份。

4　總結(jié)和展望

當(dāng)前流行的身份驗(yàn)證手段，如眼睛的虹膜、指紋和其他身份驗(yàn)證需要接近目標(biāo)或接觸等比較高的數(shù)據(jù)采集要求。沒有接觸目標(biāo)甚至不必在被識(shí)別人知道的情況下，來(lái)識(shí)別身份，和所有這些不同的方法相比，識(shí)別人臉具有重要的理論意義與實(shí)用價(jià)值，人臉識(shí)別有很多潛在的應(yīng)用方向。

人臉識(shí)別技術(shù)的本質(zhì)是用戶通過視頻捕捉設(shè)備獲取到人臉圖像，使用核心算法對(duì)面部特征的位置、形狀和角度的分析和計(jì)算，然后在現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫(kù)本身模型進(jìn)行比較，最后確定用戶的真正身份。所以，它是可行的在考試中使用人臉識(shí)別。它是一個(gè)有用的嘗試使用面部識(shí)別來(lái)取代傳統(tǒng)的證件識(shí)別方法。人臉識(shí)別技術(shù)與考試管理的結(jié)合不但會(huì)給考試管理帶來(lái)巨大的方便，還可以達(dá)到準(zhǔn)確、快速的識(shí)別考生的效果。能有效杜絕掉傳統(tǒng)的考試中，假證件和其他非法現(xiàn)象，為考生創(chuàng)造一個(gè)公平公正的考試環(huán)境。

［1］李盛文，鮑蘇蘇.基于PCA+AdaBoost算法的人臉識(shí)別技術(shù)［J］.計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2010（4）.

［2］孫強(qiáng)，葉玉堂，邢同舉 等.基于主成分分析法的人臉識(shí)別的探討與研究［J］.電子設(shè)計(jì)工程，201l（20）.

［3］馬桂英.人臉識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用及研究趨勢(shì)［J］.福建電腦，2009（10）.

孟麗麗，女，大學(xué)本科，館員，現(xiàn)工作于長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院圖書館。