人脸识别技术在校园中的应用

吴其非

（首都师范大学附属中学，北京，100048）

0 引言

随着人工智能时代的来临，人脸识别技术开始逐渐进入人们的日常生活中。目前可以通过识别人脸特征点或使用机器学习等先进技术来实现人脸识别，现代的人脸识别技术可以高效地实现人像面部的匹配识别，并且能够达到较高的准确性，在刷脸支付、身份认证等方面已经有了极广泛的应用。同时，校园作为学生，特别是未成年人的聚集处，承担着为社会提供人才的重要使命，在安全和效率方面是社会关注的要点和重点。但传统的校园管理方式，在人员识别方面主要依靠人力和证件卡方式，效率不高且易被仿冒，既不安全也不准确，在营造方便且安全的校园方面有着较大的改进空间和改进需求。

通过使用人脸识别技术，可以在校园的各种应用场合中保证较高的安全性和准确性。校门和寝室入口的安保工作是校园安保的重中之重。传统的安保方法通常是用磁卡或校服对学生进行识别，但这种方法容易伪造，只认磁卡或校服而不认人的情况使这种方法难以保证安全性，在人流量较大时磁卡认证更是容易造成过长的等候时间。而人脸识别技术可以通过识别难以伪造的面部特征，高效地识别并认证学生，对应性好，且不需要额外携带证件等物品，减少因为未带证件而引起的不必要的麻烦。最后，面部识别具有普适性，不需要事先与被检测者联系，可以实现传统方法难以做到的黑名单功能，在已知的犯罪人员进入相对开放式的校园时能够及时报警，从而使校方掌握校内人员情况。

1 人脸识别技术的简介

人脸识别技术是一种通过计算机算法实现的对包含人脸图像的图片中的进行识别的技术。近年来，随着摄像设备的普及和人脸识别技术的快速发展，人脸识别技术获得了极大的发展，开始由实验性技术逐渐转变为一项应用性技术。

■1.1 人脸识别的发展历史

自动的人脸识别技术早在1965年左右就作为一个单独的研究方向被提出。当时主要使用的辨识方法是较为直观的对面部的几何结构、五官的位置关系进行的分析。但该种方法局限性较强，面部表情、姿态的变化均可能对识别结果产生较大影响。这种基于面部特征的方法虽然在极端受限的情况下的识别方面有了一定的成果，但实用性不强。

在1991年，著名的“特征脸”算法提出，从此人脸识别技术开始了快速的发展和进步。该算法第一次引入了基于统计的方法，极大地提高了算法的准确性。随后运用类似思路的Fisherface线性判别分析方法等技术将这一思路发扬光大。

在1998年以后，人脸识别技术的研究重心逐渐转向了在环境不理想或对象不配合时的人脸识别以及在较大数据库中的人脸识别等实用性更强的问题。在这样的大环境下，真正实用的、商业化的人脸识别技术开始了快速的发展，并有了一批较为成功的实践。

■1.2 人脸识别现状

如今，人脸识别技术已经达到了非常高的精度。利用大数据和深度学习算法，现今部分优秀的算法在一些特定的数据集中已经可以超越人类的识别准确率。如谷歌的FaceNet系统在使用人脸检测算法对齐人脸后，已经可以在人脸比对数据集（LFW）上达到最高99.63%±0.09的正确率，而与此相比，人眼在同一数据集上正确率大约只有97.5%。可以看出，在一些特定的情况下，特别是图片较清晰、人脸完整的情况下，自动的人脸识别正确率已经高于人类。

同时，在效率方面，如今在网络上可供调用的在线API速度可以达到300ms每张，同时达到99%左右的准确率。对于校园中签到，食堂买饭等校园情境来说已经远超传统方法，足够满足日常使用。

2 人脸识别在校园中的应用

如今人脸识别具有诸多优点，在安保等领域已有初步成效，而学校作为安保的重中之重，正需要优秀的安保系统作为保障。所以在校园中应用人脸识别技术便成了顺应时代潮流的智慧之选。同时通过人脸识别技术还可以缩短校园中签到、借阅图书等行为的耗时，减少相关工作人员的工作量。人脸识别技术可以极大地优化校园各项活动。

■2.1 人脸识别具体应用方向

首先，由于人脸形象的难以伪造和每个人面容的特殊性，人脸识别在身份检测方面有着广泛且可靠的应用。在开放式学院，如大学之中，如何有效地识别学生与外来人员是一个十分重要的问题。特别是当今社会环境下，校园犯罪日益增长，如不能有效而稳定地保证校内外人员的区分，学生的安全也就无从谈起。所以学校可以借助人脸识别的安全性与准确性的特点，阻止未经许可的人员进入。例如在宿舍出入口等只允许学生进入的场所可设置人脸识别闸机，从而做到准确检测，防止社会人员混入，造成安全问题。通过记录学生出入时间还可以及时发现学生长时间未归或未出宿舍等可疑情况，及时向管理者做出提醒。同时还可在校门出入口等地进行实时监测，利用人脸监控预警系统，对出入人员进行初筛，通过设置黑名单进行提前预警，进一步防范危险人群在校园中造成安全隐患可能。

其次，高效的人脸识别相关应用还可以优化许多其他校园活动。如食堂买饭、图书馆借书等日常活动，都可以通过人脸识别快速完成，从而摆脱磁卡，这样既节省了等待时间，又可以避免忘带证件的尴尬或者补领证件的麻烦，从而提高效率，减少日常琐事对学生宝贵学习时间的浪费。而像课堂签到等学校的日常事务也可以通过人脸识别进行巨大的优化。通过人脸识别签到系统可以有效地防止大多数由他人代签到的情况，这样可以保证学生本人到场，同时在教室出入口设置人脸识别监测也可以避免学生在签到后中途离开的情况。而高效的人脸识别还可以解决签到时间长，效率低下等问题。通过结合其他信息技术，可以高效的完成学生的课程调整记录和到场情况的统计，还能确定每名学生到达时间，从而更精确地掌握学生的学习情况。而且，通过人脸识别系统签到的结果可以便捷地导出为数据文件，消除了数据录入的繁重工作，能极大地节约教职人员的时间。

■2.2 人脸识别在校园中的实际应用情况

在校园中，人脸识别作为一种现代化技术，已经开始了一些实验性的应用，如在部分大学的图书馆，研修室等地设置的人脸识别设备已经开始投入使用，并收到了良好的成效。例如在2017年大学新生报道时，有一部分大学就开始使用了“刷脸注册”，即通过人脸识别技术完成学生身份注册，这种做法极大地减少了学生报到时的流程，快速完成注册。这一方法简单明晰，易于学生操作。同时避免了新生因为不清楚操作流程而造成的信息填写不全等问题，从而使报到注册过程变得简单高效。同时在宿舍楼、食堂、图书馆等场所设置人脸识别装置的学校也日益增多，人脸识别正在逐渐地融入学校日常活动的各个角落。

3 结论

作为人工智能时代信息技术发展的成果之一，人脸识别在校园中有丰富的应用。无论从效果上还是效率上，人脸识别相关技术都优于传统方法。通过合理地运用人脸识别技术，可以更好地保障校园安全并提高效率。未来还可以考虑将人脸识别技术运用于校园监控设备获得的监控视频分析上，利用校园中丰富的监控设备，对校内以及校外人员进行实时监控，并可结合人脸面部的情感分析，尽早排除安全隐患，从而可以将校园中的安全风险降到最低。在考试时还可利用教室内摄像头监考，减小监考员监考压力并减少疏忽，避免代考、替考情况的发生，维护更公平的考试环境。通过人脸识别后继续对人脸面部信息的进一步分析可能是人脸识别的下一步发展方向，也希望各学校能紧跟时代发展浪潮，借助科技的发展提升自身教育教学质量，做好校园建设，打造更好的校园学习、生活环境。