人臉識別技術在智能樓宇中的應用研究

王會來，邵 軍，呂雪棟，李建光

（國投智能科技有限公司，北京100034）

1 研究背景

人臉識別是基于人的臉部特征信息進行身份識別的一種生物識別技術。用攝像機或攝像頭采集含有人臉的圖像或視頻流，并自動在圖像中檢測和跟蹤人臉，進而對檢測到的人臉進行臉部識別的一系列相關技術，通常也叫作人像識別、面部識別。

將人臉識別技術應用于智能樓宇，作為樓宇智能化的重要組成部分，是當前樓宇建設與管理的方向，已經具有完備的解決方案和廣泛的應用場景；通過人臉識別技術創建便捷和安全的辦公、生活樓宇環境，為智能樓宇的集約化、平臺化、接口化和人性化管理提供技術支撐；與樓宇中各子系統深度打通，最終實現人臉識別技術與智能樓宇的更深層次連接，使樓宇的管理、服務、運維等方面得到質的提升。

2 人臉識別系統研究

人臉識別系統是利用云計算、移動互聯網和物聯網技術，與基于深度學習人臉算法的智能人臉產品有機連接起來，實現通道管理和門禁控制、員工考勤以及訪客身份認證和登記等多種功能。不用像傳統身份識別系統需要主動配合，用戶在使用此系統時是友好的、非強迫的、非接觸式識別，給用戶帶來便捷和舒適的應用體驗。同時人臉識別具有活體檢測性能，可有效防止圖片、視頻、3D模型等攻擊，是比其他識別系統安全的。

2.1 主要功能

人臉抓取：現場抓取人臉圖像，檢測、提取人臉生物特征。

人臉比對：利用人臉識別技術，將攝像頭抓拍的現場人臉圖像和采集的照片進行比對，同時可判斷人、證是否一致。

多人臉檢測：當攝像頭檢測到多張人臉，可自動匹配到最相似的人臉進行比對。

真人檢測：人員站在攝像頭前無需任何配合，設備即可分辨是否為真人操作，可對高清圖片、PS照片、三維模型、換臉等仿冒欺詐手段進行告警。

人臉初始化：在連續抓拍的圖片中能準確定位人臉位置，具有人臉圖像質量評價、圖像檢測及標準化剪裁功能，當質量分值過低時系統拒絕錄入，保證數據的可靠性，提高驗證精度。

身份證信息讀取：身份證讀卡器可快速、準確讀取身份證芯片里的照片、文字、指紋等信息。

身份證OCR識別：對身份證進行拍照，自動提取身份證的文字信息，與身份證芯片信息進行對比，判斷其真偽性。

人證比對：主要用于員工和訪客登記，通過人臉識別系統對身份證信息和采集人像進行比對，并驗證身份證信息真偽，輸出比對結果；基于深度學習和人臉識別算法，要求身份驗證一體機識別速度快，準確率高，最多1秒內即可核驗完成人證是否一致。

白名單識別：將人員信息提前錄入系統，設備現場采集行人的人臉信息，將其與庫中的信息進行比對，即1∶N的驗證，如果信息能正確匹配，則通過驗證，并可輸出比對結果。

黑名單識別：將人員信息提前錄入系統，設備現場采集行人的人臉信息，將其與庫中的信息進行比對，即1∶N的驗證，如果信息能正確匹配，則不允許驗證通過，并記錄本次比對結果。

數據自動上傳：系統支持驗證人的身份信息和驗證結果實時上傳到管理后臺，同時支持對接不同平臺。

自動補光燈說明：自動補光燈功能開啟后，補光燈會依據現場光線自動調整，強光下會關閉。

離線記錄存儲最大支持50000條及以上記錄。

2.2 系統組成

人臉識別系統主要由人臉采集和識別兩部分組成。采集部分通過靜態方式獲取人臉圖像，檢測、提取人臉生物特征，并上傳人臉識別庫；識別部分由前端人臉抓拍機器、人臉識別系統服務器、系統管理后臺等部分組成。如圖1所示。

圖1 人臉識別系統組成及人臉識別過程示意圖

前端人臉抓拍機器：該機器通過內置智能分析算法，實現對進出人員的人臉進行自動捕獲、跟蹤、抓拍的功能，提取人臉特征上傳至人臉識別系統服務器。

人臉識別系統服務器：該服務器對抓拍機器傳送過來的人臉進行屬性提取；對于抓拍的人臉，人臉識別服務器將進行建模，同時實時與黑白名單數據庫的人員進行比對。

管理后臺：實現系統設備管理、黑白名單管理及報警設置，分析、存儲集群管理，人臉檢索、1對1比對等功能，與其他智能化系統的聯動控制，如通道閘機、門禁、訪客系統、消費機等。

2.3 系統集成

人臉識別系統與樓宇內其他智能或傳統設備集成，可以有效提升樓宇的管理水平，如人臉識別技術應用于樓宇出入口控制、消費系統及訪客的管理，可服務于出入口管控、入侵報警、考勤、消費服務及訪客管理等，為樓宇管理人員提供有效的管理手段，并為樓宇內辦公人員提供智能、便捷、自助化的工作環境。如圖2所示。

圖2 人臉識別系統與其他系統集成示意圖

與門禁系統集成：與門禁系統集成，實現通道閘機、門禁控制以及員工考勤等功能。

與訪客系統集成：采集來訪人員人臉信息，可實現訪客的身份校驗、通行等智能化管理。

與考勤系統集成：與考勤系統集成，可自動生成員工考勤記錄與會議簽到記錄。

與消費系統集成：人臉識別系統集成消費系統，可實現“刷臉”消費，提高消費效率。

與視頻監控系統集成：人臉識別的視頻信息接入數字視頻監控系統，實時監控、存儲、查詢功能；可根據報警功能需要，允許人臉識別服務器對相應部位攝像機進行人臉抓拍識別。

3 人臉識別系統應用

3.1 樓宇與房間出入管理

將人臉識別設備裝配在樓宇的各個出入口處或各個房間出入口，人臉識別系統管理后臺與通道閘機和門禁管理系統集成，提前采集員工人臉信息，人員通行時人臉識別系統進行人臉采集、比對，比對通過后，可自動驅動通道閘機或門禁系統開啟，人員可直接進出；同時系統自動記錄人員出入時間、出入位置、出入時抓拍的人臉圖像等信息，提高了樓宇進出效率，提升了樓宇安全。

3.2 訪客管理

將人臉識別系統管理后臺與訪客系統、通道閘機和門禁管理系統集成，訪客可通過預約登記或者現場登記的方式，將相關證件和人臉信息采集進人臉識別系統，這樣訪客可通過刷臉進出。系統自動記錄訪客出入時間、出入位置、出入時抓拍的人臉圖像等信息，同時可按照規則取消訪客出入權限。人臉識別應用在樓宇訪客管理場景中，加強了訪客管理，提升了樓宇的形象。

3.3 考勤與簽到管理

由于進行人臉比對和信息記錄，相對傳統員工考勤和簽到，利用人臉識別系統進行考勤和簽到管理具有安全、準確、快速等天然優勢，將人臉識別系統管理后臺與考勤管理系統打通，按照考勤管理規則，將人臉識別結果數據信息傳送至考勤系統，可快速、自動實現考勤記錄。

當前會議簽到主要采用參會人員現場排隊用筆紙簽到的方式，無法實現快速、多人同時簽到，并且不能避免代簽的問題。將人臉識別系統與會議簽到結合，可根據會議場景和場地，自動實現會場人員信息的采集與記錄，可實現自動會議簽到、多人同時簽到、自動出具簽到報表等功能。

3.4 消費管理

目前流行的支付方式主要有刷卡和掃碼支付，在消費高峰期造成的支付效率較低，同時如忘記隨身攜帶支付卡片或者攜帶手機，造成不能支付的尷尬。人臉支付很好地解決此問題，首先是可以實現去卡化，用戶消費不再需要隨身攜帶卡或者手機；其次更安全，卡或者掃碼消費都有被盜刷的可能存在，人臉具備唯一性，具備嚴格的比對條件，相對更安全有效；人臉消費的應用可實現內部人員在樓宇中不帶卡、不帶現金、不帶手機的情況下，能在各個消費點進行吃飯、購物、繳費等消費支付。“刷臉”支付的應用也節約了消費支付時間。

3.5 安防管理

人臉識別應用于安防管理，提升了安防管理的智能化、精準化水平，通過部署在樓宇內關鍵區域的人臉識別設備，可自動對采集的信息進行識別、統計、分析、記錄和比對，可實現人員軌跡跟蹤、關鍵區域管理、自動報警和無人巡更等管理功能。

4 結束語

基于人臉識別技術與智能樓宇結合的優勢，本文研究了人臉識別系統的主要功能和集成，論證了人臉識別技術在智慧樓宇中出入管理、考勤管理、訪客管理和消費管理等場景的應用。未來隨著人臉識別技術的成熟與設備成本的降低，人臉識別技術與智能樓宇將結合得更加緊密，應用至更多場景，為樓宇精細化、人性化管理提供技術支撐。