基于人脸识别的幼儿园智能接送系统的设计与实现

2020-11-02姜丽莉王澍廷何一航

电脑知识与技术 2020年25期

姜丽莉王澍廷何一航

摘要：近年来，幼儿园里幼儿遇袭等突发性安全事件时常发生，幼儿园的安防问题已经成为我国社会治安防控体系中亟须解决的问题。为此，针对幼儿园外来人员造成的突发性安全事故问题，设计并开发了基于人脸识别的幼儿园智能接送系统，利用百度AI开放平台的人脸识别技术为核心，利用JFinal等Web应用框架进行开发。旨在建设一套完善的可用于幼儿园环境的视频监控与校园门禁的身份识别与预警系统，为幼儿园的孩子们提供更加安全的校园环境。

关键词：平安校园;幼儿园信息管理;人脸识别

中图分类号：TP311 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2020）25-0176-02

近年来，幼儿园里幼儿遇袭等事件时常发生，幼儿园的安防问题已经成为我国社会治安防控体系中亟须解决的问题。国家已在《“十三五”規划规划纲要》中提出了要充分利用新一轮科技革命带来的历史性机遇，改善社会治理，保障公共安全体系的需要[1]。在此背景之下，国内各地现已频频出台中小学校以及幼儿园的平安校园建设标准，提出要利用网络通信技术、自动化技术、智能技术等新兴技术，从安全管理制度、日常管理制度等方面规范校园的安防制度，如视频监控系统、校园进出身份识别系统等方面的建设，有效保障正常教学与校园安全[2]。

传统接送方式中所用的登记手段费时费力，感应卡片容易丢失，又因为孩子缺乏辨别能力，使得陌生人接送的风险始终存在。能否确保将孩子送到监护人手中、能否确保进入幼儿园的人员都是孩子的监护人，是幼儿园治安防控体系亟须解决的问题。而利用人脸识别等新兴智能技术，可以有效减轻幼儿园校方管理的工作量，完善幼儿园的安防体系，为孩子创造更加安全的环境。本文旨在开发一套基于人脸识别的幼儿园智能接送系统，通过人脸识别方式进行幼儿接送人员的身份认证，健全幼儿园的治安防控体系。

1 系统分析

长期以来，幼儿遇袭等幼儿园安全事故时常发生，频频出现于各大新闻媒体的报道之中，影响着成千上万家庭的切身利益。能否确保将孩子送到监护人手中、能否确保进入幼儿园内的外部人员都是孩子的监护人，是目前平安校园政策与幼儿园治安防控体系中亟须解决的问题。

为了方便于校方与安保人员进行二次确认以及后续复查，避免不法人员冒用、伪造身份信息进入校园，制造校园突发性安全事件，危害孩子们的人身安全，接送系统应具有高实时性、高可读性、难以伪造的身份认证报告，对于潜在的风险问题进行提前预警，这需要高安全性、高实时性的身份识别系统才能满足需求[3]。

校园进出安防系统从以往利用机械锁、电子锁进行人工登记，到近几年的感应卡、RFID射频技术等新兴门禁系统的出现，在安全性、便捷度等方面相比最原始的人工登记方式已经有长足进步[4]。而以人脸识别为代表的新一代智能技术具备更多的优势：

（1）人脸识别技术以人的脸部图像为依据进行身份验证，认证信息的可读性高、易于管理，可以轻松做到人工二次确认与复查。

（2）人脸识别技术目前比其他生物识别技术的识别正确率更高、拒绝率与误识率更低。

（3）人脸识别技术可以进行活体检测，避免指纹识别中可以利用的信息伪造问题，以及防止感应卡片遗失、冒用等情况的出现。

2 系统设计与实现

本次设计以百度AI开放平台的人脸识别技术[5]为基础，使用JFinal和jQuery进行系统设计，面向的主要用户群体是幼儿园学生的家长、校方的安保人员与管理人员等。

2.1 功能结构设计

本次设计按照系统的业务功能需求分析的结果，将系统划分为安防管理模块、信息管理模块、系统管理模块等三个主要功能模块。安防管理模块包含监控管理、图像采集、人脸识别等子模块;信息管理包含人员管理、学生管理、监护人管理、接送管理等子模块;系统管理包含用户管理、系统日志等子模块。本系统的功能结构图如图1所示。

2.2 硬件架构设计

本次设计的系统在硬件架构上主要由监控摄像头、门禁系统、身份认证服务器、数据后台服务器等硬件组成，并对系统架构划分为表示层、业务逻辑层、数据访问层以及硬件资源层。硬件架构图如图2所示。

2.3 典型模块设计

2.3.1 安防管理模块

本次设计的安防管理模块包含了监控管理、人脸采集以及人脸识别等三个子模块。监控管理子模块包含了对园内监控以及人脸识别门禁等管理功能，其内集成了海康威视SDK，可以让安保人员直接方便地对监控录像、云台等进行操作。人脸采集子模块包含了对园内监控画面以及人脸识别门禁的图像采集功能，采集的视频与图像会进行持久化存档，方便校方进行复查。人脸识别子模块包含了对园内监控画面以及人脸识别门禁的人脸识别功能，在识别成功后会对图像进行身份标识，而识别失败的人员会进行特别标识进行预警，方便校方与安保人员进行二次确认以及后续复查。

2.3.2 信息管理模块

本次设计的信息管理模块包含了人员管理、学生管理、监护人管理、接送管理等四个子模块，对于相关人员需要进行人脸信息登记。人员管理子模块包含了对教职工与安保人员的资料以及人脸信息的管理功能。学生管理子模块包含了对学生资料以及人脸信息的管理功能。监护人子模块包含了监护人资料以及人脸信息的管理功能。接送管理子模块对监护人接送学生记录进行管理，包含了时间、地点、监控画面等信息进行存档，可以方便校方与安保人员进行人员复查，并在突发性事件发生时充当第一手证据。

2.3.3 系统管理模块

本次设计的系统管理模块包含了用户管理以及系统日志等子模块。用户管理子模块包含了对系统用户的登录、信息管理、权限管理等功能，是系统进行用户授权鉴权等安全性操作的关键部分，仅系统管理员具有查看与操作权限。另外提供了系统日志功能，以便系统管理员可以在系统出现异常或遭到外部侵入时，按照系统日志追踪不法操作，并对数据进行数据恢复操作，提高系统的安全性。

2.4 管理界面设计与实现

在本次设计之中，考虑到系统在使用上的便捷性与安全性，提供了Web管理界面方便幼儿园的安保人员与园方管理人员进行操作，下文将对关键界面的设计与实现进行介绍。

2.4.1 学生管理界面

本系统在对学生管理界界面的设计中，提供了对幼儿园内所有学生的信息管理功能，包含了查看学生的姓名、性别、学号、班级、父母联系方式以及家庭住址等信息，可以方便老師在突发情况时通过该界面查看并联系孩子父母。

2.4.2 班级管理界面

本系统在对班级管理界界面的设计中，提供了对幼儿园内所有班级的信息管理功能，包含了查看各班级的人数与班主任等信息。

2.4.3 教师管理界面

本系统在对教师管理界界面的设计中，提供了对幼儿园内所有教师的信息管理功能，包含了查看各教师的姓名、教工号、科目与联系方式等信息。

2.5.4 身份识别界面

本系统在对身份识别界面的设计中，提供了对外来人员的身份识别信息，并对识别结果进行存档，可提供给安保人员与校方管理人员进行二次认证与后需核查。具体界面设计如图3所示。

2.5.5 接送记录界面

本系统在接送记录界面提供了对幼儿园内所有学生的接送记录的信息管理功能，包含了查看各学生的姓名、接送人、接送时的监督人员、监督人员的备注以及接送时间等信息，提供给安保人员与校方管理人员进行二次认证与后需核查。