考工動態人臉識別系統的設計與研究

吳健 陳豪

摘要：在分析了高校在技能考工場景下出現的人員入場簽到、驗證信息、身份識別、實時動態監控和離場登記等存在的問題基礎上，介紹了適用于實訓室考工監考安全相關的管理辦法研究。運用人臉檢測與識別技術，通過EmguCV對監控視頻來完成動態人臉檢測與捕捉，調用百度人臉識別接口，研究開發適用于安全級別較高的實訓考工場所的人臉檢測識別系統，用以提升教師監考實操類考試的管理效率。

關鍵詞：考工;人臉檢測;人臉識別;智能監控

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）33-0179-02

1背景

考工是高職院校對實訓學生進行技能工種認證能力的專業化考試，同時也是企業進行技能型人才選拔的重要參考依據，無論對于高校還是社會都具有不可估量的作用?？脊み^程強調技能操作，由專家考核打分，為了保障考工期間各項流程都公平公正，防止考工內容和監考考官等保密信息的泄露。在考工開考前，入場人員的身份信息需要進行驗證識別川?？脊て陂g，考生在進行緊張的操作過程中，進出人員的身份也需要驗證識別?？脊僭谠u分和監考的過程中很難記住全部人員的相貌，稍有不當就會暴露出替考或作弊等問題。

2015年8月第十二屆全國人民代表大會常務委員會第十六次會議通過了《刑法（修正案九）》，將考試作弊納入刑法調整范圍，關于替考、作弊等違反考試公平公正的行為納入刑法?？脊ぷ鳛榭色@取技能認證證書的考試，在整個過程中需要考生信息收集、考場簽到、身份驗證、實時監控和動作行為記錄等一系列實際應用。現階段，大部分高職院校還處于考官作為整個監考過程的負責人，要同時值守多項工作，耗費很長時間和精力。僅僅使用人工進行所有任務，存在重大的不可靠因素，特別是長時間疲勞造成的注意力不集中。

為了解決這一問題，將考官從繁雜的監考流程中解脫出來，把工作重心轉移到考核評估考生的技能水平上來，急需開發一款在實訓室場地中能夠進行實時動態身份驗證和識別的考工系統。

2人臉檢測與識別技術

人臉檢測（Pace Detection）是指在圖像中檢測人臉是否存在，如果存在則標記人臉的位置，是人臉識別的一個預處理過程。人臉識別（Pace Recognition）是一種非接觸性技術，具有可視化、符合人的思維習慣的特點，得以在商業、安全等領域廣泛應用。該研究起步于二十世紀，2012年以來，人工神經網絡（Artificial Neural Network）在圖像分類中的成功使人們意識到人臉識別也可以由深度學習解決，很大程度上刺激了深度學習在人臉識別中應用的發展，開啟了深度學習的時代。

3系統總體設計

高職院校職業學生通過技能考工這一途徑獲得證書，同時行業選拔技能人才需要借鑒，無論對于考生還是學校都具有舉足輕重的意義。為了保障考工公平公正，防止保密信息的泄漏和預期之外的事件發生，在職業技能考工期間，只能允許指定人員進入工作場地。在工作場地，即實訓室人口，進行身份驗證。如果采用人工檢查，很難記住所有符合入場資格人員的相貌，在有多人同時進入場地時，會有認錯人的情況發生。在考工系統內也同時需要記錄考生身份和整個考工過程的視頻錄像等細節。

該系統主要研究內容為實訓室考工環境下，如何開發一套安全可靠的人臉識別系統來區分考官、監考、考務和考生等不同身份人員。在考工的整個過程中，開考前的人員身份驗證，考試中的考生實施智能監控，出入考場人員的監督識別，證書證件照的識別和選取?？荚嚱Y束后的人員離場身份識別等。整個識別記錄過程最后生成考工考情報告，記錄考生在考工工作中的身份信息和實時人臉動態。

從考務人員布置考場、考官和考生進入考場使用設備、考官對考生的技能步驟評判打分到最終的考生成績審核追溯等，考生身份信息確認、考生和考官的誠信監督以及后續證書證件照的提取和成績統計等提供保障服務，減輕監考人員的工作負擔。

通過完成視頻人臉檢測與捕捉，調用識別精準度較高的百度人臉識別接口，開發適用于安全級別較高的實訓場所的人臉檢測識別系統，對監控視頻中的動態人臉圖像進行捕捉、檢測與識別，最終分析記錄數據上傳到相關終端，并且及時顯示反饋給用戶。基于Emgu CV的動態人臉檢測與識別系統的研究目標是開發應用于實訓室場景，配合監控系統完成人臉檢測與識別工作。同時，為后續開發人臉識別考勤系統、智能監控系統等做好鋪墊。

考工整個過程的實時動態人臉監控和識別的記錄，為考生的身份信息確認、考工的全程記錄、考生和考官的誠信監督以及后續證書證件照的提取和成績統計等提供保障。

4系統功能設計與技術實現

本系統實現主要用于實訓室考工時學生的考工計劃制定、考勤簽到、考生信息核對、人臉檢測與識別、證件照片的拍攝、考場的監控和認證材料的保存。解決了技能認證老師的一系列監考中存在的問題。該軟件的功能模塊大致分為：考工計劃、考生信息、考工監控、人臉識別和那個及用戶模塊等。系統解決了長期困擾負責學校該工作的老師對于考場中職業技能認證考生的科學統一規范管理，提高了技能認證的自動化管理的效率，為考生現場管理工作帶來了便利，具有一定的實用價值?，F對系統各模塊功能做一全面說明：

系統登錄主要用于對使用該軟件的注冊用戶進行安全檢查，以防止非法用戶進入系統后對技能認證考生的個人信息竊取和修改各項數據內容，特別是考生場次安排和成績的數據。只有合法的用戶才可以進入系統，根據不同的用戶權限，系統登錄后展示不同的主功能界面。

用戶輸入授權的用戶名和密碼，成功通過登錄系統驗證后進入主窗體，可以調用系統相關的各個子模塊。系統包含5大功能模塊：考工計劃、考生信息、考工監控、人臉識別和系統及用戶。每一個功能模塊下還包含數個子模塊，完成考工動態人臉認證工作的相關任務模塊。

考工計劃模塊包含創建計劃、修改計劃、保存變更和退出計劃四個子功能。其中創建計劃主要用于制定職業技能認證的考工計劃的創建，保存創建考工的時間、地點、班級、考工工種、等級、人數和場次等信息。修改計劃主要用于對已經制定的計劃進行內容的修改，對未完成正在進行中的計劃可以更改或者刪除等操作。保存變更對修改后的計劃進行保存，退出計劃即退出當前操作的考工計劃。

考生信息模塊主要包括考勤簽到、考勤統計、考場安排和信息修改四個子模塊，主要用于學生的信息檔案的增加、刪除、修改和查詢操作，考場的信息統計核對，通過該模塊修改和更新由于人員變動后的數據更新等，提高考場動態管理考生的檔案信息。

考工監控管理模塊包含實時監控、考生拍照、考場截屏和保存視頻四個子功能模塊。其中實時監控是監控考工的整個簽到、入座、考試和結束流程，考生拍照是作為個人信息存人系統為后期人臉識別和證件照的選取做準備，考場截屏是在考試過程中定時和人工對考場情況做記錄，最后對視頻進行相應的保存備份等操作。

人臉識別模塊包含人臉檢測和人臉識別兩個子功能模塊。其中人臉檢測是對監控視頻中的實時動態人臉進行檢測，通過相應的人臉比對庫用矩形框將人臉框選出來，攝像頭截屏選取人臉保存，人臉識別是將監控視頻中的人臉與已經錄入的考生人臉庫進行識別，識別出考生的姓名班級等信息反饋給用戶。

各功能模塊有機協調配合完成考工過程中的一系列棘手的問題，減輕了煩瑣的校對審核和監考考務環節。

5結束語

本系統基于圖像處理庫Emgu CV，并在C#.NE了開發環境下進行編程實現。作為一個開源視覺庫，里面包含的圖像處理的經典算法比較全面，并且采用C#和少量的C竹編寫，圖像處理運行效率很高。

為了解決視頻中人臉動態捕捉，選用該開源框架可以精準地進行人臉抓取工作。在人臉識別功能模塊中，調用了百度人臉識別的API接口，該接口比較完善，人臉識別精準度高，可以很好地做到人臉識別。通過實例的研究，開發出適用于實訓室考工的動態人臉識別系統，大幅提升實訓室考工工作的效率、自動化和準確性。