高校學生管理中人臉識別技術的應用研究

余燦玲?馬千知?張倩?廖麗

摘要：在高校學生管理越來越精細、要求越來越嚴格的背景下，如何有序高效開展學生健康、安全、教學管理工作，是各高校極其重要的任務。本文對如何將人臉識別技術應用于高校安保、宿舍門禁、 圖書館、食堂、課堂考勤、考生信息有效管理，以及如何將其應用于學生的健康信息、行程軌跡、體溫等高效檢測進行了研究，實現快速智能核查，為高校有序開展學生管理提供了有力的技術支撐。

關鍵詞：高校學生管理；人臉識別；健康信息

一、引言

2020年初發生了全球性的公共衛生事件，對我國人民生命健康與經濟發展造成了嚴重影響，對我國高校教學秩序和人才培養也造成了很大影響。高校學生通常來自全國各省各市，具有生源地廣、流動性大、人數眾多等特點，高校需要全力保障學生健康、安全、有序開展教學工作，這給各所高校提出了嚴峻的考驗，也給學生管理工作帶來了巨大的挑戰。

特別是高校校門人員進出密集，手續繁多檢查嚴格，除了要檢查學生的請假記錄、健康信息、行程軌跡之外，還需要測量體溫，經常發生人員聚集的現象，個別學生存在信息造假蒙混過關等問題，給學校管理造成了巨大壓力與現實困難。

基于此，運用技術手段解決高校中學生健康、安全、教學管理工作的難題迫在眉睫，高校需要一種可靠的自動身份驗證技術核對進出人員的相關信息，實現高校快速智能核查，最大限度保障高校學生健康、安全與教學工作有序開展，并為高校科學有效學生管理提供技術支撐。

二、基于人臉識別的高校學生管理現狀

目前我國人工智能技術研究者眾多，其中人臉識別技術在高校智慧校園中各種應用場景的研究也比較多。比如，文獻[1]介紹了通過人工智能技術發展智慧課堂，大力推進高校智慧校園的建設，而且還重點闡述了人工智能在高校智慧校園建設中的應用場景。文獻[2]首先說明人臉識別技術的意義與背景，然后重點說明了該技術如何應用在高校安保中，最后還分析了該技術欠缺之處及未來如何發展。文獻[3]利用人臉識別技術，實現校園安保監控、上課前簽到、下課后反饋等功能，保障學生的考勤簽到與在校的人身財產安全。文獻[4]提出了一種基于人臉識別技術的高校自動考勤管理系統，通過人臉識別及自動化技術優化學生考勤流程，提高了考勤效率。文獻[5]將人臉識別融進宿舍智能化管理平臺，講解了基于人臉識別的智能化宿舍管理系統平臺的設計內容及設計程序等信息。文獻[6]則研究了基于高清攝像頭監控下人臉識別技術在公共安全的現狀，給人臉識別的應用實踐提供一定理論依據。文獻[7]基于人臉識別技術在高校學生校園軌跡回溯中的應用為出發點，闡述與分析其工作過程及應用概況，總結其應用場景。以上文獻都給人工智能人臉識別技術賦能高校智慧校園的構建及智能化發展提供有效的參考思路。

在高校學生管理越來越精細、全力保護學生健康期間，健康信息、行程軌跡和體溫監測是師生健康出行的重要“憑證”，將人臉識別與大數據技術相結合，對高校學生的健康信息、行程軌跡等信息進行檢測，以達到高效管理目標，下文將使用人工智能中的人臉識別技術對高校中各種應用場景進行深入探索應用研究。

三、人臉識別技術原理與設計思路

人臉識別也叫面部識別，是基于人的臉部特征信息進行身份識別的近幾年快速發展的一種生物識別技術，已經逐漸成為各領域識別應用中的最優選擇之一。具有采集簡單、特征穩定、不易仿制、非接觸性和無需刻意配合、短期內人臉結構不會發生太大變化等優點。

（一）人臉識別技術原理

高校需要應用人臉識別技術進行學生管理，需要先收集高校學生的個人信息、班級信息及人臉信息等。收集好人臉信息后，利用采集的人臉圖像大數據，使用特征提取算法與深度學習算法，生成特征模型數據，保存到人臉庫中，后期用于人臉識別驗證。使用人臉識別技術有人臉圖像采集、人臉檢測與預處理、人臉圖像特征提取、人臉圖像比對與識別及人臉識別結果輸出幾個環節，見圖1。

當人員在攝像頭或高清攝像機等采集設備的拍攝范圍內時，采集設備會自動搜索并采集人臉圖像；人臉檢測主要用于人臉識別的預處理，即在圖像中準確標定出人臉的位置和大小；人臉圖像預處理是基于人臉檢測結果，對圖像進行處理并將其在特征提取的過程中使用；人臉特征提取是對人臉進行特征建模的過程，不同的人能提取出不同的人臉特征；人臉圖像比對需要將人臉圖像特征數據與人臉大數據庫中的特征模型進行搜索匹配，設定一個閾值，根據相似度是否超過閾值，得到了一個匹配結果；人臉識別就是將待識別的人臉特征與已得到的人臉特征進行比較，根據相似程度對人臉的身份信息進行判斷與輸出；當人臉識別系統投入使用后，人臉識別即可判別采集對象是否本校學生或工作人員。

（二）設計思路及注意事項

下文闡述人臉識別設計思路中的人臉目標檢測、比對與識別，同時對設計時的注意事項進行簡要說明。

1.人臉目標檢測

當人員進入人臉識別設備范圍內，將用攝像頭或高清攝像機采集含有人臉的視頻流或圖像，自動在視頻圖片或圖像中檢測人臉，并跟蹤人臉，接著對檢測到的人臉進行標識，判斷目標對象返回人臉框位置，準確識別人臉屬性信息，接著對檢測出的人臉位置進行停留對并捕獲到的高清人臉圖像截圖保存，對保存的圖片完成再次篩選后，進行人臉檢測和人臉確認，最終得到攝像頭范圍內的人臉圖像。

2.人臉比對與識別

根據人臉目標檢測技術獲取的信息，在此基礎上對人臉進行識別與判斷人臉的身份信息。其識別與判斷過程是，對人臉進行屬性分析、人臉對比、人臉搜索等算法技術再次識別，快速檢測人臉返回人臉相似度分值，取出人臉大數據庫中相似度分值最高的人臉信息，判斷其身份信息，將身份信息保存并進行下一步的信息關聯，獲取該學生其他必要的信息以滿足應用場景需求。

3.設計注意事項

在設計人臉識別系統時，需要注意以下幾點：

①充分考慮到系統工作量及擴展性。高校學生數以萬計，人臉識別系統務必要承擔每日大量的人臉檢測需求；同時，考慮到由于學校擴招帶來的人數增長，要增強系統的可擴展性及用戶接口的性能，優化人機交互的界面。

②充分考慮應用場景的需求增加。比如，今年的應用場景是保護學生健康的需求，明年可能需要增加考勤、運動打卡需求，后年可能需要增加考試自動化檢測需求等，因此，需要充分考慮因應用場景增加帶來的系統并發量劇增的問題。

③注意軟件質量、效率與準確性。如果軟件的質量不符合標準要求，也會影響人臉識別的效率，因此，需檢查人臉識別系統是否存在漏洞，并做好修復工作；還要考慮到成本，要選擇性價比較高的產品，以節省資金。

④注意處理速度與實用性。人臉識別速度要達到秒級，且準確率要高，避免影響用戶體驗與工作效率；在信息反饋方面，需要將信息實時反饋給學校人員進行及時處理，最后一公里的應用設計要注意實用性與易用性。

四、學生健康與行程信息獲取設計思路

檢查學生的健康信息與行程信息是高校保護良好健康環境非常重要的手段，目前高校普遍采用的人工審核學生的健康信息、行程軌跡信息等方式。學生本人可以通過微信小程序查詢并按需使用與展示，但這些信息是動態的，學校教職工需要反復收集及人工審核，效率低且易出錯，因此，提出了一種基于AI的人臉識別與大數據相結合的高效檢測方法。

（一）基于關鍵信息關聯獲取API的健康信息與行程信息

采用的是基于人臉識別的高效鑒別學生健康信息與行程信息的方法，該方法利用攝像頭采集人臉信息，對學生人臉進行自動檢測與識別。同時，通過身份關鍵信息關聯調用衛生部門大數據共享的API接口，學生的健康信息、近期行程信息將被封裝傳輸到調用端，供調用端按需合法合理適度使用。實現自動掌握學生的健康狀況、行程軌跡、健康檢測結果等信息，以達到學生管理中對學生的健康與行程等信息核查便捷、可靠、高效、自動化的要求，實現高校快速智能核查，為科學有效學生管理提供技術支撐。

（二）基于目標分析與判斷進行標簽預警

對獲取的學生健康信息、行程信息進行分析與判斷，方法可考慮如下：首先，健康信息是否低風險，若否直接預警；其次，若健康信息為低風險，則判斷行程軌跡是否低風險，若否直接預警；最后，若健康信息與行程信息都低風險，則判斷正常，無需預警。同時，也可以結合本地化需求進行設計，比如云南省可以判斷學生是否來自25個邊境縣。另外，還可以對特殊軌跡學生進行后臺數據打標簽，作為高校教職工的重點關注對象。這樣可以實現綜合智慧分析與判斷學生是否存在健康風險，并進行標簽預警。

五、 人臉識別在高校學生管理中的應用

隨著高校學生的擴招，學生管理及教學任務量劇增，工作難度加大，人臉識別技術在一定程度上可以提高學校教職工的學生管理效率，提升教學效果。

（一）體溫監測

對高校學生的健康記錄管理是學生管理的重中之重，是及時排查體溫異常最行之有效的手段。搭建人臉識別和紅外熱像儀體溫檢測的硬件系統部署在宿舍樓、教學樓、實訓樓、圖書館、食堂及超市等入口處，可以對出入的學生進行臉部識別，利用紅外熱像儀測量其體溫，記錄體溫信息，并對異常體溫報警處理。在線實時對健康檢查結果進行記錄與管理，對比每日人工健康信息登記方式，更加高效、準確與全面。

（二）安保、宿舍門禁檢測

對需進校的人員進行健康信息與行程信息檢查是高校管理中非常重要的手段。使用人臉識別系統對健康信息與行程信息進行檢測，對比傳統人工檢查既高效又準確。同時，還可以將記錄到的學生活動軌跡、學生是否在校、請假外出時間、返校時間及返校銷假等信息推送給相關教職工跟進。夜晚學生就寢前，高校教職工需要對學生宿舍進行人數核查，以確保每位學生安全在校。傳統人工點名核查方式不僅耗費大量人力與時間，還會給學生學習、休息、運動及生活等造成諸多不便。使用宿舍門禁人臉識別系統，可以獲取并記錄進出宿舍的學生信息及時間，自動分析哪些學生未能在晚上規定時間內返回宿舍就寢，將名單推送給相關教職工跟進，避免未及時返校學生出現危險。

（三）圖書館、食堂、超市管理

圖書館、食堂、超市等場所使用人臉識別系統不僅可以通過人臉識別獲取學生的實時體溫、健康信息與行程信息，還可以對人數進行收集統計，以實現室內場所限流的目標，避免人員過于密集。另外，還可以登記所有人員身份信息及進出時間，實現記錄信息可追蹤可回溯的目標。同時，對比一卡通的打卡付款方式，使用人臉識別系統進行付款，更高效與便捷。

（四）課堂考勤打卡管理

在教學樓、實訓樓與運動場等教學場所，通常上課教師采用點名、學生掃碼等方式進行考勤，存在冒名頂替、效率低、占用教學時間等問題。為提升教學的質量，使用人臉識別系統進行實名考勤，不僅可以通過人臉識別獲取學生的實時體溫、健康信息與行程信息，確保學生的健康狀態，更重要的是可以對上課學生進行實時考勤，對于無故曠課學生名單可以推送給相關教職工進行及時跟進學生情況，了解學生的安全與否、心理動態、是否有異常狀況。

（五）考生信息檢測

目前高校線下考試仍是傳統的準考證+身份證+其他必需材料+監考老師觀察比對詢問入場的方式，考生除了要出示身份證、準考證等證件外，還要出示行程信息、健康信息、體溫記錄表等材料，準備材料繁雜，不僅僅給學生帶來更多的負擔，也給考官增加了檢查難度，而且監考老師對考生的辨別具有主觀性，很難做到百分百準確，甚至若考生材料造假或替考，考官用肉眼難以識別。通過人臉識別的方式可提高考生鑒別的準確度，減少考生與監考老師考前準備工作，提高考試效率。方法可以是，通過手機端應用或小程序或考場門禁，調用攝像頭對人臉進行識別與信息比對，調取大數據平臺核對考生身份信息、健康信息與行程信息。這樣將能減少考生因漏帶證件材料不能進考場、因人為原因造成的入場效率低等問題，同時也有效防止材料造假與替考代考現象的發生。

六、人臉識別技術的法律風險與建議

隨著人工智能的快速發展，人臉識別技術被廣泛應用到各個領域，但人臉識別具有唯一性、不易察覺的特點，這與其他類型的生物識別方式非常不同，一旦泄露，無論是哪個公司哪個單位或哪個個人，都將會面臨法律風險。在法律層面上，我國最新頒布的《個人信息保護法》則是從政府、企事業單位兩個角度分別對人臉識別技術的使用作出了詳盡的規定[8]。實際上，光靠現有的法律法規還是不足的，需要建立與完善防范機制，充分保障公民的知情權與同意權原則。一方面可以通過宣傳教育的方式來增強公民的個人信息保護意識；另一方面可以引入公眾參與機制，讓越來越多的公眾參與到企業日常運營的監管上來[9]。

七、結束語

本文探討了人臉識別技術在高校學生管理工作上的一些應用，能夠快速有效地檢測學生的體溫、健康狀況、行程軌跡等信息，能應用在體溫監測、安保、宿舍門禁、考生信息檢測，圖書館、食堂、超市、課堂考勤打卡管理等多種場景中，為高校的學生管理工作提供高效的技術支持，為高校的學生健康與安全工作帶來切實的保障。

作者單位：余燦玲 馬千知 張倩 廖麗 云南開放大學

參? 考? 文? 獻

[1]徐麗麗.人工智能技術在高校智慧校園中的應用[J].中國新通信，2020，22（06）：109-110.

[2]王宏福，李繼文.人臉識別技術在高校安保工作中的應用研究[J].大眾科技，2020，22（10）：7-8，11.

[3]宋爽.人臉識別技術在校園管理中的應用[J].通訊世界，2019，26（01）：184-185.

[4]巫春玲，馮志文，鐘沈豪，等.基于人臉識別技術的高校課堂自動考勤管理系統[J].智能建筑與智慧城市，2020（05）：20-24.

[5]羅莎.基于人臉識別的智能宿舍管理系統研究與開發[J].信息技術與信息化，2020（12）：228-230.

[6]徐劍.基于高清視頻監控下人臉識別技術在公共安全的應用研究[J].輕工科技，2021，37（09）：64-65.

[7]施雯斐.人臉識別在高校學生校園軌跡回溯中的應用[J].黑龍江科學，2020，11（20）：29-31.

[8]陳涵.人臉識別技術的法律風險與規制[J].產業與科技論壇，2022，21（8）：24-27.

[9]曾雄，梁正，張輝．人臉識別治理的國際經驗與中國策略[J]．電子政務，2021（09）：105-116.

基金項目：云南開放大學云南國防工業職業技術學院科學研究基金《人工智能在疫情防控中高校學生管理的應用研究》（21YNOU23）。

余燦玲（1984- ），女，漢族，廣東信宜，碩士，助教，研究方向：人工智能、大數據。