信息化人脸识别技术在高校管理中的应用研究

孙殿波，曾庆虎

引言：现在，信息化的人脸识别已经在很多高校使用，并设计了相应的系统，比如门禁系统、会议签到系统等，而所有人脸照片都存在数据库中，且所有识别的信息都会记录下来，学生与老师可登陆对应的网站，查看信息.此外人脸识别也可以与其他APP配合使用，现已受到人们的广泛关注.

1 人脸识别技术

人脸识别技术可以解决多个问题，包括公司签到、会议签到、学生考试与宿舍管理等，这些都是基于人脸识别的原理操作.即整体模式与单一特征的收集，从整体模式的解读，是基于整个脸部的特征，记录每个位置的特征信息，确定这些特征的验证方法，实现网络的自动辨别，从单一特征的解读，是基于人脸面部特征的识别，根据得到的几何参数，以某一特征的辨别为主.利用前者辨别，是分析人脸各组成部分之间的拓扑关系，并把潜在的信息保留，用后者辨别，是根据整体图像的信息，或是灰度信息，辨别个体[1].

2 信息化人脸识别在高校中的应用

北京大学是使用这项技术的高校之一，其在2016年最初决定使用这项技术时，提出了多个设想，包括师生刷脸进入学校，即在校门口的位置安装设备，学生、老师通过刷脸，即可快速进入学校，力求做到1：N.这个部署需要解决的难题是，因为技术条件的不足，若想实现1：N，必须做到数据库中所有照片的清晰，且数量在1500张以内，与北大实际情况不一致，所以，计划被暂停.随后，2017年9月，曾尝试把人脸识别放在门禁、核心机房的刷脸中，在此基础上重新讨论了出入校门的人脸识别计划，同时，研发出了门禁系统等，预防在无人处理的情况下，他人恶意进入的行为，既做到安全，又让繁杂的程序变得简单，受到人们的欢迎.同时，一些高校也会把这项技术运用在学生考试与宿舍管理中，在考试与宿管中，用人脸识别，预防替考的出现，发现未及时归宿的学生，并防止陌生人员进入学生宿舍.但必须注意的是，人脸识别需要对照的照片，照片质量的高低，决定人脸是否可以顺利识别，对此高校应用人脸识别时，必须统一使用照片的规格，设计快照系统，且中途技术人员必须实时跟进，根据需求的变化，用相应的技术实现.

由此，得出信息化人脸识别的具体应用如下：

2.1 人脸采集

人脸采集是由部门的管理人员与技术人员等，使用设备采集教师与学生的人脸，保存为底片后，放到人脸库中，定期维护.其具体操作是，根据人脸特征之间的拓普关系，快速记录人脸的各个信息，把信息存档，放到系统内；随后，照片进入人脸库后，技术人员用技术进行编辑，保证照片与人员一一对应.

2.2 人脸识别

对于人脸识别，是在引入系统的基础上进一步研发，放入人脸识别模块，在刷脸设备上安装摄像头与身份读卡器，人们刷脸后，两个部件相互配合，读取存储的照片，验证个人与身份信息是否一致，提供1：1服务，如果比对成功，随即进入下一步，减少了人工验证的工作量.其体现为以下几方面：核心机房、会议室等门口的部署，高校核心机房是重要的场所，只有少数有授权的人员可以进入，会议室等是中心人员以及其他参会人员可以进入的场所，在这类位置用刷脸的方式进入，能够保证进入人员的身份符合要求，不会有外来人员或未得到许可的人员进入；新生入学报道，每年高校都会招收大批新生，人数众多，登记工作繁杂，而用人脸识别后，新生刷脸后且符合要求，即可进行后续的报道工作，无需人工过多的校验；考试与宿舍管理，人脸识别在这两方面的应用，保证了到场学生无替考，且简化了宿舍管理的难度，让宿舍管理更加便捷[2].

3 应用案例

本文采用的案例是信息化人脸识别在宿舍安全管理中的运用，建立了宿舍安全管理系统.该系统设计的可行性是，当下，我们的生活方式受信息技术影响，随之改变，所以宿舍的管理也需与时俱进，紧跟时代发展的潮流，使用信息技术，提高管理的效率，保证宿舍安全，同时也要控制管理使用的成本，同时，它也减少了不必要的经费支出，减少人力、物力的使用，使宿舍管理工作带来经济效益.其最为重要的一点是，技术具有可行性，技术人员运用多种架构和语言，设计了系统框架，引导人们用网络学习，及时处理出现的问题.

3.1 系统的框架设计

3.1.1 拓扑结构

其结构是最上面是数据服务器与校园网，向下延伸出多个分支，均为计算机，这些计算机分为两部分，一半由宿舍管理员负责，另一半由校内其他部门的管理人员负责.

3.1.2 框架设计

其有三层框架，依次为表现层、业务逻辑层、数据访问层，在中间的一层中，包括多个子部分，分别是学生信息的管理、人脸采集、出入识别等，它的作用是建立各个模块之间的连接，处理逻辑.数据访问层的作用是用户登录系统后，建立了多个数据连接的接口，建立数据层与数据库之间的交互.

3.1.3 功能模块

框架中多个子部分内，设置了相应的功能模块，这些模块分别负责不同操作.比如学生信息管理中的学生信息的加入，它包括四步，分别是添加、编辑、查询与删除，随着学生进入宿舍入住直至离开，及时更新信息，而人脸采集包含的内容有采集与人脸库的维护，需由技术人员完成，出入识别的管理，是学生刷脸后，设备对屏幕显示的头像进行识别.也就是，在多个功能模块中，融合了人脸识别、网络等技术，既简化了管理的操做，也实现了安全管理，提升管理的安全性，让管理工作向规范化转变[3].

模块的详细设计如下：

其一，人脸采集.它数据流程的设计是，依照预先设定的HIPO设计，在处理过程中确定需要处理的数据对象，而给定的数据是采集与维护，前者是根据所有人像，编制头像信息表，用户在系统内操作期间，需要预先判定数据有哪些处理要求，了解所有要求后，需要处理的对象也随之确定，接着，用标准操作处理信息，根据处理结果决定后续操作.

其二，出入识别.其IPO的设计是，确定可使用的模块，输入信息，接着处理数据，最后把数据输出，记录整个操作.数据流程的设计如下：根据输入的数据选择处理的对象，生成信息表.用户进行该模块的操作中，需提交请求，待请求通过后进入系统，了解数据处理的要求与最终对象，并把数据带入到对象内，根据结果决定后续操作.

其三，来访登记.它包含的子部分是来访状态与等级，IPO的设计是选择使用的模块，输入信息，处理信息，最后输出操作，因此，它数据流程的设计是，确定数据的处理对象，来访等级与状态，把所有信息生成信息表.用户进入系统处理这些信息中，需了解有哪些处理要求与对象，最后，把信息带入到数据对象中，根据结果决定后续操作.

3.2 系统的实现

完成系统详细、全面的设计后，技术人员会用适合的硬件和软件，进行系统开发.其硬件的选择是Web服务器和DELL的系列计算机，保证硬件质量符合要求，同时也保证硬件的可靠，软件的选择是IDE工具、管理系统等，完成软件配置.基于此，系统的实现是，在进入系统的浏览器界面上，设置了登录模块，用户输入信息后，即可进入系统查看自己的登录信息，同时，对于用户信息管理等模块的设计，均加入了相应的代码，让这些模块顺利操作.

系统的使用效果是，其投入使用后，改变了传统的宿舍管理方式，用现代化的处理，加快了信息的处理效率，同时，也让宿舍的管理更加规范，减少了影响宿舍管理安全的不稳定因素，减少重复操作的出现.

4 高校运用信息化人脸识别的思考

信息化人脸识别在高校中的运用，优化了高校各方面的管理，减少了管理使用的成本，基本达到设定的预期目标，让系统内的多数功能都在实际管理中使用，保证技术顺利应用，系统稳定运行，体现出了信息化人脸识别的优势.但虽然其应用已经有一定的成果，技术却在不断发展，研发的系统也有一些细节需要进一步处理，故人脸识别的运用，是保证每个功能之间的互为独立，如果需调整某一个功能，应保证功能所在的模块不会影响其他模块，只需改动一个模块即可.因此，信息化人脸识别在高校未来发展中的应用，是在现有使用技术的基础上，根据本校的实际需求，加入新的技术与操作.即不论是高校使用的信息化人脸识别，还是其他行业人脸识别的使用，都会受光照、同脸型等因素的影响，而某些细微的差别用肉眼都无法辨别，同时，因为角度的问题，也会出现无法识别的情况，所以应增加技术的使用，让其满足不同的环境，以及实际应用的需求，即在人脸识别中，可加入远距离识别和3D人脸识别，前者需要高校采用可远距离识别的技术，且如果得到的数据信息不充分，可用技术及时修复，也就是用高清摄像头代替USB摄像头，此外对于3D人脸识别，是得到立体的人脸图像，但其实际使用的可行性还有待分析.

也就是，未来信息化人脸识别技术的应用，应克服远距离很难识别的问题，同时，加入3D识别技术，让人脸识别更加高效，满足高校提出的应用要求.

结语：高校信息化人脸识别的应用，是借助人脸识别的优势，把它应用在校内管理的不同方面，以提高校内管理的效率，把繁琐的程序简化，但这项技术的使用尚不成熟，很多问题还有待解决，因此，在高校未来发展的应用中，需完善各管理系统的建设，解决远距离识别的问题，为校园管理带来更多便利，使校园管理更加规范.