人臉識別技術在高校圖書館的應用研究

夏振華

摘要：隨著數字化、物聯網等技術的興起，以讀者服務為中心特別是讀者體驗為核心的服務理念得到推崇。通過文獻和專利調研，對圖書館領域人臉識別技術研究狀況和人臉識別技術的發展情況進行了簡要分析，總結出人臉識別技術應用過程中存在的常見問題，給出合理化建議。以中國政法大學圖書館人臉識別技術應用實踐為例，探索未來人臉識別技術在圖書館的應用方向，以期為圖書館人臉識別技術的應用和智慧圖書館建設提供有益參考。

關鍵詞：人臉識別?圖書館?案例分析?技術實踐

中圖分類號：G250.7;TP391.41?????文獻標識碼：A

Research?on?the?Application?of?Face?Recognition?Technology?in?University?Libraries

XIA?Zhenhua

（Library?of?China?University?of?Political?Science?and?Law，?Beijing，?100088?China）

Abstract：?As?the?rising?of?digitalization，?internet?of?things?and?other?technologies，?the?service?concept?centering?on?reader?service，?especially?focusing?on?reader?experience，?had?been?highly?accepted.?Through?literature?and?patent?research，?this?paper?briefly?analyzes?the?research?status?and?the?development?of?face?recognition?technology?in?the?library?field，?summarizes?the?common?problems?in?the?application?process?of?face?recognition?technology，?and?gives?reasonable?suggestions.?Taking?the?application?practice?of?face?recognition?technology?in?the?library?of?China?University?of?Political?Science?and?Law?as?an?example，?this?paper?explores?the?application?direction?of?face?recognition?technology?in?the?library?in?the?future，?so?as?to?provide?useful?reference?for?the?application?of?face?recognition?technology?in?the?library?and?the?construction?of?smart?libraries.

Key?Words：??Face?recognition;?Library;?Case?analysis;?Technical?practice

身份識別是圖書館管理服務領域一項重要內容，特別是新冠疫情暴發后，如何準確識別讀者身份，記錄讀者在館信息，成為圖書館疫情防控的一項重要內容。人臉識別技術作為生物識別技術中的代表，以其無接觸、低成本等特點在圖書館領域的研究和應用得到了快速普及。

1人臉識別技術概述

人臉識別一般包括人臉檢測、人臉追蹤、人臉比對這3個階段。人臉檢測即確認采集的圖像中是否有人臉；人臉追蹤即在人臉檢測后提取人臉的特征；人臉對比即將提取的特征與人臉信息庫進行對比確認?。

1.1人臉識別技術的特點

人臉識別技術是生物識別的一種，生物識別技術的特點如表1所示。中

2.2完善措施

針對人臉識別技術應用過程中存在的問題，圖書館可以從如下幾個方面進行改進。

2.2.1做好立項調研

（1）建設情況調研。

圖書館在建設人臉識別系統之前，應該首先調研所在學校或校內其他機構人臉識別系統的建設情況，明確建設需求。比如：學校是否已經建設人臉識別系統？如果已有人臉識別系統，是否對本校其他二級單位開放？學校對二級部門建設人臉識別系統是否有相關規范要求，是否允許新建人臉識別系統？新建人臉識別系統是否允許獨立采集和存儲師生的人臉照片等。

（2）人臉識別系統考察。

對主流人臉識別系統進行調研，可以從已經應用人臉識別系統的圖書館入手，了解系統的建設情況和使用情況，特別是系統穩定性、可靠性、識別速率、存在的問題等方面。在后疫情時代，建設人臉識別系統要考慮存在口罩等遮擋物的情況，人臉識別系統對存在面部遮擋的識別能力。目前應用比較廣泛的人臉識別系統廠商有商湯科技、北京曠世科技、百度云[5]等。

2.2.2設定合理的人臉識別距離

解決人臉識別距離可以從兩個方面入手：一方面可以根據用戶習慣，合理地調整攝像頭的角度和識別參數，減少讀者認證時的感知，同時避免出現同時采集多人照片影響識別的情況，例如：在實踐中，把門禁的人臉識別終端向左旋轉一定的角度，只有走進閘機通道的讀者的人臉信息才能被采集；另一方面在采集到的信息不符合系統要求時，系統應給出讀者提示信息：“請靠近一點”“請保持適當的距離”等，或者在配套顯示屏上以圖示的方式提示讀者攝像頭采集人臉信息情況，方便讀者進行相應的調整。

2.2.3推動技術升級和系統完善

2020年之前建設的人臉識別系統，在存在口罩遮擋等人臉信息時，識別效果有的不是很理想。一方面要研究人臉識別技術的進展情況，推動廠商及時進行算法升級。例如：百度云2020年后申請了9個人臉識別口罩遮擋的相關專利，并開放了相應的人臉識別接口。另一方面，在出現識別障礙時（例如：因面部遮擋無法識別），系統要給出相應提示，方便讀者配合調整或者選用其他認證方式。

2.2.4提升人臉信息安全意識

讀者的人臉信息是讀者的生物特征，涉及讀者的隱私權、肖像權、財產權等權利，一旦泄露或濫用可能造成無法挽回的損失。根據《中華人民共和國個人信息保護法》第二十八條、第二十九條有關規定，敏感個人信息是一旦泄露或者非法使用，容易導致自然人的人格尊嚴受到侵害或者人身、財產安全受到危害的個人信息，包括生物識別、行蹤軌跡等信息。處理敏感個人信息應當取得個人的單獨同意。人臉信息是生物識別信息的一種，我們在使用人臉識別技術帶來的無感知認證體驗和管理便利的同時，要注意遵守相關法律規范，培養館員和讀者的信息安全意識。

（1）取得讀者授權。一方面允許讀者在使用圖書館服務時有選擇認證方式的權利，而不是強制要求采用人臉識別；另一方面，在采集讀者人臉信息時，要取得讀者授權。未經告知和取得讀者的授權，不得利用技術優勢私自采集讀者人臉信息[6]。

（2）約定人臉信息保密義務。與人臉識別技術廠商約定人臉信息保密義務，可以從如下幾個方面加以限制：①信息存儲和傳輸過程中的加密義務；②訪問人臉信息庫應取得相應的授權；③人臉信息僅限于約定用途；④接觸到人臉信息庫的工作人員須簽訂保密協議；⑤約定因廠商原因導致人臉信息泄露或者被濫用的法律責任及應急處置義務等。

（3）加強法律相關宣傳。組織個人信息保護相關法律宣傳，例如：《民法典》《個人信息保護法》《網絡安全法》等，以書展、講座、案例展等形式培養讀者和館員信息保密意識，保障讀者的信息安全。

3.中國政法大學圖書館人臉識別技術的應用實踐

中國政法大學圖書館人臉識別項目于2019年下半年開始論證，2020年進入建設階段。按學校有關要求，圖書館人臉識別系統須對接學校的人臉庫，建設過程中沒有單獨配置人臉照片采集終端。由于人臉信息庫照片質量問題，初期經常出現人臉識別不通過的情況。遇到這種情況，圖書館工作人員一般建議讀者更新人臉信息庫的照片信息。

3.1對接系統

3.1.1門禁系統

為了提升讀者入館體驗，滿足未攜帶讀者卡師生的入館需求，圖書館人臉識別系統最先對接的是門禁系統。2020年春節疫情暴發，結合疫情防控對讀者體溫檢測要求，圖書館在建設人臉識別的基礎上考慮了在門禁系統的人臉識別終端增加測溫模塊。海淀校區圖書館建設的是8進8出的門禁系統，共安裝了16個人臉識別終端。昌平校區圖書館也進行了人臉識別認證改造。讀者入館流程如圖4所示。

門禁系統對接人臉識別遇到的問題具體如下。

（1）測溫功能只能監測采用人臉識別認證的讀者。雖然圖書館在門禁配套的人臉識別終端增加了測溫模塊，因其只針對采用人臉識別入館的讀者進行體溫檢測，終端的測溫功能未達到對全體讀者進行體溫監測的要求，還需要獨立的測溫系統，例如：當讀者采用刷卡認證，通過門禁系統不受測溫結果的限制。解決該問題，需要調整門禁系統體溫檢測和讀者認證的工作流程，即讀者在通過門禁閘機之前，先進行體溫檢測，檢測通過后再啟動人臉識別認證和刷卡認證。如果測溫不通過，人臉識別和刷卡都只記錄讀者信息，不給門禁閘機發送驗證通過信號，如圖5所示。

這里的難點在于體溫檢測需要在讀者進行刷卡和人臉識別前完成或者同時完成，否則可能延長讀者通過閘機的等待時間，高峰時期，容易造成擁堵。

（2）人臉驗證不通過的情況。

圖書館人臉識別系統對接的是學校的人臉信息庫。由于初期學校人臉信息庫的部分照片質量達不到系統要求，人臉識別認證經常出現識別失敗的情況。經過一段時間的磨合，部分無法通過人臉識別系統的讀者按照提示更新了人臉信息庫的照片后，這種情況得到了很大的緩解。

戴口罩的讀者人臉驗證失敗。進出館的讀者如果選擇使用人臉識別認證通過門禁閘機，需要摘下口罩，對準人臉識別攝像頭，才能通過認證。摘口罩進行人臉認證，增加了認證的等待時間，不利于疫情防控。

解決該問題需要推動人臉識別系統廠商進行算法升級，圖書館采用的人臉識別系統是基于本地部署的百度人臉識別系統。據了解，百度已經結合疫情防控實際，推出了相關的優化算法。目前圖書館使用的人臉識別系統還未進行相關更新，需要圖書館推動廠商及時進行系統升級。

3.1.2自助借還系統

圖書館自助借還系統包括自助借還機和24小時自助借閱柜，均對接了人臉識別系統。自助借還系統采用的認證方式包括“刷卡+輸入密碼”“掃描二維碼”“人臉識別”三種方式。采用刷卡認證時，為了防止出現盜用他人讀者卡的情況，在認證方式上額外增加了密碼輔助認證的要求。讀者刷卡后，需要按屏幕提示輸入個人的借閱密碼。掃描“二維碼”認證需要讀者辦理借閱手續時隨身攜帶手機。人臉識別系統對接自助借還機后，讀者解放了雙手，無須攜帶讀者卡或手機即可實現圖書借閱。

自助借還系統增加了人臉識別功能后，在很大程度上方便了讀者，簡化了借還書手續的辦理，讀者不用再為記不住繁瑣的密碼而苦惱。

3.1.3研修間管理系統

研修間管理系統對接了人臉識別系統。讀者使用研修間的簽到方式包括：刷卡簽到、掃描“二維碼”簽到、用戶名密碼簽到、人臉識別簽到四種。在實際使用過程中，由于部分讀者的用戶名和密碼過于簡單，出現過冒用他人身份的情況，管理員根據讀者反饋的信息，取消了輸入用戶名和密碼進行簽到的方式。研修間一般限制最低預約人數，刷卡簽到也曾出現過借用其他讀者校園卡，實際使用人數達不到設定標準的情況。經過一段時間的使用，管理人員發現，掃描“二維碼”簽到和人臉識別簽到是讀者比較喜歡的簽到方式。同時，采用人臉識別進行簽到的認證方式為圖書館嚴格控制研修間最少預約人數提供了可行的技術方案。

3.1.4體溫監測系統

2020年新冠疫情的暴發，給各行各業安全生產和疫情防控都帶來了全新的挑戰，在疫情常態化防控背景下，根據《高等學校新型冠狀病毒肺炎防控指南》的有關要求，中國政法大學圖書館在入口處設置了帶人臉識別的體溫監測系統。體溫監測系統自帶人臉識別功能，在通過紅外線進行體溫監測的同時，實現人員身份信息認證和入館信息登記。體溫高于37.3℃的讀者檢測時，設備會發出報警，提示工人員處理。若發生疑似病例，便于根據體溫監測系統記錄的數據進行排查。

在體溫監測系統進行人臉識別認證的時候，昌平校區進圖書館曾出現過如下情況。

（1）因中午陽光直射，光線較強，出現身份識別失敗的情況。管理人員通過調整監測系統的位置和方向，解決了身份識別失敗的問題。光線也是影響人臉識別效果的一個重要因素。

（2）因夏天溫度高，室外暴曬，出現測溫異常的情況。測溫出現異常，管理人員一般不會直接拒絕讀者入館，而是采用人工測溫的方式予以二次檢測，或者讓讀者等待幾分鐘再次檢測，以避免因室外溫度高等因素引起的測溫不準確情況。

3.2人臉識別系統應用的意義

人臉識別技術在圖書館應用后，很大程度上解放了讀者，對圖書館的智慧服務和讀者體驗提升具有重要意義。

3.2.1提升了管理服務水平

人臉識別技術與圖書館各類應用系統相結合，有效解決了讀者身份認證問題，對疫情防控、讀者進出館、自助借還服務、研修間管理等服務質量和效率的提升效果顯著。

3.2.2優化了讀者體驗

引入人臉識別技術前，讀者在圖書館辦理很多業務都離不開讀者卡。經常出現因為忘帶讀者卡，讀者入不了館、借不了書的情況。引入人臉識別技術后，讀者無需讀者卡，無需記住用戶名和密碼，就可享受圖書館的各項服務，基本實現了無卡入館、無卡借閱、無卡簽到等，很大程度上方便了讀者。

3.2.3增加了獲取讀者數據的維度

人臉識別技術應用于圖書館，更準確地記錄了讀者出入館信息，方便結合時間段進行人員信息排查。未來人臉識別與定位系統、監控系統等用相結合，圖書館可以獲取讀者在館的活動軌跡，包括區域、時間等信息，為豐富讀者行為數據奠定了基礎。

3.2.4拓展了圖書館智慧服務職能

隨著人臉識別應用范圍的拓展，圖書館可以記錄讀者在館的大部分數據，包括：進出館數據、體溫監測數據、空間使用數據、圖書借閱數據等，為分析讀者在館軌跡、空間偏好、閱讀習慣、空間使用情況等奠定了數據基礎。通過相關數據分析，可以進一步優化和拓展圖書館服務職能，例如：把人員軌跡信息與座位管理系統、研修間管理系統相結合，可以優化相關系統的管理流程；把人員軌跡信息與監控系統、存包系統、自助借還系統相結合，可以用于遺失物品的追蹤等。

3.3未來的發展方向

3.3.1人臉識別與在線服務相結合

隨著人臉識別技術的發展，未來人臉識別技術將逐步應用到圖書館在線認證方面。例如：百度提供了人臉識別接口服務，支持App、H5、“微信”頁面等環境接入。圖書館很多線上服務可以拓展人臉識別的認證方式，例如：圖書管理系統、遠程訪問系統、移動圖書館系統、論文管理系統等。曾長期困擾讀者的系統密碼復雜，記憶困難等問題，將有望通過人臉識別技術得到解決。未來，讀者不再需要記住各系統復雜的密碼即可獲取圖書館在線服務。人臉識別技術有望解決賬號使用過程中存在的密碼復雜、難記等問題，降低了系統管理成本和安全風險。

3.3.2人臉識別與其他應用系統相結合

人臉識別技術與監控系統相結合，用于事后追查和監測讀者行為，例如：為設施損壞、財產丟失、讀者糾紛等的判斷提供數據支持。目前人臉識別技術與監控系統相結合，可以提供1：1，1：N，M：N三種識別模式，在圖書館的安防領域有一定應用前景，可實現實時比對讀者身份，提升監控系統的管理效果。

人臉識別技術與座位管理系統相結合，可以減少閱覽座位被冒用的風險，為解決讀者的座位使用糾紛提供依據，提高了閱覽座位的利用率和系統數據準確性。

人臉識別技術與存包系統相結合，可以優化讀者使用存包柜的體驗，避免讀者因為讀者卡忘帶或者遺失而影響了物品存取情況的發生。

人臉識別技術與咨詢導航機器人相結合，可以輔助機器人識別讀者身份，提供與讀者身份相適應的咨詢服務，提升咨詢導航機器人的服務層次和水平?[7]?。

人臉識別技術與室內定位系統相結合，可以獲取讀者的活動軌跡信息，進一步優化圖書館的管理和服務。例如：通過位置信息判斷讀者所在區域，向讀者推薦附近的圖書館服務成為了可能。

4結語

人臉識別技術在圖書館身份認證中的應用是以生物識別技術代表的身份認證技術在圖書館建設方面的具體實踐，推動了讀者無感知入館和辦理業務，提升了讀者服務體驗。同時，隨著人臉識別技術的廣泛應用，圖書館積累了大量的讀者偏好數據，為分析讀者行為，個性化知識推送和精準服務奠定了數據基礎，一定程度上推動了圖書館智慧服務水平的提升。

參考文獻

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