人臉識別技術在高校管理中的應用研究

季敏霞

摘要：隨著信息技術的不斷發展，智慧校園構建越來越成熟，人臉識別技術廣泛應用于學校管理的各個方面。其中教學考勤管理、宿舍管理、圖書館管理、實驗室管理、考試管理、校園安全管理是高校管理的重點。運用先進的智能識別系統，大大提高了管理老師的工作效率，提升學校的智能化管理水平。本文將從人臉識別技術的原理出發，分析人工智能在高校管理中的應用。

關鍵詞：人臉識別技術;高校管理;智能化

中圖分類號：G647;TP391.41 ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）32-0089-02

1 引言

人工智能是計算機技術發展的衍生，生物識別技術通過計算機與光學、聲學、生物傳感器和生物統計學原理等高科技手段密切結合，利用人體固有的生理特性，如指紋、五官、虹膜等結合行為特征，如筆跡、聲音、步態等來進行個人身份的鑒定。生物識別技術以其高效性、唯一性、安全性、穩定性等特點逐步在人們的生產生活中使用，它們包括指紋識別、眼紋識別、虹膜識別、視網膜識別、聲紋識別、人臉識別、筆記識別、手血管識別等。其中人臉識別技術是運用動態攝像采集人的面部特征信息進行身份識別的生物識別方法，目前已廣泛應用于手機解鎖、軟件下載與登錄、支付驗證等。而高校作為信息化教育的主體，運用先進的人臉識別技術，在學校教學管理、學生管理、安全保障方面起到積極作用。

2 人臉識別技術原理

2.1 基本原理

首次使用人臉識別時，需要錄入面部信息，而錄入信息時所處的環境千差萬別，存在光線強弱、圖像噪點多等問題。攝像頭采集到面部信息之后，需要對圖像進行處理，完成后對面部特征信息進行提取，比如面部各器官之間的距離、器官的幾何形狀、人臉深度信息等，這些都可以被提取為特征信息。提取完面部特征信息之后，這些特征信息就會被儲存下來。識別過程中，把識別到的面部特征信息，和第一次錄入的面部特征信息進行比對，只要能對上絕大多數的特征信息，就可以通過系統自動識別。提取特征信息的過程類似于設置密碼，密碼包含的信息越多安全性越高。

人臉識別比較常用的識別方法有以下幾種：

（1）幾何識別法：利用人臉器官的幾何數據來進行判斷，對環境要求不高，但容易受到人體表情動作影響。

（2）神經網絡識別法：對人體神經網絡的模擬，將神經元素轉化成計算機編碼。

（3）3D人臉識別法：相對于2D人臉識別，3D人臉識別技術更安全，獲取人臉深度信息尤為重要。

從技術層面來說，獲取人臉深度信息的技術主要有三種：

（1）ToF（飛行實踐技術）：傳感器發射出紅外光，再從物體表面反射回傳感器，傳感器通過發射和反射光之間的相位差換算出深度信息。

（2）雙目測距技術：與人眼類似，用兩個攝像頭進行拍攝，得到兩個不一樣的平面圖像，把兩張圖像上相同的特征點標注出來，再基于三角測量原理計算出深度信息。雙目測距的難點在于，要準確地標出兩幅圖像的共同特征點來。

（3）3D結構光技術：利用一個點陣投影器和一個紅外攝像頭，點陣投影器投影光點到人體面部，紅外攝像頭找到投影到面部的光點，用三角測量的原理計算出各個光點的深度信息。

2.2 人臉識別技術的優點

比較常用的生物識別方法主要有指紋識別、虹膜識別和人臉識別。人臉識別技術與其他識別技術相比較具有偽造難度大、投資成本低、采集便利、安全可靠、可行性高等優點。主要表現在以下幾個方面：

（1）非接觸性：目標對象不需要與設備進行接觸即可完成采集，被采集對象無感知，采集方法十分便捷。

（2）精確性：人臉識別系統具有自我學習能力，可實時將采集的圖像和系統內圖像進行比對，當人臉特征信息發生改變時，系統將動態更新人臉數據，隨著數據庫規模的擴大，識別率不斷提高。

（3）并發性：當同一區域出現多個采集目標可同時記錄采集信息。

（4）擴展性：只需要常規監控攝像頭和計算機輔助就可以實現信息采集，成本低，節約人力財力，并可與其他平臺數據進行對接，實用性較強。

3 人臉識別技術在高校管理中的應用

學生入學后，首先完成個人信息錄入，具體流程如下：被錄入學生通過攝像頭檢測裝置檢測，收集人臉圖像及特征信息，將采集的數據上傳到云端。隨后，根據灰度、光線替補、對比度增強等技術手段對人臉信息進行數字化處理，處理完成后生成人臉特征碼進行數據庫的存儲，每一位學生具有辨識唯一性。與此同時，人臉識別系統將學生面部影像信息上傳至學生信息管理系統，完成信息采集。它將與教學管理系統、宿舍管理系統、圖書館管理系統、實驗室管理系統、考試管理系統、校園安全監控系統等對接，優化校園管理模式，提升學校的智能化管理水平，具有精度高、操作簡單、成本低等優點，管理形式更科學。

3.1 在教學考勤管理中的應用

高校采取的是開放式教學管理，學生上課地點不固定、采用合班課、選修課、分層次教學、教學班與行政班相結合的教學管理模式，對學生的自律性要求比較高，遲到、曠課、替課現象比較多，而任課老師要從有限的課堂時間內完成全部學生的點名，大大降低了授課效率。采用先進的人臉識別系統，在學生進入教室前與學生身份信息進行校對，節約了任課老師和班級學生的時間，并與數據庫中每位學生的班級信息、課務安排時間、地點信息進行匹配，若匹配不通過，系統將顯示錯誤信息，防止學生走錯教室。與此同時，系統還將缺勤、遲到學生的身份信息反饋給教學管理系統，任課老師可登錄自己的個人賬號實時查看學生出勤情況。

3.2 在宿舍管理中的應用

宿舍是學生休息的重要場所，是學生生活的基本保障，其安全性至關重要。宿舍公寓樓人員出入復雜，存在丟失物品、無關人員出入混亂、學生晚歸、宿舍管理員對學生管理難等問題。隨著高校學生數量的增加，宿舍管理難度不斷加大，傳統的宿舍管理模式存在很多不足之處。因此，可在現有宿舍管理系統中引入人臉識別門禁系統，對學生進入宿舍時進行身份辨識與自動登記，精確到回宿舍的時間、樓宇門牌號，審核通過后方可進入公寓樓，可有效阻止陌生人的進入。先進的智能管理系統，可大大減少宿舍管理人員的工作量，提高管理效率，保障宿舍安全，有效避免安全隱患的發生。

3.3 在圖書館管理中的應用

傳統的高校圖書館借閱往往通過校園一卡通的形式進行管理，與人臉識別技術相比，持卡人與證件持有者不能做到絕對統一，仍然需要采用人工核對持卡人信息的方法進行識別，存在卡片容易丟失，人為盜用借書證等問題，存在管理漏洞。而采用先進的人臉識別系統與高校圖書借閱管理系統相結合，跟蹤圖書館內人員流動信息，大大提高了圖書借閱管理的人性化、智能化。借閱者在圖書借閱時，攝像頭將對借閱者進行面部拍攝，并將人臉特征信息上傳至圖書借閱管理系統鎖定用戶身份信息，通過對用戶借閱歷史記錄以及借還誠信情況的審核，判斷該用戶是否存在已借閱圖書超期未還、借閱圖書期刊數量是否飽和等問題，對用戶權限進行自動判斷，若審核通過，則允許用戶借閱，管理更嚴謹。

3.4 在實驗室管理中的應用

實驗教學作為理論教學的輔助教學模式，理實一體化已成為高校教學管理的重要一部分，課堂教學不能滿足學生的需求，實驗室對校內學生的開放式管理成為教學手段的補充和發展趨勢。而實驗室環境要求較高，設備財產價值昂貴，傳統的管理模式下，學生需要課外通過人工申請的方式參與實驗。以整班申請為例，實驗室管理人員只能記錄申請者所屬的班級以及大概人數，往往與實際進入實驗室的學生數量及人員情況存在偏差，有可能申請后沒有全部參與實驗項目或進入非本班級學生，學生對自己的行為起不到約束限制，造成管理混亂。一旦造成設備損壞和財產損失很難找到責任人，管理難度大，實驗室利用率也不能很好地體現。為了應對可能出現的問題，學生可通過網上預約提出臨時申請，實驗室管理員收到后臺申請后，根據實訓要求和實驗室使用具體情況進行實訓場所安排，申請者身份信息及申請審核情況記錄在實驗室管理系統內，并反饋給學生。學生按照規定的時間地點，通過人臉識別設備進入實訓室，完成實訓任務。

3.5 在考試管理中的應用

高等學校的各類考試是學校教學以外最重要的環節，包括全國計算機等級考試、英語四六級考試、各類專業技能認證考試、普通話水平測試，同時還承擔著普通高等學校對口單招技能考試、校外各類培訓比賽、政府舉辦的公務員錄用考試、國家司法考試等，種類多、涉及面廣。監考老師需要反復核對考生證件信息，但仍無法保證沒有漏洞。將人臉識別系統加入考試管理系統中，可以有效地阻止替考現象。這項技術對于本校考生相對簡單，只需要考生在進入考場前通過攝像頭抓拍技術與學生庫中照片特征比對正確、考場信息校驗無誤即可進入考場;對于校外考生，則需要提前上傳考生個人身份信息照片，進行系統注冊入庫，考生進入考場前通過動態比對驗證考生身份，并自動篩選出缺考考生信息，使考試順利完成。

3.6 在校園安全管理中的應用

校園安全是高校管理中的重點關注問題。涉及全體師生及校內所有工作人員的生命財產安全保障問題。保衛部門可將校園安全監控系統與人臉自動識別系統相結合，在校園重要出入口、財務室、保密室等重要場所安裝人臉識別設備，可將公安部門通緝犯面部圖像及曾經對本校師生人身安全構成威脅的校外人員的特征信息錄入到校園監控系統中，通過不間斷地比對，一旦有可疑人員進入校園，系統將自動報警，第一時間排除安全隱患，避免安全事件的發生。

4 結束語

人臉識別技術相較于優點，也有自身的不足，主要體現在容易受環境光線的亮度、采集對象的妝容、眼鏡佩戴、衣服領子、帽子、口罩等配飾的干擾，增加識別難度，降低識別準確性，但隨著生物識別技術和計算機輔助技術的不斷進步，這些問題將最終得以解決。隨著校園信息化、智能化管理模式的完善，人臉識別技術的運用將越來越普及，并廣泛應用于人們的生產和生活中。

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（上接第90頁）

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【通聯編輯：李雅琪】