人臉識別技術在校園中的應用

吳其非

（首都師范大學附屬中學，北京，100048）

0 引言

隨著人工智能時代的來臨，人臉識別技術開始逐漸進入人們的日常生活中。目前可以通過識別人臉特征點或使用機器學習等先進技術來實現人臉識別，現代的人臉識別技術可以高效地實現人像面部的匹配識別，并且能夠達到較高的準確性，在刷臉支付、身份認證等方面已經有了極廣泛的應用。同時，校園作為學生，特別是未成年人的聚集處，承擔著為社會提供人才的重要使命，在安全和效率方面是社會關注的要點和重點。但傳統的校園管理方式，在人員識別方面主要依靠人力和證件卡方式，效率不高且易被仿冒，既不安全也不準確，在營造方便且安全的校園方面有著較大的改進空間和改進需求。

通過使用人臉識別技術，可以在校園的各種應用場合中保證較高的安全性和準確性。校門和寢室入口的安保工作是校園安保的重中之重。傳統的安保方法通常是用磁卡或校服對學生進行識別，但這種方法容易偽造，只認磁卡或校服而不認人的情況使這種方法難以保證安全性，在人流量較大時磁卡認證更是容易造成過長的等候時間。而人臉識別技術可以通過識別難以偽造的面部特征，高效地識別并認證學生，對應性好，且不需要額外攜帶證件等物品，減少因為未帶證件而引起的不必要的麻煩。最后，面部識別具有普適性，不需要事先與被檢測者聯系，可以實現傳統方法難以做到的黑名單功能，在已知的犯罪人員進入相對開放式的校園時能夠及時報警，從而使校方掌握校內人員情況。

1 人臉識別技術的簡介

人臉識別技術是一種通過計算機算法實現的對包含人臉圖像的圖片中的進行識別的技術。近年來，隨著攝像設備的普及和人臉識別技術的快速發展，人臉識別技術獲得了極大的發展，開始由實驗性技術逐漸轉變為一項應用性技術。

■1.1 人臉識別的發展歷史

自動的人臉識別技術早在1965年左右就作為一個單獨的研究方向被提出。當時主要使用的辨識方法是較為直觀的對面部的幾何結構、五官的位置關系進行的分析。但該種方法局限性較強，面部表情、姿態的變化均可能對識別結果產生較大影響。這種基于面部特征的方法雖然在極端受限的情況下的識別方面有了一定的成果，但實用性不強。

在1991年，著名的“特征臉”算法提出，從此人臉識別技術開始了快速的發展和進步。該算法第一次引入了基于統計的方法，極大地提高了算法的準確性。隨后運用類似思路的Fisherface線性判別分析方法等技術將這一思路發揚光大。

在1998年以后，人臉識別技術的研究重心逐漸轉向了在環境不理想或對象不配合時的人臉識別以及在較大數據庫中的人臉識別等實用性更強的問題。在這樣的大環境下，真正實用的、商業化的人臉識別技術開始了快速的發展，并有了一批較為成功的實踐。

■1.2 人臉識別現狀

如今，人臉識別技術已經達到了非常高的精度。利用大數據和深度學習算法，現今部分優秀的算法在一些特定的數據集中已經可以超越人類的識別準確率。如谷歌的FaceNet系統在使用人臉檢測算法對齊人臉后，已經可以在人臉比對數據集（LFW）上達到最高99.63%±0.09的正確率，而與此相比，人眼在同一數據集上正確率大約只有97.5%。可以看出，在一些特定的情況下，特別是圖片較清晰、人臉完整的情況下，自動的人臉識別正確率已經高于人類。

同時，在效率方面，如今在網絡上可供調用的在線API速度可以達到300ms每張，同時達到99%左右的準確率。對于校園中簽到，食堂買飯等校園情境來說已經遠超傳統方法，足夠滿足日常使用。

2 人臉識別在校園中的應用

如今人臉識別具有諸多優點，在安保等領域已有初步成效，而學校作為安保的重中之重，正需要優秀的安保系統作為保障。所以在校園中應用人臉識別技術便成了順應時代潮流的智慧之選。同時通過人臉識別技術還可以縮短校園中簽到、借閱圖書等行為的耗時，減少相關工作人員的工作量。人臉識別技術可以極大地優化校園各項活動。

■2.1 人臉識別具體應用方向

首先，由于人臉形象的難以偽造和每個人面容的特殊性，人臉識別在身份檢測方面有著廣泛且可靠的應用。在開放式學院，如大學之中，如何有效地識別學生與外來人員是一個十分重要的問題。特別是當今社會環境下，校園犯罪日益增長，如不能有效而穩定地保證校內外人員的區分，學生的安全也就無從談起。所以學校可以借助人臉識別的安全性與準確性的特點，阻止未經許可的人員進入。例如在宿舍出入口等只允許學生進入的場所可設置人臉識別閘機，從而做到準確檢測，防止社會人員混入，造成安全問題。通過記錄學生出入時間還可以及時發現學生長時間未歸或未出宿舍等可疑情況，及時向管理者做出提醒。同時還可在校門出入口等地進行實時監測，利用人臉監控預警系統，對出入人員進行初篩，通過設置黑名單進行提前預警，進一步防范危險人群在校園中造成安全隱患可能。

其次，高效的人臉識別相關應用還可以優化許多其他校園活動。如食堂買飯、圖書館借書等日常活動，都可以通過人臉識別快速完成，從而擺脫磁卡，這樣既節省了等待時間，又可以避免忘帶證件的尷尬或者補領證件的麻煩，從而提高效率，減少日常瑣事對學生寶貴學習時間的浪費。而像課堂簽到等學校的日常事務也可以通過人臉識別進行巨大的優化。通過人臉識別簽到系統可以有效地防止大多數由他人代簽到的情況，這樣可以保證學生本人到場，同時在教室出入口設置人臉識別監測也可以避免學生在簽到后中途離開的情況。而高效的人臉識別還可以解決簽到時間長，效率低下等問題。通過結合其他信息技術，可以高效的完成學生的課程調整記錄和到場情況的統計，還能確定每名學生到達時間，從而更精確地掌握學生的學習情況。而且，通過人臉識別系統簽到的結果可以便捷地導出為數據文件，消除了數據錄入的繁重工作，能極大地節約教職人員的時間。

■2.2 人臉識別在校園中的實際應用情況

在校園中，人臉識別作為一種現代化技術，已經開始了一些實驗性的應用，如在部分大學的圖書館，研修室等地設置的人臉識別設備已經開始投入使用，并收到了良好的成效。例如在2017年大學新生報道時，有一部分大學就開始使用了“刷臉注冊”，即通過人臉識別技術完成學生身份注冊，這種做法極大地減少了學生報到時的流程，快速完成注冊。這一方法簡單明晰，易于學生操作。同時避免了新生因為不清楚操作流程而造成的信息填寫不全等問題，從而使報到注冊過程變得簡單高效。同時在宿舍樓、食堂、圖書館等場所設置人臉識別裝置的學校也日益增多，人臉識別正在逐漸地融入學校日常活動的各個角落。

3 結論

作為人工智能時代信息技術發展的成果之一，人臉識別在校園中有豐富的應用。無論從效果上還是效率上，人臉識別相關技術都優于傳統方法。通過合理地運用人臉識別技術，可以更好地保障校園安全并提高效率。未來還可以考慮將人臉識別技術運用于校園監控設備獲得的監控視頻分析上，利用校園中豐富的監控設備，對校內以及校外人員進行實時監控，并可結合人臉面部的情感分析，盡早排除安全隱患，從而可以將校園中的安全風險降到最低。在考試時還可利用教室內攝像頭監考，減小監考員監考壓力并減少疏忽，避免代考、替考情況的發生，維護更公平的考試環境。通過人臉識別后繼續對人臉面部信息的進一步分析可能是人臉識別的下一步發展方向，也希望各學校能緊跟時代發展浪潮，借助科技的發展提升自身教育教學質量，做好校園建設，打造更好的校園學習、生活環境。