人臉識別技術在社區中的智慧實踐

張剛 張修涵 王春

摘? 要：通過研究智慧社區管理方面存在的問題，以人臉識別技術為核心，構建一種“云+端”結合的系統架構，并根據實際需求拓展人臉識別技術的應用范圍，使人臉識別技術與智慧社區管理工作深度結合，全面提升智慧社區的管理水平。

關鍵詞：智慧社區;物聯網;智能安防;智慧門禁;人臉識別;云計算

中圖分類號：TU855?? 文獻標識碼：A?? 文章編號：2096-6903（2021）07-0000-00

社區是城市組成的基礎，住戶對于社區服務、社區安全性以及管理水平提高的訴求隨著自身生活質量與社會科技水平的提高而不斷上升。通過人臉識別技術可以提高社區整體的安全性和社區服務的便利性，進而可以在提升住戶的居住幸福感上做出重要貢獻。

1 智慧社區發展基礎與面臨的問題

社區是城市組成的基礎，住戶對于社區服務、社區安全性以及管理水平提高的訴求隨著自身生活質量與社會科技水平的提高而不斷上升。由此智慧社區的概念開始進入人們的眼簾。

智慧社區是利用網絡技術、計算機技術、自動控制技術等先進手段，對傳統社區的基礎設施進行數字化和信息化改造利用，對社區公共資源和人員數據進行網絡化數字化管理，為社區的管理與服務功能提供強大的技術支持，為社區建立多元化、全方位的服務系統。

1.1 智慧社區的發展基礎

我國智慧社區的發展有著很好的政策和技術基礎，主要包括以下幾個方面。

1.1.1國家大力支持

2012年國家提出了智慧社區和智慧城市的建設，隨即在各省市引起了建設高潮。在2013年民政部，國家發改委等多部門聯合出臺了《關于推進社區公共服務綜合信息平臺建設的指導意見》，強調各地要加強社區公共服務信息很建設，積極構建“智慧社區”。并在之后全國陸續公布了多個智慧社區的建設項目，并在政府的引導下，相關研究也進步明顯。

1.1.2物聯網硬件普及范圍廣

物聯網技術是建設智慧社區的核心途徑和手段。在智慧社區的建設中物聯網技術能夠把社區中的管理者、服務者與智能系統動態地聯系在一起。利用大量底層感知設備，如監控攝像頭、環境傳感器、遠傳計量表等設備，通過網絡整合感知設備的信息，建立智慧家居管理、社區物聯網管理和社區網絡服務三方平臺，充分提升社區的管理水平。

1.1.3 擁有自主核心技術

在智慧社區通信鏈路的建立過程中可以充分使用5G技術。通過5G信息傳輸與云計算平臺可以獲得更大量的數據，更快的計算速度與更強的處理能力。當前我國5G技術的發展走在世界前列，擁有自主核心技術，在基站設立與網絡建設上擁有優勢。由此在智慧社區的建設上擁有可靠的獨立自主能力與廣闊的發展空間。

1.2 智慧社區管理存在的問題

社區管理中目前存在的問題主要有以下方面：

1.2.1 社區主體發生巨變

現如今城市范圍在不斷擴大，單個社區的范圍也在不斷擴大。社區組成主體不再只包括居住在社區的人員，還包括與社區住戶有聯系的社區外群體，如外賣員、快遞員、或者住戶的親朋好友等，社區參與人員的多元化在使社區人員結構不斷發生變化，社區現在已完成了從單一社區主體向多元社區主體發展。同時，人員的頻繁流動也造成了住戶的內容也在不斷變化，如何管理好不斷動態變化的人員則是智慧社區在發展過程中亟需解決的問題。

1.2.2 社區主動管理能力不足

社區主動管理能力不足體現在以下幾點：一方面，人員組成復雜化讓采用傳統安保人員值守方式的社區管理壓力陡增，安保人員疲于應對各種突發狀況，管理存在漏洞;在技術上視頻監控系統只能做到事后參考而無法實時報警，且事后采集信息成本高（人力、物力、財力付出）。另一方面，社區對于特殊人群的關照已變得愈發重要，例如對于老人與孩童的關照就急需加強。我國老齡化情況在不斷加深，獨居老人在家中遇險的報道屢見不鮮;而對于孩童來說，獨自遇險的情況也時有發生。對于社區，如何通過技術層面的建設來主動防范危險發生也是值得思考的方面。

2 人臉識別技術的特點分析

2.1 人臉識別技術的特點

人臉識別技術運用如今先進的生物識別及圖像處理技術，其識別過程中人機互動性良好，不需人與設備直接接觸。而指紋或虹膜識別等則不具備此項優勢。人臉識別系統自然光下即可完成識別過程，而指紋識別或者虹膜識別需利用電子壓力傳感器或紅外線采集虹膜圖像，這些采集方式或是需要人體某一部分的直接參與，或者可以通過技術手段進行偽造，或者建設成本較高，并不利于大范圍推廣。

技術發展至今天，人臉識別技術在身份識別、身份查找等領域的應用已經具備了技術條件，人臉認別系統響應速度迅速并采用人像跟蹤技術，減少同一人的照片存儲數量，降低數據冗余與硬件設備的投入，同時為安保與警方采取控制措施提供了充分的響應時間。能夠為公共安全防范工作提供強有力的技術保障。

2.2 人臉識別技術的優點

自然性：將傳統的門衛識別人員身份自然過渡到利用機器識別身份，人們的識別習慣沒有變化。

非強制性：識別過程體驗良好，被識別人不需刻意配合設備。

非接觸性：全程不需人機接觸即可完成識別。

并發性：可同時進行多個圖像識別，效率高。

3 人臉識別技術在智慧社區中的架構

人臉識別技術在智慧社區中的應用架構可以充分利用云計算與物聯網技術，其整體結構由數據采集端、數據分析平臺、價值展現端三部分組成。系統總架構如圖1所示。

3.1 數據采集端

隨著物聯網技術的大力發展，數據采集的過程已經發生了極大的變化，從人的信息數據（客戶端）到人的管理數據（位置、運動參數等），再到物的數據（終端采集數據、傳感器采集數據、攝像頭采集數據等）都可以作為數據的來源。由此人臉識別門禁機、大門訪客管理終端、智能攝像頭以及移動端的部分上傳數據都可以作為數據采集端。

3.2 數據分析云平臺

云平臺是一種技術，也是一種服務?！霸?端”模式里的“云”指的云平臺要發揮的作用。毫無疑問，數據計算和數據分析是其最根本也是最重要的功能之一，只有依托有價值的大數據分析，“端”采集的數據才會生成價值;與此同時，大數據的分析必須依托云平臺，所以“云”是“云+端”模式中的核心角色之一。

3.3 價值展示端

所謂的價值展現，實際上是作為與用戶交互的節點“端”。手機App、微信公眾號、支付寶、社區管理系統、開放接口應用方式等是通過云端計算產生的價值功能。

4 人臉識別技術在智慧社區中的實踐

4.1 基于人臉識別的門禁系統

傳統門禁系統主要采用“刷卡”方式，這種門禁的技術含量較低，安全性差。大量的店鋪與智能手機都可以對傳統門禁卡信息進行復制并加以使用，給不法分子以可乘之機。另一方面，此類門禁卡的體積相對較小，遺失或者忘記攜帶的情形屢屢出現，一旦出現這種現象業主在進出樓宇時便會“卡殼”。綜上所述，傳統門禁卡已無法滿足使用人對于生活質量與安全性的要求。

使用人臉識別技術代替傳統門禁技術，在該系統中，人臉就是鑰匙，使用人完全不用考慮未帶門禁卡的問題。人像識別系統會對進出者的面部進行識別，與數據庫中的圖像信息比對成功后才會“放行”，由于采用的是活體識別方式，潛在嘗試非法入侵的人員無法通過照片、視頻等作弊手段繞過比對環節，系統安全性能得到極大提高。同時其部署維護也更加簡單，前端攝像頭識別人臉，后臺通過比對驗證即可放行，主要的維護工作僅集中在前端設備上，通行權限可由管理軟件設置，管理更為智能。

4.2 基于人證合一實名認證的訪客管理系統

對于親友訪客場景，來訪人員可以提前將照片發給業主，業主在移動端進行訪客登記，設定到訪時間，在有效時間內訪客可以直接通過刷臉進入。非親友訪客場景下可直接在前臺進行人臉登記，登記信息會直接發送給對應業主，對于異常人員業主可拒絕放行或直接報警。

4.3 社區智能布控系統設計

通過人臉識別門禁、動態人臉預警系統與智慧社區服務平臺結合，達到“防”“隔”“控”的三層管理效果?！胺馈笔侵阜乐箙^域內出現未被允許進入的人員，避免出現類似偷、盜、搶、遇險等破壞性事件發生?！案簟睘楦綦x區域，通過門禁系統優化人員進出、活動范圍及時間軌跡。“控”即通過大數據、云計算統計人員活動規律，對重點人員、高危人員等形成監控。

4.4 特殊人群關照

人臉識別除應用于安防系統外，還讓社區提供人性化服務變為現實。如對社區中的兒童、獨居老人、殘障人士等特殊群體的關照。對于長者，安裝在單元樓或家門上的人臉識別門禁系統能夠記錄這些人員的出入活動信息，若這些特殊人員一連幾天都沒有出入信息的更新，系統便會自動發出預警，提醒物業人員包括對象親屬及時上門探望;而對于小孩則可及時阻止對于禁區的闖入或危險活動的發生。

4.5 數據安全聯動

通過借助互聯網信息化技術，通過人臉識數據建立人員大數據庫，該數據庫不光可以幫助小區簡化管理流程，提升居民的生活便利性，還可將小區的人臉大數據與公安系統的數據進行對接，幫助公安系統完成對社區安全的保障性監測。

隨著技術的不斷成熟與人民對于生活質量要求的不斷提高，人臉識別技術定會有著更大的應用范圍與發展空間。

5 人臉識別技術的發展困難

人臉識別技術在智慧社區和其他場合都有大量應用，也引起了一些值得注意的問題。

5.1 識別背景的復雜

人臉檢測作為整個系統中最重要的部分，能否準確識別出人臉直接影響系統的性能。當攝像頭中的場景復雜時，人臉識別的準確度也會降低;另一方面，光照因素對于機器視覺的影響一直存在，智慧社區中的人臉識別系統前端設備多是室外安裝，如何克服一天之中不同時間段，不同天氣下光照對于攝像機的影響也是設備廠家、設計與安裝人員需要面對的技術難點之一。

5.2 人員活動的影響

每個人擁有豐富的面部表情，不同表情會使得臉部輪廓與面部紋理產生變化，面部特征點的位置也會相應改變，從而增加了識別難度。

人臉識別系統在智慧社區安裝位置多采取固定高度角度的安裝方式，而社區中的人員構成復雜，人員組成由孩童至老年均有分布，不同年齡與行為會造成了攝像頭識別人臉的角度發生多種變化，攝像頭無法提取到正面人臉的情況會時有發生，人臉識別率降低。另一方面，社區住戶、物業人員或公共服務人員本身在日常生活中對面部的遮擋，如佩戴帽子，眼鏡、或者面部有胡須，劉海的改變和其他對面部遮擋的行為都有可能導致面部識別的失敗。

5.3 個人信息安全壓力

人臉識別系統不光在小區管理上有大量應用，在其他生活內容如支付、軟件注冊、進出其它建筑物等中也有大量使用，在對住戶的身份信息進行收集的過程中，除錄入人像資料外，還包括個人基本信息內容，以上這些信息多是由物業或者相關管理人員負責保存。若系統遭到網絡黑客攻擊或管理人員為了不法利益泄露住戶資料，則會對住戶個人信息安全造成嚴重破壞，侵犯住戶的合法權益。

綜上所述，以上這些困難需要從技術、人員和法律規范方面綜合進行解決。人臉識別技術的發展依然還有很大的提升空間。

6 結論

智慧社區的建設在未來將會不斷深入進行下去，而人臉識別技術在物聯網、云計算等技術進步的加持下系統會更加安全，在安防領域更加智能，在人員看護或新領域上給予住戶和管理者更多幫助，為增加社區智能化程度，提高社區管理水平，改善住戶生活質量提供有力的技術保障。

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收稿日期：2021-06-10

作者簡介：張剛（1990—），男，陜西榆林人，本科，工程師，研究方向：建筑智能化。

通訊作者：張修涵，男，陜西西安人，本科，工程師，研究方向：建筑智能化。

Practical Wisdom Face Recognition Technology in the Community

ZHANG Gang，ZHANG Xiuhan，WANG Chun

（CHINA SHANGHAI ARCHIT ECTURAL DESIGN & RESEARCH INSTITUTE Co.，Ltd.，Shanghai 200062）

Abstract： By studying the problems existing in the management of smart communities， with face recognition technology as the core， a system architecture combining "cloud + terminal" is constructed， and the application scope of face recognition technology is expanded according to actual needs， so that face recognition technology is compatible with In-depth integration of smart community management to comprehensively improve the management level of smart communities.

Key words： smart community; internet of things;? smart security;? smart access control;? face recognition; cloud computing