人臉識(shí)別通道閘系統(tǒng)在高校學(xué)生宿舍管理中的應(yīng)用

摘要：近些年來(lái)，隨著生物識(shí)別技術(shù)的飛速發(fā)展，基于人臉的識(shí)別技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。而目前高校學(xué)生宿舍依靠宿管員人工識(shí)別進(jìn)出人員身份的傳統(tǒng)管理模式已無(wú)法適應(yīng)現(xiàn)代化管理的需求。為此，本文設(shè)計(jì)了一個(gè)基于人臉識(shí)別的智能通道閘系統(tǒng)，旨在為高校學(xué)生宿舍管理提供更好的支持。

關(guān)鍵詞：人臉識(shí)別;智能通道閘;宿舍管理

高校學(xué)生宿舍是大學(xué)生學(xué)習(xí)與生活的重要場(chǎng)所，宿舍管理關(guān)乎學(xué)生人身和財(cái)產(chǎn)安全，關(guān)系到學(xué)校正常的教學(xué)、生活秩序，而許多高校宿舍一直沿用較為傳統(tǒng)的管理模式，即由宿管員人工判斷進(jìn)出人員的身份，就寢前定時(shí)查房簽到的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，這種模式存在人工效率低、信息不準(zhǔn)確等諸多弊端，所以高效、安全的宿舍管理尤為重要。在學(xué)生宿舍管理中引入人臉識(shí)別技術(shù)，通過(guò)專業(yè)的圖像采集設(shè)備，實(shí)時(shí)獲取學(xué)生面部圖像與數(shù)據(jù)庫(kù)中的預(yù)存圖像進(jìn)行比對(duì)，聯(lián)動(dòng)智能通道閘對(duì)識(shí)別成功的學(xué)生放行，將無(wú)法識(shí)別的人員拒之門(mén)外，為學(xué)生創(chuàng)建一個(gè)安全的住宿環(huán)境。

一、人臉識(shí)別技術(shù)簡(jiǎn)介

1.基本原理及其優(yōu)勢(shì)

人臉識(shí)別技術(shù)是基于人的面部特征信息實(shí)現(xiàn)身份識(shí)別的一種生物識(shí)別技術(shù)，使用攝像機(jī)或攝像頭采集含有人臉的圖像或視頻流，并自動(dòng)檢測(cè)和跟蹤人臉，進(jìn)而對(duì)檢測(cè)到的人臉進(jìn)行比對(duì)識(shí)別的技術(shù)。人臉作為運(yùn)用在身份鑒別領(lǐng)域的生物密碼中的一種，相比指紋更具優(yōu)勢(shì)：第一無(wú)需用戶與設(shè)備直接接觸就可實(shí)現(xiàn)。第二具有高識(shí)別精度高和誤識(shí)率低的特點(diǎn)。第三獨(dú)有的活體檢測(cè)技術(shù)，可以有效防止使用偽造手段來(lái)欺騙識(shí)別系統(tǒng)的行為。

2.關(guān)鍵技術(shù)簡(jiǎn)介

（1）人臉檢測(cè)

人臉檢測(cè)是用于捕捉定位人臉的一項(xiàng)技術(shù)。在使用智能手機(jī)拍照時(shí)，鏡頭會(huì)自動(dòng)將人物的臉部圖像標(biāo)準(zhǔn)出來(lái)，正是運(yùn)用人臉檢測(cè)算法將人臉?biāo)趨^(qū)域進(jìn)行全局檢測(cè)，以矩形區(qū)域輸出人臉輪廓的方式實(shí)現(xiàn)，并將采集到的合格人臉圖像轉(zhuǎn)換成坐標(biāo)參數(shù)緩存在人臉識(shí)別設(shè)備中。

（2）活體檢測(cè)

為防止人員利用照片、視頻、3D模型等各類手段代替真人識(shí)別，故采用活體檢測(cè)技術(shù)來(lái)提升系統(tǒng)的安全性。目前活體檢測(cè)方式分為三種：配合式活體檢測(cè)、靜默活體檢測(cè)、雙目活體防偽檢測(cè)。其中，靜默活體檢測(cè)通過(guò)采集人臉圖像即可進(jìn)行活體檢測(cè)，適用于門(mén)禁、考勤管理等應(yīng)用場(chǎng)景。

（3）人臉特征提取

在捕捉的人臉圖像上進(jìn)行特征點(diǎn)的提取，等同于尋找每個(gè)人臉輪廓特征點(diǎn)在人臉圖像中的對(duì)應(yīng)位置坐標(biāo)，即特征點(diǎn)定位。常用的特征提取方法分為兩種：一種為沿輪廓垂向的一維范圍圖像特征提取，另一種為特征點(diǎn)方形領(lǐng)域的二維范圍圖像特征提取。[1]

（4）人臉識(shí)別

通過(guò)人臉識(shí)別算法將人臉特征值與數(shù)據(jù)庫(kù)中的預(yù)存人臉信息進(jìn)行比對(duì)，計(jì)算出相似度值，同預(yù)先設(shè)定的相似度閥值進(jìn)行對(duì)比，最終獲得識(shí)別結(jié)果。

二、基于人臉識(shí)別的高校宿舍管理系統(tǒng)需求分析

宿舍為人員密集場(chǎng)所，且人員流動(dòng)性較大，宿管員很難辨識(shí)每一位進(jìn)出宿舍的學(xué)生，無(wú)法提供準(zhǔn)確有效的記錄數(shù)據(jù)。所以將人臉識(shí)別技術(shù)運(yùn)用到高校宿舍管理中非常必要。人臉識(shí)別技術(shù)結(jié)合管理系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)地記錄每位學(xué)生進(jìn)出宿舍的時(shí)間段，從而推斷學(xué)生是否已回到宿舍。而在管理系統(tǒng)中還可根據(jù)需要增加信息推送的功能，通過(guò)前期導(dǎo)入的學(xué)生、輔導(dǎo)員等身份信息，在系統(tǒng)中設(shè)定正常、晚歸、未歸三個(gè)時(shí)間段，系統(tǒng)根據(jù)預(yù)設(shè)判斷將未在規(guī)定時(shí)間里進(jìn)出宿舍的學(xué)生信息以微信或短信等方式推送給輔導(dǎo)員，提醒輔導(dǎo)員盡快聯(lián)系學(xué)生了解情況，而宿管員可使用計(jì)算機(jī)Web端遠(yuǎn)程登錄管理平臺(tái)，實(shí)時(shí)掌握系統(tǒng)反饋的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)異常情況，及時(shí)與相關(guān)老師取得聯(lián)系，從而防止意外事件的發(fā)生。

三、人臉識(shí)別通道閘系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、系統(tǒng)工作流程

如圖2所示，系統(tǒng)工作流程分為三個(gè)階段：

第一階段 捕捉人臉圖像進(jìn)行初步篩選，評(píng)估人臉真假和圖像質(zhì)量，將采集的真實(shí)人臉圖像緩存在人臉識(shí)別設(shè)備中。

第二階段 提取緩存圖像中的人臉特征值與人臉數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比對(duì)，判斷是否存在一致的圖像。

第三階段 根據(jù)識(shí)別結(jié)果聯(lián)動(dòng)智能通道閘，對(duì)識(shí)別成功的人員開(kāi)閘放行。

2、系統(tǒng)架構(gòu)和技術(shù)參數(shù)

人臉識(shí)別通道閘系統(tǒng)由人臉識(shí)別設(shè)備、智能通道閘、管理平臺(tái)等組成。

（1）人臉識(shí)別設(shè)備功能及其主要參數(shù)：

功能：捕捉動(dòng)態(tài)人臉圖像進(jìn)行比對(duì)識(shí)別。

參數(shù)：配置寬動(dòng)態(tài)高清攝像頭，具備光線補(bǔ)償、面部識(shí)別距離可調(diào)節(jié)、活體檢測(cè)功能;具備1：N和1：1的人臉識(shí)別模式，人臉識(shí)別率≥98%。

（2）智能通道閘功能及主要參數(shù)：

功能：根據(jù)人臉比對(duì)結(jié)果，聯(lián)動(dòng)智能通道閘實(shí)現(xiàn)對(duì)有效身份人員的開(kāi)閘放行功能。

參數(shù)：人臉識(shí)別開(kāi)閘、閘機(jī)遠(yuǎn)程控制、非法闖入報(bào)警、防跟隨報(bào)警、防夾功能。

（3）管理平臺(tái)：

功能：用于人員信息和智能通道閘設(shè)備的管理。

參數(shù)：部署平臺(tái)服務(wù)器用于安裝管理軟件，管理平臺(tái)具備人員信息處理、智能通道閘的遠(yuǎn)程控制、數(shù)據(jù)推送功能（微信、APP等方式）。

三、結(jié)束語(yǔ)

本文在分析傳統(tǒng)高校宿舍管理模式存在諸多不足的情況下，引入人臉識(shí)別技術(shù)，將人臉識(shí)別設(shè)備、智能通道閘、管理平臺(tái)等有機(jī)的整合在一起，設(shè)計(jì)出一套較為安全、高效的人臉識(shí)別智能通道閘系統(tǒng)，通過(guò)識(shí)別人臉對(duì)進(jìn)出學(xué)生進(jìn)行管控，系統(tǒng)會(huì)將未按規(guī)定時(shí)間進(jìn)出宿舍的學(xué)生信息推送給相關(guān)輔導(dǎo)員，從而更好的保障在校學(xué)生的安全。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李月龍，靳彥，汪劍鳴，等.人臉特征點(diǎn)提取方法綜述[J].計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào)，2016，39（7）：1356-1374

[2] 王天慶.Python人臉識(shí)別：從入門(mén)到工程實(shí)踐 [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2019，229-244

[3]（印）Navin Kumar Manaswi.Python深度學(xué)習(xí)實(shí)戰(zhàn)：基于TensorFlow和Keras的聊天機(jī)器人以及人臉、物體和語(yǔ)音識(shí)別[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，，2019，135-158

[4] 朱盛萍，寧江.人臉識(shí)別技術(shù)門(mén)禁系統(tǒng)在高校公寓管理中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2018，9（18）：195-196

[5] 王文智.基于人臉識(shí)別的出入口人物身份識(shí)別[D].貴州：貴州民族大學(xué)，2017

作者簡(jiǎn)介：

許林祥（1982-）男，漢族，籍貫江蘇南通，工程師職稱，研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。

（作者單位：南通理工學(xué)院）