人臉識別技術在鼓浪嶼景區中的應用探索

呂瓊藝

（廈門海洋職業技術學院，福建 廈門 361012）

0 引言

廈門作為中國最美的熱門旅游城市之一，其鼓浪嶼作為核心旅游景點早已名聞中外。這個“中國最美五大城區”之首不僅是國家級風景名勝區、國家 5A 級旅游景區，其作為“國際歷史社區”于2017 年 7 月 8 日被列入世界文化遺產名錄。歷史的印證、公眾的贊美從來都不是沒有依據的，因此隨著申遺的成功，鼓浪嶼登島人數日益攀升，鼓浪嶼門票銷售數量同比增長了18% ，船票銷售數量同比增長更是超過了34% 。廈門旅游管理部門雖對門票日售量做了限制，但每逢節假日，日登島人數即可達5 萬余人。然而鼓浪嶼門票的熱銷、旅游人數的劇增往往不是意味著旅游GDP 的增長，也不是代表著鼓浪嶼旅游熱情的高漲，而更多是各種思考：1.門票數量緊張，票販乘機倒把；2.本地市民或外地人持廈門社保卡乘船上島擺攤占道、販售假煙、乞討、算命等；3.野導叢生，矛盾糾紛頻發，擾亂導游行業規則，影響鼓浪嶼景區形象；4.門票丟失事件頻現，門票管理有待完善；5.兒童老人走失時有發生，游客上島安全無法得到保障……，諸多問題呈現的不僅僅是景區管理、公安等部門管理不到位，更是游客體驗感的缺失，還是景區的服務質量大幅下降。因此結合現代科學技術針對鼓浪嶼景區管理現狀研究智慧景區管理解決方案非常重要。

文章將結合人臉識別技術提出人臉售票、人臉乘船、人臉觀景、人臉購物、人臉住宿等綜合性景區管理解決方案，可大大改善鼓浪嶼景區管理現狀、增強游客體驗感、保障游客人身與財產安全、提高鼓浪嶼景區的服務質量、提升鼓浪嶼景區的品牌效應。

1 人臉識別介紹

1.1 技術背景

人臉識別技術是一種利用人的臉部圖像特征進行身份識別的生物識別技術，需要提前通過信息采集設備采集人臉圖像特征信息數據進入人臉識別系統數據庫，然后在前端識別終端利用人臉識別算法對各種應用場合的人臉進行檢測與識別，人臉檢測完成對實時獲取的人臉進行檢測與定位，而人臉識別將實時獲取的人臉與數據庫中的人臉信息庫進行搜索匹配，利用相應匹配算法計算出識別結果，并將匹配結果輸出，系統根據輸出的匹配相似度完成身份識別。

人臉識別技術應用在鼓浪嶼景區管理上，能最大限度地確保游客身份真實性，助力景區安全管理與消費管理，其基本流程如圖1。

圖1 人臉識別流程圖

1.2 人臉識別流程

1.2.1 人臉檢測與定位

人臉檢測是人臉識別的先前階段，其相關算法也較為繁多。其檢測過程大致如下：首先將有臉以外的窗口圖像用計算量較小的特征快速過濾掉，再用相對復雜特征（如直方圖特征、顏色特征、模板特征、結構特征及Haar 特征等）計算方法篩選有人臉的窗口，從而快速精確檢測出人的正臉。檢測過程需要根據不同的業務應用場景設置最小人臉尺寸、搜索步長、金字塔縮放系統等。人臉定位需要在檢測到的人臉部位選取N 個特征點，N 值越大，人臉定位越精細，其計算量也越大。因此N 的取值需要兼顧精確度和計算效率。

1.2.2 人臉圖像預處理

人臉檢測與識別結果往往不完美，可能會受到各種干擾與限制，如光照問題、清晰度問題、角度問題等，因此需要對人臉的圖像做灰度校正、噪聲過濾等預處理。其具體的預處理過程大致如下：首先獲得位置端正的人臉圖像；其次改善人臉圖像質量，即對人臉圖像做增強處理，使人臉圖像更加清晰、更方便計算機識別與處理；第三，做歸一化處理，即通過人臉尺度歸一化，平面人臉旋轉矯正（歪頭），深度人臉旋轉矯正（扭臉）等解決人臉尺度變化和人臉旋轉問題。

1.2.3 人臉圖像特征提取

人臉圖像特征提取在一個實際的人臉識別系統中也是至關重要的，通過特征提取可以針對模式獲取最具鑒別性的描述，使此模式的特征最大程度區別于彼類人。人臉圖像特征包括視覺特征、像素統計特征、變化系數特征、代數特征等，其提取方法較多，較傳統的有基于幾何特征、模式匹配、子空間分析、神經網絡等，以幾何特征提取方法為例，其主是將人臉的下巴、鼻子、嘴巴、眼睛等局部的幾何描述及結構關系描述作為識別人臉的重要特征進行提取。這些重要特征在人臉識別過程中與人臉信息庫進行比對，完成身份識別過程。

2 人臉識別技術在鼓浪嶼景區中的應用

2.1 刷臉購票

圖2 刷臉購票流程

鼓浪嶼景點購票主要有2 種方式，分別為網上購票和現場柜臺購票。刷臉購票泛指現場柜臺購票。現場購票時，首先使用身份證進行登記，并在人臉采集裝置對購票人進行人臉采集，采集信息經處理后存入人臉信息庫中，然后在購票軟件中選擇刷臉支付，并輸入與微信綁定的手機號碼進行驗證碼驗證，面對購票終端設備屏幕上的攝像頭，系統自動檢測識別獲取用戶面部信息并將面部信息與人臉數據庫及微信賬戶相關聯，從而實現“刷臉”快速購票。針對網上購票的游客，在景區入口處也需先進行人臉采集登記方可進入景區。

2.2 刷臉乘船

圖3 刷臉乘船流程

游客到達鼓浪嶼景區，需要從東渡郵輪碼頭、廈鼓碼頭、海滄嵩嶼碼頭等乘船進入。在每個碼頭入口處部署無感式人臉識別檢票系統，只有已經做人臉與身份登記并購票的游客才能通過人臉道閘，進碼頭乘船。未登記或未購票者將拒之門外。通過刷臉才能乘船，有效阻止被列入黑名單的人員（如擺攤占道、販售假煙、乞討、算命、野導、犯罪份子等人員）進入乘船，或者對其進行信息預警，實施行為軌跡跟蹤與監視，確保景區環境安全有序。

2.3 刷臉觀景

圖4 刷臉觀景購票流程

鼓浪嶼景區各個收費景點處設立景點檢票系統，游客進入景區需先經過檢票閘機系統，購通票的游客不需要出示門票或者證件，只需要通過人臉檢票系統查詢游客購票與身份信息，確認是通票游客，閘機放行；未購通票的游客需要另行購票，購票時只需要刷臉即可關聯微信支付平臺，游客只需確認人臉支付金額，完成支付后即可打開閘機進入景區觀景。

2.4 刷臉購物

圖5 刷臉購物流程

景區購物一直是景點經濟產業鏈的重要支撐，鼓浪嶼小吃、特產、酒店消費等不需要現場支付，只需要刷人臉即可支付，無需現場支付、無需手機微信或支付寶支付，方便快捷。通過人臉支付軟件亦可統計景區游客消費類型、消費數據、游客消費心理、消費價格等進行分析，從而規范景區購物環境、保障景區購物安全，并可對景區經濟發展規劃提供參數數據。

2.5 刷臉住宿

鼓浪嶼民宿風采是島上的一大特色，其美麗的海上風景與別具一格的設計吸引諸多游客過夜住宿。而游客住宿安全管控一直是公安部門的一大問題。刷臉住宿徹底解決了這一難題。游客入住登記時，需要采集人臉信息，并與購票時已登記的人臉信息相比對，對比成功才可登記入住，登記不成功將被拒絕登記，同時平臺將立即告警，聯動公安部門進行及時監控。

圖6 刷臉住宿流程

3 人臉識別技術應用中存在的問題及初步解決方案

人臉識別在景區的應用技術已趨于成熟，各種應用探索不斷取得突破，但應用過程中仍有諸多問題亟待解決。具體如下：

一是人臉檢測過程中，游客戴著墨鏡、帽子、口罩、撐傘等現象影響人臉識別的正確率。

二是人臉識別系統雖然能實現上述諸多功能，但無法預防正常游客實施犯罪或者自我傷害。

三是人臉識別技術仍無法通過識別游客喜好智能規劃旅游路線。

針對上述問題，目前的解決方案如下：

一是人機結合。在游客人臉檢測過程中，需要有相關工作人員進行配合，人為排除游客戴著墨鏡、帽子、口罩、撐傘等行為。

二是人工智能與大數據分析。即利用人工智能與大數據分析算法對游客犯罪、自我傷害等臉部表現、心理表現進行檢測分析判斷，若出現異常系統立即告警并聯動公安部門引起關注。

三是平臺整合。尋求第三方智慧旅游平臺，將人臉識別技術與智慧旅游平臺合作，通過人臉信息庫及公安部門身份登記信息識別游客平時的喜好，并進行跟蹤分析改進及完善，同時在平臺上針對這些喜好為游客推薦多個旅游路線供選擇。

4 結束語

本文將人臉識別技術應用在鼓浪嶼景區管理中，介紹了刷臉購票、刷臉乘船、刷臉觀景、刷臉購物、刷臉住宿等5 個應用場景，并設計出5 個場景應用流程，可為鼓浪嶼景區管理提供人性化、方便快捷、安全、體驗感十足的旅游環境，為游客提供高質量的服務。 但是，人臉識別技術在景區的應用過程中，仍存在不少問題，在一些應用場景需要人機結合才能正常使用，對游客犯罪及自我傷害等還無法進行預測，也無法對根據游客喜好進行旅游線路規劃，體驗感無法達到最佳。因此，如何利用人工智能與大數據分析算法來解決這些問題，將是我們下一步研究的方向。