人臉識別技術在圖書館的應用研究

韋俊旭

(廣州南洋理工職業學院，廣東 廣州 510900)

0 引言

人臉識別技術在不斷優化與創新下，相對于人眼其精確度更好，使得人臉識別技術在當前多個領域中得到了廣泛的應用，甚至通過對人臉識別技術的合理應用，實現了多種現代化智能產品。而在圖書館中，通過對人臉識別技術的有效應用，為實現智能圖書館奠定了良好基礎，同時可以為客戶提供個性化服務，促使圖書館實現精細化管理與服務。

1 人臉識別技術發展概述

1.1 人臉識別技術簡介

人臉識別主要就是基于人的臉部特征信息，對個人身份進行識別的一種識別技術，通過攝像頭對人臉圖像信息進行收集，對圖像中的人臉進行自動檢測，對圖像人臉跟蹤，進而實現人臉識別，也被稱之為面部識別與人像識別。計算機自動化人臉設備技術在20世紀中期，就受到了許多科研人員的關注，通過不斷研發，人臉識別技術得到了全面的優化與創新[1]。人臉識別技術由最終的幾何特征，逐漸轉變為“人造特征”，最后在數據驅動的作用下，實現了智能化人臉識別。目前，通過引入深度卷積神經網絡，人臉識別技術實現了全面突破。其精確度得到了全面提高。現階段，人臉識別系統在對人臉進行全面掃描的過程中，正確識別率超出了 99.5%，而人眼在同等條件下，對人臉進行識別的過程中，正確率僅僅達到了 97.2%，這也說明了目前人臉識別準確率已經全面超出了人體肉眼。人臉識別技術在應用的過程中，主要在三個不同方面進行了應用：（1）1∶1認證，也就是通過對人臉掃描，可以提供準確的證件信息，在實名制方面應用較為廣泛；（2）1∶N認證，該認證方式主要就是判斷個體成員，是否是群體當中的一員，經常用于人員出入管理中；（3）活體檢測，也就是確定真人業務操作，一般應用于賬務的授權許可方面[2]。

1.2 人臉識別技術優勢

人臉識別屬于生物識別技術之中的一種，生物識別技術在應用的過程中，不需要攜帶任何一種驗證介質，而且具備測量快速、準確的特性，在互聯網用戶信息安全中較為適用。目前，市場中主流的生物識別技術包含了指紋識別，人臉識別、靜脈識別與語音識別技術等，人臉識別技術相對于其余生物識別技術，其易用率更高、準確率更高，具有穩定較好等優勢，而且人臉識別技術的應用成本也相對較低，這也使得人臉識別技術在目前的市場中，得到了廣泛的應用[3]。

目前，生物識別技術在市場中的應用范圍越加廣泛，同時也可以看出不同的生物識別技術優勢也是不同的。在市場中，指紋識別技術應用最為廣泛，而且應用成本較低，但在目前正處于下滑趨勢。語音識別技術由于檢驗準確率相對較差，所以在當前市場中應用范圍較窄。靜脈識別技術由于在應用過程中，不僅成本較高，而且實際應用相對較為繁雜。人臉識別技術在公共場所中應用較為廣泛，而且所需要的成本相對較低，目前在市場應用中，正處于全面增長的狀態。由此也可以看出，在生物識別技術全面發展中，人臉識別技術逐漸代替指紋識別技術與語音識別技術，所以，在圖書館建設中，要想確保圖書館管理以及服務水平全面提升，采用人臉識別技術是當前圖書館管理改革的首選方案[4]。

1.3 人臉識別技術的市場前景

根據國際權威市場相關咨詢結構的調查數據信息可知，全球人臉識別技術在市場中的應用范圍會逐漸增加，在2017年，人臉識別技術市場值超出了40億美元，預計在2022年，人臉識別技術市場值將會超出80億美元，復合增長率會達到15%左右，在市場中具備著良好的發展前景，根據研究院的相關調研報告，人臉識別技術在各大企業中的考勤以及門禁領域中發展較為廣泛，占據總市場的45%，而且在安全防范領域中，對于人臉識別技術的利用更加廣泛，占據了市場總值的30%左右。而且通過對人臉識別技術的應用，實現了各種智能化產品，在市場價值占比中超出了47%。因此，我國國內一些研究學者，對于人臉識別技術深入研究，而且通過對人臉識別技術的不斷應用與創新，為圖書館引進人臉識別技術提供了可行性方案[5]。

2 人臉識別技術在圖書館的應用

2.1 智能門禁系統

在圖書館管理中，讀者在進入圖書館館內，需要提前做好身份檢驗，同時對人員信息進行記錄，一部分圖書館設置了門禁系統，讀者在做好身份登記后，需要通過刷卡進入圖書館中，并對讀者以及圖書館工作人員的進出進行記錄。該管理方式在實際的應用中，存在著許多弊端，如果門卡忘記丟失，則無法進入到圖書館中，甚至一些門卡被他人利用，導致信息登錄出現錯誤，發生一些不必要的糾紛問題。

而通過對人臉識別技術的應用，傳統門禁系統則會逐漸形成智能化系統，可以有效規避門卡丟失等問題，同時讀者在進入圖書館中，通過人臉識別即可進入圖書館館內。在人臉識別技術的應用下，圖書館門禁系統會自動控制門鎖的開關，可以對圖書館入館人員身份信息進行詳細記錄，同時，圖書館管理工作人員無論是工作考勤還是簽到，都可以通過人臉識別系統實現，對提高圖書館管理能效具有重要作用，同時也能為讀者提供精細化服務[6]。

2.2 智能借還系統

傳統圖書館在圖書借閱的過程中，大部分都是以信息卡為主，在圖書借閱或者歸還的過程中，需要事先刷卡，才可實現圖書借閱或者歸還，該方式不僅繁瑣，而且存在著許多漏洞，甚至圖書在遺失后無法歸還時，借閱人不可再次借閱圖書，而且還需要承擔圖書丟失責任，這對圖書館管理工作的有效開展，帶來了一定的問題。

而通過對人臉識別技術的應用，可以實現智能化自助借還系統。通過非接觸式自動識別技術（RFID），對書本信息進行掃描、保存后，讀者可以通過人臉識別，對所要借閱的圖書進行選擇即可，而且圖書館可以實現無人管理，甚至實現24小時全天開放，不僅為讀者提供便利，同時也能夠減少人力成本投入，提高圖書館管理工作效率。

自助借還系統在人臉識別技術的應用下，實現了以下幾大功能（1）智能化借書功能。借閱者通過在主界面中，點擊“借書”功能，選擇所借閱的圖書后，通過人臉識別就可以完成借書功能，隨后將所借閱的圖書放置于“圖書感應區”，系統對圖書信息進行讀取后，借閱人點擊“確認借閱”后，則完成借書；（2）智能化還書。借閱人在還書的過程中，將書本放入“圖書感應區”，點擊“還書”功能后，進行人臉掃描，系統在讀取信息后，可點擊歸還，完成還書操作；（3）查詢。讀者在進入圖書館后，在尋找所需的圖書過程中，可以直接在系統的主界面點擊“查詢”，通過人臉識別，就可以對讀者的借閱信息進行查詢。

2.3 智能座位管理系統

目前，圖書館中雖然有大量的空余座位，但是在讀者數量眾多的情況下，一些讀者難以尋找到合適的位置，為了有效解決該問題，可以在座位管理系統中，通過對人臉識別技術的使用，實現智能化座位查詢，讀者在進入圖書館館內后，可以在系統中進行人臉掃描，系統獲取讀者個人信息后，可以對座位進行預約或者查找合適的位置，同時可以對圖書館進行實時監控，避免不法分子進入圖書館館內。另外，在預約座位的同時，還需要對讀書時間范圍進行選定，避免出現占座、搶座的情況發生，如果讀者在預約后，連續失約次數超出3次以上，則禁止該讀者進入圖書館，給予一定的懲罰措施，確保公共資源的合理運用。

2.4 行為采集與信息推送

人臉識別技術可以與手機 APP 客戶端進行結合使用，實現圖書館資源共享。讀者在人臉掃描后，進入圖書館中，可以根據系統識別，對讀者身份以及讀者登錄的APP進行連接，同時可以為客戶推動圖書館相關活動以及相關服務等，讀者可以對圖書館中的各項圖書信息進行快速查詢，以便找到自身所需要的圖書。同時，圖書館管理系統會根據讀者的需求，定期做好數據信息統計，從而對圖書館的圖書布局進行科學規劃。讀者在進入圖書館自動服務區域后，會由圖書館管理系統向讀者手機APP推送相關的內容，以便為讀者提供優質化服務。此外，讀者在借閱讀書后，達到借閱時間時，圖書館管理系統也會自動向讀者手機APP推送消息，確保讀者可以及時歸還圖書，加強圖書館管理水平的同時，可以為讀者提供良好的服務。

2.5 圖書館安全管理

圖書館由于人員流動性較大，不僅增加了圖書館管理難度，而且經常會出現圖書丟失情況，造成經濟損失，人臉識別技術應用后，外來人員不可隨意進入圖書館館內，同時對入館人員的身份信息會進一步核實。圖書館管理人員也能夠全面監控圖書館館內的人員流動情況，避免讀者個人物品丟失或者丟失物品冒領情況，維護讀者個人權益的同時，也提高了圖書館安全管理水平[7]。

3 人臉識別技術在圖書館的實際應用

3.1 需求分析

對于人臉識別技術而言，其本身很難形成一項單獨技術進行運用，必須融合其他產品，才能發揮出良好的技術價值。因此，將人臉識別技術應用在圖書館中，可以充分發揮出良好的應用價值。人臉識別技術作為一種驗證身份的技術手段，需要充分融合到圖書館的服務系統內部，提高圖書館服務管理的智能化水平。所以，在圖書館中運用人臉識別技術必須構建完善的方案設計。目前，我國人臉識別技術的研究已經衍生出20余種創新技術，但應用最為廣泛的要數門禁系統與人臉識別技術的融合，同時該技術產品也與圖書館最為契合。最早的人臉識別門禁系統應用是在我國電子科技大學的圖書館內，通過智能門禁的識別改變以往的射頻卡門禁系統。將人臉識別技術應用圖書館門禁系統的應用，主要包括圖書館入館系統、圖書館主樓以及副樓的員工通道、圖書館研修室。人們也不斷探索人臉識別技術在圖書館的借還書系統內部融合，實現刷臉借書與還書驗證[8]。

3.2 人臉識別技術的產品考察

將人臉識別技術應用在圖書館中，還要關注人臉識別技術產品的性價比和成熟度，人臉識別技術作為一項全新的技術產物，在圖書館中的應用考察應該過多地關注人臉識別技術產品的成熟水平，通過人臉識別技術成熟度、產品制造成熟度以及使用效果成熟度進行綜合評價。

首先，在技術成熟度的考察中，主要考察人臉識別技術產品是否具備自主版權的算法。在人臉識別技術的應用中，其應用效果主要依靠算法，當前行業內的知名生產廠家均具備自主版權的算法，但也有一些企業開發的人臉識別技術采用開源算法，或者算法與硬件終端同步銷售。百度企業的 AI開發平臺就屬于開源人臉識別算法的應用。這種算法與具備自主版權的人臉識別算法更具可優化效果，同時也能夠實現后期的訓練識別，在識別性能上也會不斷提升，因此這種開源人臉識別算法也具有一定的優勢。

其次，產品制造的成熟度考察中，主要針對人臉識別技術產品的設計能力考察，包括產品的外觀與整體結構設計，還有產品的豐富程度和生產力考察，了解人臉識別技術產品種類能否適應不同場景的圖書館應用需求。

最后，使用效果成熟度考察中，主要針對人臉識別技術產品的某個功能以及性能所達到的指標程度進行考察，具體包括：（1）支持活體檢測。人臉識別產品主要由人臉對比和活體檢測兩個部分組成。對于人臉對比來說，主要是通過系統來驗證人臉是否為本人，而活體檢驗是判斷人臉驗證是否真實有效?；铙w檢測的開展主要是當人臉特征從用戶獲取后，判斷是照片還是活體生物，可以判斷待檢測人臉的生命體征。人臉識別技術面臨的期盼手段主要包括屏幕上的圖像、打印的照片和臉部面具等，所以活體檢驗是人臉識別的核心技術手段。對于不同的應用環境，人臉識別活體檢驗的應用方法也具有一定的區別，例如皮膚反射率光譜法、臉部微紋理檢測方法和運動信息收集法等等。當前新進的活體檢測方法為 3D人臉活體檢驗以及紅外線人臉識別。人臉識別技術產品的考察能夠利用實測法來驗證產品是否具備良好的活體檢驗能力。最常見的考察方式就是利用手機中的頭像照片進行測試。（2）識別準確率。人臉識別技術在圖書館中的應用，其核心技術手段為識別算法，同時也是識別準確率的重要標準。人臉識別技術在圖書館門禁系統中的應用，主要針對識別率以及識別準確度進行考察。最理想的狀態是業主使用人臉識別門禁系統時要保障識別準確率達到97%以上為基準，而當前大部分產品都已經超過了99%。由此可見，當前的大部分產品都可以達到這一識別準確度。但是在實際應用中，由于各種因素的影響，例如圖像采集像素、人臉識別時的姿態以及外部光線照射等因素，對人臉識別技術產品的識別率和識別準確度都產生一定的影響，因此，人臉識別技術產品一般都無法達到理想效果，所以必須進行實地考察。（3）識別效率。識別效率也是人臉識別技術產品的重要性能，其關系著用戶的體驗以及實際可行性。通常情況下，良好的人臉識別技術產品要達到秒級響應識別速度[9]。

3.3 產品引進與部署

現階段，我國大部分圖書館都已經引入了人臉識別技術的門禁系統，該產品也具備自主知識產權算法，同時融合了毫秒級別的識別效率，應用8英寸觸控屏幕和氧化鋁材料，具備活體檢測功能，在理想環境下能夠實現99.99%的識別準確率，為圖書館門禁系統的應用提供智能化服務。在產品的部署上，入館門禁系統要設置人臉識別終端，為用戶提供刷卡與刷臉的雙重認證，同時也支持二代身份證驗證。在員工通道門禁系統與研修室門禁系統中要設置6套壁掛式人臉識別系統，提高圖書館工作效率，發揮出自助式智能化門禁系統功能[10]。

4 結論

圖書館在不斷發展的過程中，通過對人臉識別技術的應用，不僅提高了圖書館管理水平，而且為讀者提供了優質化服務，節約了讀者圖書借閱時間，人臉識別技術的有效應用，使得圖書館實現了一體化管理與服務，為圖書館的全面建設帶來了更好的發展空間。