基于人臉識別技術的學生公寓門禁系統研究

王晨 河北對外經貿職業學院

一、高校學生公寓管理系統中存在的普遍問題

目前，很多高校學生公寓管理系統使用“校園一卡通”驗證身份，這就帶來了很多問題。第一，學生一定要隨時隨地攜帶一卡通，然而學生會因為一些原因無法攜帶，這就給學生帶來了不便；第二，無法避免有人偽造卡片或者借用其他人卡片“蒙混過關”的行為，給公寓管理造成隱患；第三補辦卡片步驟繁瑣，辦卡效率低下，受到服務器和網絡的制約因素很大。

二、人臉識別技術的內涵

人臉識別屬于生物特征識別的范疇。過程共有五個基本步驟，先由人臉采集單元對圖像進行采集，然后搜索該圖像，確定有無人臉包含其中，如果人臉包含其中，就應用設定好的規則設法獲取臉部特征，然后把獲取到的特征對比數據庫中存在的臉部特征，確認該特征是不是屬于數據庫中的成員的特征，并確認是哪位成員的。本文所提出的學生公寓門禁系統，對傳統的基于閘機通道的管理系統進行了改進，整合了人臉識別技術，也集成了射頻卡識別技術和WIFI探針技術。將面部特征、校園卡和設備識別整合到一起，這樣做能夠提升閘機系統的安全性，而且通過整合校園卡信息與手機MAC地址信息，將搜索范圍進行了有效的縮小，這就能夠極大地提升搜索速度。通過和消防警報系統的連接，一旦發生火災等安全事故，宿舍閘機將會開放，使人員快速撤離。

三、基于人臉識別的學生宿舍門禁系統設計

（一）總體設計

本文設計的學生宿舍門禁系統在軟件架構方面應用了目前使用較多的三層架構。采用C/S結構，在管理客戶端實現業務邏輯和模型訓練。1.表現層。表現層顯示用戶操作界面。管理員能夠在表現層查看系統運行狀態、查詢數據以及參數設定等。2.業務邏輯層。在本層，最基礎的存儲邏輯被組合后，生成業務邏輯規則，根據實際需要，系統的各項功能在此實現。該層為系統的核心，實現身份驗證算法。3.數據訪問層。該層與數據庫連接，數據查詢和任務編輯均在本層實現。

（二）系統組成

系統由三部分構成，分別為服務器、管理客戶端、手機客戶端。使用的設備有通道閘機、讀卡器、網絡攝像機、工控機、應急開關等。1.服務器。所有用戶的數據都由服務器管理和提供存儲，服務器還可以驗證管理員的身份，把手機端上傳來的用戶數據信息收集起來，把這些信息傳給客戶端，并能夠對客戶端的數據進行更新，也能夠收集來自客戶端的用戶通行記錄，以備具有高權限的管理員查閱。2.管理客戶端。管理客戶端的控制平臺采用性能強大的工控機，該設備具有優秀的存儲功能和運算能力，本地數據庫采用MySQL。在客戶端顯示用戶操作界面，隨時監控人員出入。宿管員能夠在操作界面里選擇查詢所在宿舍的歷史出入記錄和學生信息。在客戶端，由讀卡器負責抓取學生校園卡的信息，由監控攝像頭抓取通過人員的臉部信息，由WIFI探針抓取與閘機臨近的手機中的MAC地址信息，將這些信息按規則整合后，用于驗證通過的人員的身份，進而判斷是不是需要開啟閘機讓人員通過，本系統就是靠這種方式管理控制人員出入宿舍。人臉識別模塊同樣位于客戶端，主要完成面部圖像的導入、特征查找、面部信息庫分類編碼和人臉特征識別的實現。客戶端還定期將通過閘機的用戶信息和通過信息上傳至服務器，并且可以下載來自服務器的本棟樓人員信息。3.手機客戶端。發送通知信息以及接收用戶的信息是在手機客戶端完成的。使用微信公眾平臺開發本系統，當用戶掃描二維碼或者關注微信公眾號之后，便可以將自己的照片、學號信息、所在宿舍樓信息以及手機的MAC地址信息上傳至服務器，由服務器按一定的規則將這些信息整合后，發送給相應的宿舍樓客戶端，用來驗證用戶出入宿舍樓。除此之外，宿管員可以使用手機客戶端給用戶發送有用的通知，例如水電維修通知、衛生檢查通知、訪客到來通知、失物招領通知以及晚歸提醒通知等等。

（三）軟件開發平臺搭建

采用MVC模式對軟件進行設置，以實現界面顯示與數據庫操作的分開，數據庫與界面顯示的變化通過控制器來實現。應用VS+QT+MYSQL作為本系統的客戶端管理軟件設計工具，開發平臺為Qt4.8.0，通過MYSQL來實現數據庫的開發和管理。

本文的客戶端管理軟件設計工具采用VS+QT+MYSQL，在Visual Studio2010下搭建Qt4.8.0作為開發平臺，數據庫開發和管理通過MySQL來實現。

（四）身份認證方式

身份認證方式是本系統的重要組成部分，本系統要求監控系統中拍到的頭像要和證件一致。證件包括校園一卡通和身份證兩種，任何一種都可以證明身份。身份證通過綁定手機MAC地址來實現認證，一卡通則可以通過讀卡器識別。采用這種方式，主要有以下三種原因：

第一，多種認證方式保證了系統的安全性。第二，通過綁定人臉圖像和手機MAC地址可以在一定程度上縮小搜索范圍，提高搜索效率。第三，多種認證方式可以保證在有特殊情況無法認證的時候，保證通過其他的方式進行認證，這就提高了認證的效率。

結束語：對我院大多數同學而言，大多數時間是在學生宿舍中度過的。作為我院重要的基礎設施，學生宿舍的安全就顯得十分重要。本文所提出的高校學生公寓門禁系統，實現了多重身份認證，既確保了宿舍的安全，又保證了管理的效率。可以為學校管理者提供參考。