人脸识别技术在智慧校园中的应用研究

高煜妤

（燕山大学里仁学院，河北秦皇岛，066000）

1 智慧校园考勤管理

1.1 系统的模块设计

结合某高校的智慧校园考勤系统，不难发现其将系统分为若干个功能模块，每个模块功能与作用都不相同。根据其分类，分为考勤系统和考勤客户端，其中考勤系统又分为几个不同的模块。而本次论文研究的人脸识别系统，就位于这些小模块中，每一个小模块的作用不言而喻，缺一不可。每个模块的管理方式都类似，运行程序大致相似，但是内容和主要控制地方不同，依据学校的不同需要来分别控制不同地方。具体的模块分类如图1所示。

图1 考勤管理子系统模块分类

1.2 基础数据管理

基础数据管理，顾名思义，是对于一些基本的数据的分类和整理，针对数据的填写做出收集，简化数据的导入，优化数据的修改，便捷数据的删除等功能。更好的服务于学校的老师、学生、以及工作管理人员的个人生活和工作，也会更加保障和维护各类人员的信息。这个模块可以将学校的考勤记录成功导入管理的系统，也为考勤系统的运行提供了有效的信息数据。研究发现，当前各类高校的智慧校园系统大都尚未搭建完成，所以都仍在探究阶段，大部分院校还是在自身的教务系统中选课，所以应加大这方面的研究。

1.3 考勤信息管理

信息管理的重要性毋庸置疑，它就像人类的大脑，储存着重要的记忆且不断运行，而考勤系统的信息管理模块，它主要包括了考勤数据的查找、统计考勤数据等功能。这些功能为学校的工作提供了便利，更加快了学校工作的效率，学校也可以依据结果做出更加科学的方案，参照已有高校的手动记录考勤信息档案，其中考勤信息有漏记或记错，会耽误一周的例会工作，也大大减缓了工作效率。信息记录包括学生的考勤、教师上班考勤、学生与教师请假考勤等，这些信息有助于建设更有规律的学习生活环境。

2 人脸识别技术

2.1 人脸检测与人脸识别

人脸识别技术是一项对现代生活贡献极其之大的技术，它自身包括人脸的检测与人脸的识别。它从对人脸的提取、识别到依据人脸特征建立人脸的特征库，并在最后成为一种信息的输出，此过程非常复杂。通过对人物的面部特征的提取、归纳，自行组成信息库，科学性极高。功能结构如图2所示。

图2 结构功能模块图

图3 人脸识别基本流程

其中人脸检测主要是对于录入的人脸进行检测和定位；人脸识别是提取重要特征，建立信息库，收到信息再次匹配数据最终生成所要信息输出。

2.2 人脸识别的内容

根据某高校的人脸识别系统，不难发现，系统会识别该检测区域的光照强度、图像的噪点、头部偏的角度或者脸部的大小，更甚至是被识别者的情绪，如生气或开心都会被细细扫描。具体的一些情绪波动不会影响扫描结果，只是会增加数据库，增加了某个被识别者的识别神态，计算机开始识别人的面部表情的变化，从而分析和理解人的情绪所要表达的含义。对于人脸的识别还可以从生理特征总结出人类的性别、职业、种族等等一系列信息。人脸识别基本流程如图3所示。

2.3 人脸识别系统中的计算

调查许多高校的人脸识别系统后发现，在计算机提取人的面部特征之后，确定检测的信息与数据库中已有的信息描述方式相同，在这些确定方法中，包括确定人脸几何特征需要用到的欧式距离法、曲率法、角度法等，代数方面需要矩阵特征、矢量等，还可以采用特征脸、云纹图、固定特征模板等。不难发现，这些计算大多都与代数、数学有关，更多的还可以延伸到支持向量机这一领域，支持向量机可以用于人脸识别系统中的数据采集和整理优化，网易云音乐的客户端就是采用支持向量机这一算法。

3 人脸识别技术与智慧校园

3.1 应用现状

研究中发现，昱瑾科技的智慧校园设想中核心技术就是人脸识别，包括人脸动态识别和人脸数据库1：n比对，人脸识别在智慧校园中扮演的就是眼睛的作用。在校园中，师生会经过提前人脸以及身份信息的录入，支持最大存储容量为3万条信息。在传统的需要身份验证时一般仍以校园卡或身份证为主，例如图书馆借阅，或是考试审核，充值缴费等情况下，往往容易出现使用他人证件冒用顶替的事件发生，或者是非法进入了限制人员出入的区域。而人脸识别系统的发现，解决了这一问题。对于人脸信息特征库中没有的信息，或者非法的人员信息，人脸识别系统会自动报警，通过各种方式的信息传递给校园管理部门，校园管理部门会派去安保人员保护。

3.2 立足与发展

据调查研究发现，在昱瑾的智慧校园中，此类地区出入口或识别验证的方式已经不再局限于卡片识别，只需在需要识别身份信息时，通过活体检测摄像头采集实时照片图像，收集3000多个红外特征点与数据库中提前录入的人脸信息比对，99.99%的正确识别率。采用人脸识别验证也可以防止由于卡片遗失或未带在身边，而导致校园的部分设施功能无法正常使用。在昱瑾的智慧校园中，人脸识别方式，这一革新带来的是更便捷的校园生活，更效率的工作学习环境，也将学校打造成更安全的区域，让师生在其中放心的学习、工作和生活。

3.3 人脸识别技术与校园安全共行

在智慧校园中，门禁更加智能化，就拿奇谷科技的人脸识别门禁一体机来说，通过人脸识别和刷卡实现门禁功能。也就意味着，学生可以通过“刷脸”来出入宿舍和教学楼，家长可以通过“刷脸”来接送孩子上放学。对于校园宿舍管理而言，人脸识别也有其独特的魅力。它能够识别进入学生是否属于该宿舍区；统计每个时间段的学生进出入情况；可通过显示屏实时显示学生的姓名、系别、寝室号、照片等信息。除此之外，对进出人员或晚归、夜不归宿的学生及校舍管理人员无须人工查寝，只需通过电脑把记录进行分析，自动生成需要的名单。

4 结论

学生进入教学楼自动识别并打开大门，开启了智能化的管理模式；对学校的数据库黑名单、可疑的人员等会采取自动报警；如果陌生人擅自进入校园则会自动提醒及报警；学校可以通过可报警系统、语音、短信、邮件方式动态信息，来通知校园安保人员；对进入校园车辆自动识别，开启了智慧校园的时代。人脸识别技术与校园安全实现了联手，提高了校园的安防安保等方面。