信息化人臉識別技術在高校管理中的應用研究

孫殿波，曾慶虎

引言：現(xiàn)在，信息化的人臉識別已經(jīng)在很多高校使用，并設計了相應的系統(tǒng)，比如門禁系統(tǒng)、會議簽到系統(tǒng)等，而所有人臉照片都存在數(shù)據(jù)庫中，且所有識別的信息都會記錄下來，學生與老師可登陸對應的網(wǎng)站，查看信息.此外人臉識別也可以與其他APP配合使用，現(xiàn)已受到人們的廣泛關注.

1 人臉識別技術

人臉識別技術可以解決多個問題，包括公司簽到、會議簽到、學生考試與宿舍管理等，這些都是基于人臉識別的原理操作.即整體模式與單一特征的收集，從整體模式的解讀，是基于整個臉部的特征，記錄每個位置的特征信息，確定這些特征的驗證方法，實現(xiàn)網(wǎng)絡的自動辨別，從單一特征的解讀，是基于人臉面部特征的識別，根據(jù)得到的幾何參數(shù)，以某一特征的辨別為主.利用前者辨別，是分析人臉各組成部分之間的拓撲關系，并把潛在的信息保留，用后者辨別，是根據(jù)整體圖像的信息，或是灰度信息，辨別個體[1].

2 信息化人臉識別在高校中的應用

北京大學是使用這項技術的高校之一，其在2016年最初決定使用這項技術時，提出了多個設想，包括師生刷臉進入學校，即在校門口的位置安裝設備，學生、老師通過刷臉，即可快速進入學校，力求做到1：N.這個部署需要解決的難題是，因為技術條件的不足，若想實現(xiàn)1：N，必須做到數(shù)據(jù)庫中所有照片的清晰，且數(shù)量在1500張以內(nèi)，與北大實際情況不一致，所以，計劃被暫停.隨后，2017年9月，曾嘗試把人臉識別放在門禁、核心機房的刷臉中，在此基礎上重新討論了出入校門的人臉識別計劃，同時，研發(fā)出了門禁系統(tǒng)等，預防在無人處理的情況下，他人惡意進入的行為，既做到安全，又讓繁雜的程序變得簡單，受到人們的歡迎.同時，一些高校也會把這項技術運用在學生考試與宿舍管理中，在考試與宿管中，用人臉識別，預防替考的出現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)未及時歸宿的學生，并防止陌生人員進入學生宿舍.但必須注意的是，人臉識別需要對照的照片，照片質(zhì)量的高低，決定人臉是否可以順利識別，對此高校應用人臉識別時，必須統(tǒng)一使用照片的規(guī)格，設計快照系統(tǒng)，且中途技術人員必須實時跟進，根據(jù)需求的變化，用相應的技術實現(xiàn).

由此，得出信息化人臉識別的具體應用如下：

2.1 人臉采集

人臉采集是由部門的管理人員與技術人員等，使用設備采集教師與學生的人臉，保存為底片后，放到人臉庫中，定期維護.其具體操作是，根據(jù)人臉特征之間的拓普關系，快速記錄人臉的各個信息，把信息存檔，放到系統(tǒng)內(nèi)；隨后，照片進入人臉庫后，技術人員用技術進行編輯，保證照片與人員一一對應.

2.2 人臉識別

對于人臉識別，是在引入系統(tǒng)的基礎上進一步研發(fā)，放入人臉識別模塊，在刷臉設備上安裝攝像頭與身份讀卡器，人們刷臉后，兩個部件相互配合，讀取存儲的照片，驗證個人與身份信息是否一致，提供1：1服務，如果比對成功，隨即進入下一步，減少了人工驗證的工作量.其體現(xiàn)為以下幾方面：核心機房、會議室等門口的部署，高校核心機房是重要的場所，只有少數(shù)有授權的人員可以進入，會議室等是中心人員以及其他參會人員可以進入的場所，在這類位置用刷臉的方式進入，能夠保證進入人員的身份符合要求，不會有外來人員或未得到許可的人員進入；新生入學報道，每年高校都會招收大批新生，人數(shù)眾多，登記工作繁雜，而用人臉識別后，新生刷臉后且符合要求，即可進行后續(xù)的報道工作，無需人工過多的校驗；考試與宿舍管理，人臉識別在這兩方面的應用，保證了到場學生無替考，且簡化了宿舍管理的難度，讓宿舍管理更加便捷[2].

3 應用案例

本文采用的案例是信息化人臉識別在宿舍安全管理中的運用，建立了宿舍安全管理系統(tǒng).該系統(tǒng)設計的可行性是，當下，我們的生活方式受信息技術影響，隨之改變，所以宿舍的管理也需與時俱進，緊跟時代發(fā)展的潮流，使用信息技術，提高管理的效率，保證宿舍安全，同時也要控制管理使用的成本，同時，它也減少了不必要的經(jīng)費支出，減少人力、物力的使用，使宿舍管理工作帶來經(jīng)濟效益.其最為重要的一點是，技術具有可行性，技術人員運用多種架構和語言，設計了系統(tǒng)框架，引導人們用網(wǎng)絡學習，及時處理出現(xiàn)的問題.

3.1 系統(tǒng)的框架設計

3.1.1 拓撲結構

其結構是最上面是數(shù)據(jù)服務器與校園網(wǎng)，向下延伸出多個分支，均為計算機，這些計算機分為兩部分，一半由宿舍管理員負責，另一半由校內(nèi)其他部門的管理人員負責.

3.1.2 框架設計

其有三層框架，依次為表現(xiàn)層、業(yè)務邏輯層、數(shù)據(jù)訪問層，在中間的一層中，包括多個子部分，分別是學生信息的管理、人臉采集、出入識別等，它的作用是建立各個模塊之間的連接，處理邏輯.數(shù)據(jù)訪問層的作用是用戶登錄系統(tǒng)后，建立了多個數(shù)據(jù)連接的接口，建立數(shù)據(jù)層與數(shù)據(jù)庫之間的交互.

3.1.3 功能模塊

框架中多個子部分內(nèi)，設置了相應的功能模塊，這些模塊分別負責不同操作.比如學生信息管理中的學生信息的加入，它包括四步，分別是添加、編輯、查詢與刪除，隨著學生進入宿舍入住直至離開，及時更新信息，而人臉采集包含的內(nèi)容有采集與人臉庫的維護，需由技術人員完成，出入識別的管理，是學生刷臉后，設備對屏幕顯示的頭像進行識別.也就是，在多個功能模塊中，融合了人臉識別、網(wǎng)絡等技術，既簡化了管理的操做，也實現(xiàn)了安全管理，提升管理的安全性，讓管理工作向規(guī)范化轉(zhuǎn)變[3].

模塊的詳細設計如下：

其一，人臉采集.它數(shù)據(jù)流程的設計是，依照預先設定的HIPO設計，在處理過程中確定需要處理的數(shù)據(jù)對象，而給定的數(shù)據(jù)是采集與維護，前者是根據(jù)所有人像，編制頭像信息表，用戶在系統(tǒng)內(nèi)操作期間，需要預先判定數(shù)據(jù)有哪些處理要求，了解所有要求后，需要處理的對象也隨之確定，接著，用標準操作處理信息，根據(jù)處理結果決定后續(xù)操作.

其二，出入識別.其IPO的設計是，確定可使用的模塊，輸入信息，接著處理數(shù)據(jù)，最后把數(shù)據(jù)輸出，記錄整個操作.數(shù)據(jù)流程的設計如下：根據(jù)輸入的數(shù)據(jù)選擇處理的對象，生成信息表.用戶進行該模塊的操作中，需提交請求，待請求通過后進入系統(tǒng)，了解數(shù)據(jù)處理的要求與最終對象，并把數(shù)據(jù)帶入到對象內(nèi)，根據(jù)結果決定后續(xù)操作.

其三，來訪登記.它包含的子部分是來訪狀態(tài)與等級，IPO的設計是選擇使用的模塊，輸入信息，處理信息，最后輸出操作，因此，它數(shù)據(jù)流程的設計是，確定數(shù)據(jù)的處理對象，來訪等級與狀態(tài)，把所有信息生成信息表.用戶進入系統(tǒng)處理這些信息中，需了解有哪些處理要求與對象，最后，把信息帶入到數(shù)據(jù)對象中，根據(jù)結果決定后續(xù)操作.

3.2 系統(tǒng)的實現(xiàn)

完成系統(tǒng)詳細、全面的設計后，技術人員會用適合的硬件和軟件，進行系統(tǒng)開發(fā).其硬件的選擇是Web服務器和DELL的系列計算機，保證硬件質(zhì)量符合要求，同時也保證硬件的可靠，軟件的選擇是IDE工具、管理系統(tǒng)等，完成軟件配置.基于此，系統(tǒng)的實現(xiàn)是，在進入系統(tǒng)的瀏覽器界面上，設置了登錄模塊，用戶輸入信息后，即可進入系統(tǒng)查看自己的登錄信息，同時，對于用戶信息管理等模塊的設計，均加入了相應的代碼，讓這些模塊順利操作.

系統(tǒng)的使用效果是，其投入使用后，改變了傳統(tǒng)的宿舍管理方式，用現(xiàn)代化的處理，加快了信息的處理效率，同時，也讓宿舍的管理更加規(guī)范，減少了影響宿舍管理安全的不穩(wěn)定因素，減少重復操作的出現(xiàn).

4 高校運用信息化人臉識別的思考

信息化人臉識別在高校中的運用，優(yōu)化了高校各方面的管理，減少了管理使用的成本，基本達到設定的預期目標，讓系統(tǒng)內(nèi)的多數(shù)功能都在實際管理中使用，保證技術順利應用，系統(tǒng)穩(wěn)定運行，體現(xiàn)出了信息化人臉識別的優(yōu)勢.但雖然其應用已經(jīng)有一定的成果，技術卻在不斷發(fā)展，研發(fā)的系統(tǒng)也有一些細節(jié)需要進一步處理，故人臉識別的運用，是保證每個功能之間的互為獨立，如果需調(diào)整某一個功能，應保證功能所在的模塊不會影響其他模塊，只需改動一個模塊即可.因此，信息化人臉識別在高校未來發(fā)展中的應用，是在現(xiàn)有使用技術的基礎上，根據(jù)本校的實際需求，加入新的技術與操作.即不論是高校使用的信息化人臉識別，還是其他行業(yè)人臉識別的使用，都會受光照、同臉型等因素的影響，而某些細微的差別用肉眼都無法辨別，同時，因為角度的問題，也會出現(xiàn)無法識別的情況，所以應增加技術的使用，讓其滿足不同的環(huán)境，以及實際應用的需求，即在人臉識別中，可加入遠距離識別和3D人臉識別，前者需要高校采用可遠距離識別的技術，且如果得到的數(shù)據(jù)信息不充分，可用技術及時修復，也就是用高清攝像頭代替USB攝像頭，此外對于3D人臉識別，是得到立體的人臉圖像，但其實際使用的可行性還有待分析.

也就是，未來信息化人臉識別技術的應用，應克服遠距離很難識別的問題，同時，加入3D識別技術，讓人臉識別更加高效，滿足高校提出的應用要求.

結語：高校信息化人臉識別的應用，是借助人臉識別的優(yōu)勢，把它應用在校內(nèi)管理的不同方面，以提高校內(nèi)管理的效率，把繁瑣的程序簡化，但這項技術的使用尚不成熟，很多問題還有待解決，因此，在高校未來發(fā)展的應用中，需完善各管理系統(tǒng)的建設，解決遠距離識別的問題，為校園管理帶來更多便利，使校園管理更加規(guī)范.