人臉識別技術在高校教學管理中的應用

劉 靜

(黑龍江職業學院，哈爾濱 150080)

1 人臉識別技術

人臉識別是一種生物識別技術，它是利用人臉檢測和人臉跟蹤的方法做對比，確定人的身份。當處在一個相對復雜的環境下，通過人臉識別技術可以把某一個人從眾多人臉中分離出來，而且不受環境是動態還是靜態的限制，皆可實現人臉追蹤和識別。和指紋、眼虹膜、聲音等生物特征一樣，人臉識別具有不易復制的優良特性。其他生物識別技術需要專門配合采集的設備和數據才能完成識別任務，而人臉識別技術就不需要那么多人來配合，它可以隱藏在任何角落。人臉識別不僅操作靈活，而且識別準確率高，可廣泛應用于公共安全領域。

2 人臉識別系統的優良特性

先進性。相對于其他生物技術，人臉識別技術的設計方法和理念都比較先進，一直處于領先地位，而且該技術的設計比較靈活，隨著技術的不斷更新換代，升級也更容易，還能夠保證與其他系統的互聯互通。

經濟性。將系統功能、質量和價格等因素結合在一起，綜合考慮其經濟性，將人臉識別技術構建成一個經濟實用、功能強大、性價比高的人臉智能識別應用平臺。

可擴展性。人臉識別系統在設計時，要考慮系統的兼容性和擴展性，用較少的成本去科學合理地完成配置。系統的內部結構相對獨立，可根據用戶需求和用戶業務規則的變化很快完成改變，從而盡可能滿足用戶需求。通過為客戶提供二次開發平臺，支持用戶在利用本系統的基礎上自主研發新功能，從而為客戶體驗生成全新系統電網全過程。最重要的一點，一旦系統的容量超出設計范圍，客戶可通過擴充硬件設備來保證系統的正常穩定運行。

開放性。系統的標準體系面向客戶開放，后端基于開放式的TCP/IP網絡平臺進行設計，可以支持多種網絡協議，能夠實現系統間的互聯互通、暢通無阻。

易用性。人臉識別系統操作簡單，最大程度地避免出現繁瑣操作，具有完善的人機界面，能夠不同程度地滿足具體業務需求。另外，在系統設計的環節過程中，可以隨時根據業務的需要進行系統優化，其中包括縮短系統的響應時間、系統維護的合理性范圍等，從而幫助客戶提高工作效率，方便使用人臉識別系統的工作人員靈活掌握和操作系統。

完整性。系統是將人像檢測和定位等多功能集于一體的技術統稱，這一系列還可按照用戶需求設置鑒別、檢索等功能。

安全性。在系統建立的初期，會在數據庫錄入不同的圖像信息。在查詢、輸送、比較的環節中，可根據業務需要對其中的數據進行加密處理，從而防止在操作過程中數據被截獲、竊取或故意破壞，保證數據在傳送鏈條的過程中的安全性和保密性。另外，人臉識別技術還采用多維安全策略，實現了不同程度的加密技術的應用。除了使用Java、C# 等，還會根據不同對象進行語言開發設計，盡可能復用代碼。在功能上做細做實，減少因用戶需求的改變而使系統發生修改。

3 人臉識別技術的基本工作流程

第一，對視頻或者圖像數據庫中的面部圖像進行自動搜索，即批量錄入人臉圖像；第二，系統自動鎖定和識別完整的圖像；第三，利用最匹配的人臉識別算法(如：幾何特征識別法、PCA識別法、神經網絡識別法、LHD算法等)來判斷人臉的存在。通過這些算法，可精準的在百萬種人臉中探測同一張臉，瞄準他們的定位。通過特征分析，一旦檢測出是同一張臉，就會將采集到的圖形進行處理，從而將其從背景中分離出來，恢復其人臉尺寸和表情神態；第四，將臉部圖像在系統內部轉換成人臉數據，數據中包含其基本特征和主要信息；第五，對信息進行核查比對，完成人臉匹配與識別；第六，對某個人臉進行確認。

圖1 人臉識別技術的基本工作流程Fig.1 Basic working process of face recognition technology

4 人臉識別技術在高校管理中的應用

4.1 考勤管理

大學的課堂基本上都是以混合大課的形式授課，教師也是隨機點名考查學生的曠課和早退情況，所以一些學生存在僥幸心理。傳統的課堂上，如果教師全部將學生的考勤記錄點名登記的話，比較浪費課堂的教學時間。這時就可以采用人臉識別系統，通過攝像頭或手機將學生的頭像信息錄入進去，與數據庫的信息進行比對，實現學生身份的認證，進而高效地完成考勤管理。

4.2 考試管理

國家計算機等級考試、英語四六級考試、各種專業資格考試等，都會在各個高校開考，即使現場會有多個教師對考生的信息及證件進行仔細排查，但仍會有替考現象存在。而人臉識別技術可以對這些考試進行準確管理，有效防止甚至杜絕替考現象的發生。通過現場對考生的人臉進行掃描，然后通過系統將現場照片與身份證照片的特征進行比較，快速識別考生身份，以最快的速度協助監考教師完成考生登記的檢查工作。

考試的管理非常嚴格，因此，對考生的圖像采集需要從不同方位進行，方便人臉識別系統進行圖像處理，提高識別的準確率和效率。

(1)本校學生的考試管理?？荚囈话惴譃楣P試、上機操作兩種形式。筆試環節，可提前獲取考生的基本信息圖像庫，考試時通過監控攝像將學生圖像與圖像庫的進行比對，期間可以忽略考生的基本信息情況；上機考試，學生可以提前根據座位號坐好，利用電腦的攝像功能對考生的圖像進行采集，然后通過人臉識別系統進行篩選識別，防止學生亂坐，避免學生交頭接耳。

(2)外來人員考試管理。不管是筆試考試還是上機考試，其中最關鍵的環節就是對考生的圖像進行采集。如果在考試時應用人臉識別系統，對考試情況進行實時監控，可以提前要求考生按照人臉識別系統的要求進行注冊，將自身的圖像信息提前錄入圖像庫。對考生的拍攝像素一定要嚴格要求，不管是手機還是照相機，一定要保證圖片的清晰度，這樣才能確保圖像對比的準確性。

4.3 安全管理

(1)師生個人安全。不管是在校園大門入口還是宿舍樓道及門口，都應該安裝攝像頭及人臉抓拍照相，對隨意進入校園的陌生人進行排查，對學生的上課時間嚴格把控。另外，還可通過人臉識別系統對學生的就寢情況進行監控，隨時查看學生情況，宿舍禁止留宿他人。

(2)財產安全。在高校的機房、實驗室等重要場所設置人臉識別系統，讓管理人員對進入這些地方的人進行權限設置，防止非法入內，最大程度避免財產損失。

5 結語

將人臉識別技術應用至高校的教務系統中，不僅可以給師生的生活和學習帶來便利，還能夠有效保障師生的人身財產安全。讓人臉識別技術進校園，對于建設智慧校園來說具有重大意義，同時也是新時代教育現代化建設的大勢所趨。