人臉識別技術在我司安防業務的應用項目

□ 鄧建林

人臉識別又叫人像識別、面部識別，是通過采集人的面部特征信息進行身份辨認的一種生物識別技術。該技術的核心關鍵點是看是否具有高超的算法能力，通過人工智能、機器學習識別、大數據、模型理論、專家視頻圖像處理系統等前沿科技，同時結合中間值處理能力實現快速、無感識別。目前人臉識別已經告別過去的傳統基于可見光圖像的人臉識別技術，因其在環境光照發生變化時，識別能力會急劇下降，從而造成應用效果大相徑庭。近年來迅速發展起來的是基于主動近紅外圖像的多光源人臉識別技術。它可以克服光線變化的影響，取得了卓越的識別性能，提升了識別精度、穩定性和速度方面的整體系統性能。以下介紹一下我司在某高校智慧校園建設解決方案中應用該技術的情況。

一、總體需求及解決方案

基于校方對系統功能的期望及實際應用需求，我們將系統主要分為三部分：學生活動管理、實驗室使用管理、安防管理。

學生管理活動中，用人臉作為標簽，打通學生在學校的所有活動場景。學生從入學報名開始使用人臉識別自助注冊，從而避免手工注冊帶來的錯漏，減免人力成本，同時也解決了學生排長隊注冊浪費時間的問題，提高了工作效率。刷臉進出宿舍樓，上課刷臉簽到，可通過大數據分析出經常不回寢、上課遲到、曠課的學生，及早對其進行教育，避免因小錯致大錯無法挽回的情況發生。考試時人證核實，可避免替考舞弊現象的出現，有效減少監考老師工作量，規范摒除人為因素的干擾。刷臉出入圖書館，可有效保護珍貴典藏書籍等十分重要的學校資源，及時阻止未經授權人員進入圖書館，降低學生各種安全風險。在食堂等校內消費場所進行刷臉交易，可以保障學生消費權益，避免食品安全問題發生，將分散的業務數據通過人臉匯聚，將學生所有行為數據匯總到數據分析平臺，實現學生軌跡分析、行為危險預警、以圖找人等功能，構建智慧學生管理平臺。

在實驗室使用管理中，為了保護實驗室內大量重要的實驗材料、科研設備，以及教師和學生的電腦設備和研究數據等，可以通過人臉識別技術對進出實驗室的人員進行考勤管理，通過重點區域門禁通行控制解決丟卡、冒用卡片帶來的風險，及時阻止未授權人員進入科研場所，重要設備器材使用授權則可確保資源被合理、正確、安全地使用，解決實際中經常出現的注冊者和使用者不一致的情況，避免糾紛和安全事件的發生。同時，基于人臉數據打通系統，可以實現統一的底庫管理和業務場景使用。

安防管理是針對傳統的視頻監控和門禁控制系統的不足提出的，是傳統安防系統的有效升級和補充。通過采用人臉識別技術進行訪客管理，對重點區域的人員通行管理，比如學校大門、宿舍、體育場館等設置黑白名單和陌生人識別，將教職員工、學生和其他經授權通行人員列入白名單，名單人員可直接刷臉通行，可提升使用體驗，避免忘帶卡的尷尬和冒刷風險；黑名單用于重點人員布控，學校內經常發生偷竊、故意傷害等違法犯罪行為，而校內范圍較大，所涉及場所又多，校內安保部門和公安機關掌握著犯罪嫌疑人的相關資料，卻無法及時發現和處理，通過在關鍵區域架設動態黑名單識別系統，布控黑名單人員，可及時發現黑名單人員的行蹤，便于阻止和抓捕，預防和防范風險；陌生人識別，是在學校重點區域如重要實驗室、涉密場所等嚴格控制準入權限，通過人臉識別系統對白名單之外的人員進行預警，避免非授權人員進入，可作為白名單識別的有效補充，確保重點區域的訪問人員合規。

二、技術原理與實現

從技術上來講，人臉識別比對類型可分為分核實式（即1對1）和搜索式（1對多）兩種。1對1解決的是自然人和證件信息是否匹配的問題，從而明確“你是不是你”。1對多是在N張底庫中，識別照片或者視頻中的人是誰，解決的是“你是誰”的問題。根據比對照片來源的不同，分為靜態1∶N（照片和底庫比）、動態1∶N（視頻流和照片比）兩種方式。因此系統從這一原理出發，構建應用于全校的人臉識別系統和進行統一的庫底。通過設備和識別結果管理，便于數據收集、分析和應用，系統將分為四層：前端設備層、算法識別層、底庫數據層和業務應用層。

系統總體邏輯結構

其中，最底層的前端設備層，根據不同的識別方式而選擇不同的產品形態。比如高清人臉槍機，其特點是實時視頻流處理速度快，可應用于電磁門門禁、黑名單布控、陌生人提醒；門禁控制器可應用于閘機和電磁門通行；人證核驗設備可應用于考試身份驗證、自助設備身份校驗等場景；前端面板機可實現前端抓拍和后端識別區域應用，比如實驗室、圖書館、教室、會議室門禁等；移動設備可在移動考勤、結果展示上進行使用；結果顯示設備則是將考勤彈窗、識別結果顯示出來。

算法識別層根據識別模式分為：①1∶1識別，識別服務器在學校集中部署，前端為抓拍一體機，主要應用于人證核驗、自助設備場景；②靜態1∶N識別，集中部署識別伺服器，在考勤、pad門禁安裝前端抓拍機等；③動態1∶N識別，在閘機、槍機門禁識別安裝，為直接快速處理視頻流將識別服務器靠近攝像頭附近部署，以避免網絡延遲帶來的問題。

底庫數據層主要包括底庫數據、識別結果數據。底庫數據根據需要進行分組，比如按照宿舍樓、班級、學院、上課排班、實驗室等分組，用于確定識別范圍。底庫數據的精確度直接影響到整個系統的運行效率和識別度，所以系統部署初期的數據錄入工作十分關鍵。識別結果統一匯聚管理，便于進行學生行為數據分析，識別結果經過算法識別層獲取而來，如果說底庫數據層是心臟門的話，算法識別層就成了大腦或者CPU。

業務應用層是面向具體場景、由具體用戶使用的業務應用系統，一般與現有業務系統交互，實現某一業務功能，如報表查看、數據分析、底庫管理邏輯等。因此我們將業務主要分為學生宿舍通行、教室上課考勤、自助終端機、考試人證核驗、行為軌跡分析、行為風險預警、實驗室通行考勤、重要設備授權、安保通行管理、陌生人告警、黑名單布控等多個子系統和功能模塊。以宿舍管理子系統為例，其業務層包括宿舍人員管理、宿舍人員通行記錄查看、歸宿人員報表查看、陌生人告警等模塊。為了便于Web網站和移動App的接入，我們還預留了二次開發接口與數據交互端口，同時在校方要求下系統也將在授權協議下與第三方系統展開互動交互。

三、系統設計思路及總結

計算機網絡技術高速發展的今天，它不僅給人們的工作、生活帶來了深遠影響，更改變了人們的溝通交流方式，與此同時也將各領域的數據交互技術引向了一個新的領域。該系統的建設充分利用了現階段高速發展的網絡技術，將各子系統接入網絡，實現了各子系統之間的數據共享，讓各個單獨的子系統組合成為一個有機的整體，為大數據應用提供底層基礎。考慮到學校的實際情況及其特殊性，我們認為智能化管理服務平臺建設要本著先進性、實用性、經濟性、成熟性、開放性和可擴充性的原則，使系統可靠、技術成熟、功能實用、方案先進、保密性強、思路創新成為現實，為學校建成能夠代表當今先進水平的管理服務平臺。