基于無線網絡的人臉識別門禁系統設計與實現

陳保國

（南京鐵道職業技術學院，江蘇 南京 210031）

1 人臉識別門禁系統的發展現狀

人臉識別是一種基于人臉信息的生物識別技術，可使用照相機或攝像頭收集包含人臉的照片或視頻，自動檢測并跟蹤圖像中的人臉[1]，然后對檢測到的人臉進行識別，也稱為人像識別和面部識別。基本識別過程包括4個步驟：圖像獲取和人臉圖像的預處理、人臉的檢測和分離、面部特征提取以及人臉圖像的匹配和識別。相對于指紋識別等其他的生物學識別方式，人臉識別具有識別過程自然、無障礙、高效便捷等優勢，但同時也存在一些問題，即識別過程容易受到其他因素的干擾，如人臉識別過程普遍易受攝像頭采集圖片質量好壞的影響[2]。

如何實現無線網絡下人臉識別的門禁系統是當今研究人員的重要研究熱點課題。本文提出在現有人臉識別訪問控制系統的無線網絡中，通過在主服務器中添加人臉識別控制的客戶端控制模式，再編寫一套簡潔、有效的管理系統界面來管理注冊用戶和配置訪問控制，以實現訪問控制系統的全面智能。該方案有望解決無線網絡下人臉識別門禁系統的設計與實現[3]。

2 無線網絡的人臉識別門禁系統分析建模

2.1 用戶訪問人臉識別門禁系統

注冊用戶使用其面部特征登錄并訪問各個門禁控制系統[4]，當每個訪問控制系統檢測到用戶打算登錄時，首先將系統采集到的人臉信息與訪問控制站的用戶個人資料進行匹配，如匹配成功，即表示該人臉獲得相應的門禁權限，門將被自動打開，反之亦反，具體如圖1所示。

圖1 用戶訪問人臉識別門禁系統

2.2 管理員管理人臉識別門禁系統

管理員對于無線網絡下人臉識別門禁系統的操作順序首先是登錄系統，管理員用戶必須首先登錄服務器以執行后續操作，例如：查看或處理用戶數據、獲取相應門禁權限信息和分組信息、注冊新用戶；對用戶信息進行管理，包括更改或者刪除用戶基本信息；可以配置無線網絡功能以保持與用戶之間建立無線網絡連接關系，通過建立這種關系可以實現將無線網絡下的云端數據發送到客戶端的功能，由此達到將獨個配置文件發送到不同的客戶端的目的，具體如圖2所示。

圖2 管理員允許用戶進行的操作示意

2.3 無線網絡人臉識別門禁系統的設計內容與結構

無線網絡人臉識別門禁系統的設計內容主要指的是系統數據，系統數據主要包括用戶數據和訪問控制數據。用戶數據包括用戶名、用戶索引、用戶分組和用戶權限。門禁系統的訪問控制信息包括訪問控制的名稱、訪問控制的地址和所有用戶的訪問控制權限等。門禁系統的用戶索引用于對有關用戶面部特征的信息進行引導，并且在訪問控制數據中將面部信息傳達給所有訪問控制用戶。

無線網絡人臉識別門禁系統的設計總體功能結構一般包括以下幾個部分：服務器控制臺、訪問控制系統客戶終端、無線網絡通信模塊、人臉識別模塊和門禁訪問控制終端。無線網絡人臉識別門禁系統的服務端的功能結構包括以下幾個部分：管理員登錄界面、系統功能區界面、用戶分組結構管理界面、用戶基本信息顯示界面和用戶擁有的所有門禁訪問控制界面。其功能界面包括：用戶的添加、門禁訪問控制的添加、無線網絡創建與配置以及發送數據。

3 無線網絡人臉識別門禁系統性能需求

無線網絡人臉識別系統應當具備以下性能要求。

3.1 正確性需求

在將用戶信息添加到數據庫時，管理員應當對用戶提供的人臉信息進行充分核對以確保用戶信息的準確性，并且保證所采集人臉圖像信息符合系統條件。管理員登錄系統后，基于無線網絡的人臉識別門禁系統必須能夠正確讀取各類信息，具體包括用戶的基本個人信息、授權信息以及人臉特征信息，確保可以正確執行所有操作。

3.2 安全性需求

系統需根據管理員提供的正確用戶名與密碼才能允許其登錄系統。用戶通過上傳自身人臉特征信息并將其發送至客戶端，系統根據不同用戶的權限信息進行自動篩選與匹配，從而獲取相應的門禁權限，進而打開相應的門。為了防止用戶未經允許打開不應打開的門（未獲取相應的門禁權限），系統必須在設計過程中確保服務器和客戶端的安全性，例如身份安全性和通信安全性。

3.3 界面需求

系統對運行界面的窗口布局要求簡單明了。系統應當以簡單色調為主，且不應過于煩瑣。每個模塊均被智能地劃分，每個窗口的主題樣式都應當大體相同。同時，它是使用WPF開發技術開發的，便于用戶使用。界面設計必須遵循以下規則：界面必須一致，必須遵循Microsoft Windows API的概念，并根據規范提供簡單的錯誤處理方案進行自動處理；能夠及時提供各種反饋信息，以此實時提醒用戶系統的當前運行狀態。例如，系統當前處于網絡環境如何？當前攝像機讀取狀態是否穩定？當前各門禁的數據和訪問控制信息情況具體怎么樣？另外，用戶如果不小心誤傳了相關信息，其可以在系統中撤銷不當操作等。

3.4 時間特殊性需求與穩定性需求

3.4.1 時間特殊性需求

當新用戶被管理員添加到系統中時，系統管理員需要及時處理用戶的人臉信息，并及時將用戶的數據和面部信息輸入系統數據庫內部。

3.4.2 穩定性需求

基于無線網絡人臉識別門禁系統一旦啟動后，客戶端需滿足24小時持續工作運行狀態。如果出現隨機問題，用戶可以通過重新啟動設備解決；服務器端則須確保服務器軟件隨時控制開關軟件的狀態。

3.5 擴展性需求

基于無線網絡的人臉識別門禁系統應當支持一定的擴展功能，例如：門禁訪問控制節點的添加、用戶和其他功能操作模塊的添加等方面內容，并能夠充分保障系統具備足夠的兼容性，以此滿足更高的要求。

4 結語

本文對基于無線網絡的人臉識別門禁系統的理論進行了分析和探討，分別對無線網絡的人臉識別門禁系統的發展現狀、系統分析建模、系統性能需求三方面展開介紹。在發展現狀中，本文提出了人臉識別存在的系列問題，還對基于無線網絡的門禁系統做出了功能描述；在對系統進行分析和建模時，本文介紹了用戶、管理員對于系統的操作流程，并對本系統的設計內容與功能結構開展了分析；在系統性能需求分析中，本文對該系統的正確性需求、安全性需求、界面需求、時間特殊性需求、穩定性需求和擴展性需求進行了詳細的敘述。本文通過充分論證得出以下結論，一是該系統的設計與實現具有較為充分的可行性、可操作性、可擴展性。二是本文的理論分析能夠為未來無線網絡下的人臉識別門禁系統的設計與實現提供理論指導。