基于人臉識(shí)別技術(shù)的幼兒園安全管理系統(tǒng)研究

摘 要：幼兒的人身安全問(wèn)題是當(dāng)今社會(huì)最關(guān)心的問(wèn)題之一，幼兒的成長(zhǎng)離不開(kāi)家庭，更離不開(kāi)幼兒園。如何建立更好的幼兒園安全管理體制，為幼兒提供一個(gè)健康安全成長(zhǎng)的環(huán)境，是當(dāng)前所面臨的一大難題。同時(shí)要確認(rèn)將孩子安全交給家長(zhǎng)，避免冒充家長(zhǎng)領(lǐng)孩子的情況出現(xiàn)，工作人員需要認(rèn)真核實(shí)家長(zhǎng)身份，這個(gè)工作量也是巨大的，且人工核實(shí)也不能保證家長(zhǎng)身份百分百正確，這同樣也面臨的一道重大難題。建設(shè)屬于幼兒園自己的安全信息化管理系統(tǒng)，有利于幼兒園本身的建設(shè)和管理，同時(shí)也有助于提高幼兒的人身安全保障。

關(guān)鍵詞：人臉識(shí)別技術(shù);幼兒園;安全管理

人臉識(shí)別技術(shù)作為一本比較復(fù)雜的交叉學(xué)科內(nèi)容，其涉及圖像處理，機(jī)器學(xué)習(xí)等多個(gè)技術(shù)更是當(dāng)前我國(guó)人工智能的主要研究區(qū)域。隨著我國(guó)城市化建設(shè)的不斷進(jìn)展，我國(guó)的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)也飛速發(fā)展，尤其是平安城市等相關(guān)概念更是被不斷提出。與此同時(shí)，廣大人民群眾的安防意識(shí)也逐步增強(qiáng)，促使我國(guó)安防產(chǎn)業(yè)逐步發(fā)展。根據(jù)我國(guó)相關(guān)信息公布，截止到2017年為止，安防產(chǎn)業(yè)迅速增長(zhǎng)，且采購(gòu)經(jīng)營(yíng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于去年的同期。而人臉技術(shù)作為安防區(qū)域內(nèi)始終備受追捧的技術(shù)，該技術(shù)最早就是應(yīng)用于安全管理防范相關(guān)區(qū)域內(nèi)，常見(jiàn)于機(jī)場(chǎng)相關(guān)領(lǐng)域。基于此，本文將主要研究人臉技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容，并概括人臉技術(shù)在幼兒園安全管理中系統(tǒng)的應(yīng)用。

一、 人臉識(shí)別技術(shù)的相關(guān)概述

（一）人臉識(shí)別的含義

人臉識(shí)別技術(shù)主要是通過(guò)攝像頭等相關(guān)設(shè)備采集的人臉的圖像信息，并從中提取出人臉?biāo)哂械拿娌刻卣鳎谂c信息庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行一系列的搜尋，最終找到自己需要的人臉獲得對(duì)比結(jié)果。人臉識(shí)別技術(shù)和其他的生物識(shí)別技術(shù)相比，其具有諸多的優(yōu)點(diǎn)。這是由于人臉圖像比較復(fù)雜，其包含了多層次的信息內(nèi)容、空間數(shù)據(jù)的維度較高，想要破解這一技術(shù)十分困難。所以，人臉識(shí)別技術(shù)的安全性較高。另外，由于人臉識(shí)別不需要像其他特殊的方法采集相關(guān)的生物識(shí)別，被識(shí)別的人臉圖像可以主動(dòng)獲取而不被個(gè)體察覺(jué)，其是一種采集設(shè)備成本較低的識(shí)別技術(shù)，僅靠一個(gè)設(shè)置就可以完成一系列的采訪。當(dāng)前人臉識(shí)別主要包括兩種不同的模式，第一種是一對(duì)一識(shí)別，也就是人臉確認(rèn)。第二種就是一對(duì)多識(shí)別，就是人臉鑒別兩種技術(shù)。這兩種識(shí)別技術(shù)都是將人臉圖像與指定的圖像進(jìn)行對(duì)比，從而進(jìn)行一系列的區(qū)分。這兩種技術(shù)的主要區(qū)別，也是將人類作為一幅圖像進(jìn)行對(duì)比，輸出的是兩幅人臉圖像的相似度的，而人臉需要與最開(kāi)始人臉數(shù)據(jù)的信息對(duì)象自動(dòng)排序的多個(gè)人臉圖像。

（二）國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人臉識(shí)別技術(shù)廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)中，且具有重要的地位。上世界九十年的時(shí)候，人臉識(shí)別技術(shù)就已經(jīng)獲得了較大的進(jìn)步，在經(jīng)過(guò)幾十年的不斷發(fā)展之后，人臉識(shí)別技術(shù)已經(jīng)逐漸成熟。現(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)外人臉識(shí)別技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀如下：

1. 國(guó)外研究現(xiàn)狀

通過(guò)分析國(guó)內(nèi)外的相關(guān)文獻(xiàn)可以得知，在1966的時(shí)候就已經(jīng)有學(xué)者研究人臉識(shí)別技術(shù)，而1990年日本更是成功研發(fā)出人臉識(shí)別機(jī)器，該機(jī)器可以在1秒鐘內(nèi)迅速識(shí)別需要尋找的人臉。并且，美國(guó)的陸軍實(shí)驗(yàn)研究室也通過(guò)軟件輔助開(kāi)發(fā)人臉識(shí)別技術(shù)，其研發(fā)出的人臉識(shí)別準(zhǔn)確率高達(dá)49%。在美國(guó)的公開(kāi)測(cè)試過(guò)程中，F(xiàn)AR甚至為53%。此時(shí)，美國(guó)的國(guó)防研究部分通過(guò)使用半自動(dòng)以及全自動(dòng)算法進(jìn)行人臉識(shí)別，這兩種算法需要人工或者自動(dòng)指出圖像內(nèi)人眼的坐標(biāo)后識(shí)別。將此種人臉識(shí)別技術(shù)使用于機(jī)場(chǎng)內(nèi)，發(fā)現(xiàn)人臉識(shí)別的準(zhǔn)確率比較低，且系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)出的錯(cuò)誤警報(bào)比較多。

與此同時(shí)，國(guó)外部分高等學(xué)校，像卡內(nèi)基梅隆大學(xué)、麻省理工學(xué)院等，也開(kāi)始和部分公司進(jìn)行合作展開(kāi)人臉識(shí)別技術(shù)的研究，并注重將該技術(shù)的研究重點(diǎn)放在公安以及刑事部分，將其應(yīng)用于考試驗(yàn)證系統(tǒng)的研究?jī)?nèi)容還比較少。

2. 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

我國(guó)人臉識(shí)別技術(shù)當(dāng)前已經(jīng)廣泛適用于各個(gè)范圍內(nèi)，且具有不可忽視的作用，特別是在部分機(jī)關(guān)單位的安全、考勤、銀行、物業(yè)管理、軍隊(duì)安全、門(mén)禁以及網(wǎng)絡(luò)安全等方面。現(xiàn)階段，我國(guó)人臉識(shí)別技術(shù)也獲得了較大的成就，像國(guó)家的863項(xiàng)目“面像檢測(cè)與識(shí)別核心技術(shù)”，通過(guò)組織機(jī)構(gòu)的成果檢測(cè)鑒定其已經(jīng)達(dá)到了國(guó)際的領(lǐng)先水準(zhǔn)，并開(kāi)始普及、使用。

這意味著我國(guó)已經(jīng)掌握部分人臉識(shí)別技術(shù)的核心部分，其是我國(guó)人臉識(shí)別技術(shù)發(fā)展的重要標(biāo)志。2002年我國(guó)北京一家有限公司實(shí)現(xiàn)了人臉鑒別系統(tǒng)的研究，現(xiàn)對(duì)人臉圖像進(jìn)行一系列的預(yù)處理，最大限度地消除照相機(jī)對(duì)圖像產(chǎn)生的影響，再對(duì)人臉圖像的特點(diǎn)進(jìn)行提取以及識(shí)別。這一人臉鑒別技術(shù)具有較大的價(jià)值，由于大家常使用正面照對(duì)人臉進(jìn)行鑒別，而人臉圖像的拍攝時(shí)間不同以及照相機(jī)產(chǎn)生的影響，會(huì)導(dǎo)致人臉和圖像之間的差別較大。該系統(tǒng)可以接受拍攝時(shí)間比較久的照片，且可以實(shí)現(xiàn)較高的人臉識(shí)別概率。通過(guò)使用相關(guān)數(shù)據(jù)對(duì)該技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)顯示第一次正確識(shí)別的技術(shù)可以高達(dá)50%左右，且在20張輸出照片存在和之前輸入照片為同一個(gè)人的照片時(shí)的識(shí)別概率可以高達(dá)70%。

二、 人臉識(shí)別技術(shù)用于幼兒園安全管理系統(tǒng)的意義

幼兒園內(nèi)兒童的安全一直都是社會(huì)人民群眾十分重視的問(wèn)題，部分不法分子為了獲得較高的經(jīng)濟(jì)利益，常會(huì)選擇冒充幼兒家長(zhǎng)，在放學(xué)階段誘拐幼兒。針對(duì)這一不良現(xiàn)象，部分幼兒園采取使用人臉識(shí)別技術(shù)，可以有效保證幼兒的安全。在幼兒園放學(xué)時(shí)期，家長(zhǎng)想要接走孩子時(shí)，首先需要刷卡以及人臉識(shí)別驗(yàn)證，只有注冊(cè)過(guò)的家長(zhǎng)才能接走幼兒，而沒(méi)有通過(guò)系統(tǒng)驗(yàn)證的人群，則會(huì)通知幼兒園內(nèi)的管理員進(jìn)行處理。因此，將人臉識(shí)別技術(shù)使用幼兒園安全管理系統(tǒng)中，可以大幅度降低幼兒被拐的可能性，充分保障幼兒的生命安全以及人身安全。但是，市場(chǎng)上對(duì)于幼兒園的安全管理系統(tǒng)質(zhì)量參差不齊，實(shí)用性更是令人擔(dān)憂，大多數(shù)系統(tǒng)不能保證接送幼兒的真實(shí)家長(zhǎng)的身份。

除此之外，由于現(xiàn)階段以幼兒人數(shù)不斷增多，且幼兒信息工作量大，時(shí)間要求緊迫所以造成幼兒園管理人員的工作負(fù)擔(dān)重、效率低。本文就是針對(duì)目前市場(chǎng)上存在的問(wèn)題，并且順應(yīng)幼兒園行業(yè)發(fā)展和計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的統(tǒng)一趨勢(shì)，設(shè)計(jì)一款易于操作，安全性高，雙向服務(wù)的幼兒園安全管理系統(tǒng)。首先有利于幼兒本身的安全保障，可以提高幼兒園家長(zhǎng)和幼兒服務(wù)的水平;其次也是為了節(jié)省工作人員的工作時(shí)間，減少工作人員的重復(fù)勞動(dòng)，提高工作效率，該系統(tǒng)主要適用于幼兒入園人員管理，家長(zhǎng)接送過(guò)程中的安全交接。取代以往的純手工系統(tǒng)，操作方便，執(zhí)行效率高，人員需求少，此系統(tǒng)對(duì)于提升幼兒園的教學(xué)質(zhì)量和知名度是十分必要的。

三、 人臉識(shí)別技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

（一）人臉識(shí)別技術(shù)帶來(lái)的安全風(fēng)險(xiǎn)

雖然人臉技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)有幾十年，在人臉識(shí)別技術(shù)在安全管理中的應(yīng)用并未完全成熟，其還存在著一系列的局限性以及不足之處。這是由于人臉的模型構(gòu)造難度比較高，由于人臉是一個(gè)三維的立體結(jié)構(gòu)，需要準(zhǔn)確的構(gòu)建人臉模型，需要從多方數(shù)據(jù)采集相關(guān)信息，這一點(diǎn)會(huì)增加采集的成本。并且，部分公共場(chǎng)所內(nèi)無(wú)法獲取更多的證明采集信息。比如，公安部門(mén)能夠采集到的信息，常常沒(méi)有正臉，從而降低了人臉識(shí)別的相關(guān)難度。此外，人臉識(shí)別的算法缺乏魯棒性，年齡、光照、表情以及化妝品，對(duì)人臉識(shí)別效果都會(huì)產(chǎn)生一定的影響，這些因素也會(huì)影響相關(guān)人員的面部特征提取信息。雖然這些因素影響著人臉識(shí)別技術(shù)的使用，但越來(lái)越多的科技公司以科研院不斷研究我國(guó)人臉技術(shù)，其已經(jīng)獲得了較大的進(jìn)步，未來(lái)人臉技術(shù)會(huì)在幼兒園安全管理中發(fā)揮出更大的作用。

（二）網(wǎng)絡(luò)化趨勢(shì)

人臉識(shí)別技術(shù)還可以解決大家生活中，基本身份識(shí)別的相關(guān)問(wèn)題。未來(lái)此種身份識(shí)別技術(shù)會(huì)逐漸應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)中，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行共享。總之，未來(lái)身份識(shí)別技術(shù)以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)會(huì)迅速發(fā)展，且廣泛適用于大家的生活中。

（三）多生物識(shí)別模式融合趨勢(shì)

當(dāng)前人臉識(shí)別技術(shù)還沒(méi)有達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，針對(duì)部分安全要求比較高的行業(yè)來(lái)講，人臉識(shí)別技術(shù)極易被部分不法分子進(jìn)行攻擊，并通過(guò)漏洞實(shí)現(xiàn)身份造假。因此，人臉識(shí)別技術(shù)還需結(jié)合多種生物特征識(shí)別技術(shù)共同使用，從而提高該技術(shù)的安全性。

（四）云技術(shù)

云技術(shù)可以為人臉識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用提供更多的數(shù)據(jù)以及計(jì)算力支撐，而結(jié)合云技術(shù)使用的門(mén)禁控制也可以同時(shí)對(duì)多個(gè)通道進(jìn)行管理，再加上物聯(lián)網(wǎng)的逐漸普及，大家可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程門(mén)禁控制以及管理，并準(zhǔn)確識(shí)別本人。

四、 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，隨著我國(guó)信息技術(shù)的迅速發(fā)展，也出現(xiàn)了一系列的安全問(wèn)題，像一些比較低級(jí)的密碼很容易被人所破解，需要具有部分帶有個(gè)人生物的信息，從而減少一系列的安全問(wèn)題。在生物信息中人臉的獨(dú)特性較高，很難被其他人復(fù)制和拷貝，所以其具有較高的使用價(jià)值。迅速發(fā)展的大數(shù)據(jù)信息內(nèi)容將人臉識(shí)別與其進(jìn)行完美的融合，從而推動(dòng)了我國(guó)人臉技術(shù)的發(fā)展與使用。將人臉識(shí)別技術(shù)使用幼兒園的安全管理系統(tǒng)內(nèi)，可以有效保護(hù)我和幼兒的人身安全，充分保障我國(guó)幼兒園兒童的安全。

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作者簡(jiǎn)介：

文志宇，湖北省武漢市，湖北工業(yè)大學(xué);山西省臨汾市，晉能集團(tuán)臨汾公司。