人脸识别技术在图书馆的应用研究

2021-03-27韦俊旭

新一代信息技术 2021年20期

韦俊旭

(广州南洋理工职业学院，广东广州 510900)

0 引言

人脸识别技术在不断优化与创新下，相对于人眼其精确度更好，使得人脸识别技术在当前多个领域中得到了广泛的应用，甚至通过对人脸识别技术的合理应用，实现了多种现代化智能产品。而在图书馆中，通过对人脸识别技术的有效应用，为实现智能图书馆奠定了良好基础，同时可以为客户提供个性化服务，促使图书馆实现精细化管理与服务。

1 人脸识别技术发展概述

1.1 人脸识别技术简介

人脸识别主要就是基于人的脸部特征信息，对个人身份进行识别的一种识别技术，通过摄像头对人脸图像信息进行收集，对图像中的人脸进行自动检测，对图像人脸跟踪，进而实现人脸识别，也被称之为面部识别与人像识别。计算机自动化人脸设备技术在20世纪中期，就受到了许多科研人员的关注，通过不断研发，人脸识别技术得到了全面的优化与创新[1]。人脸识别技术由最终的几何特征，逐渐转变为“人造特征”，最后在数据驱动的作用下，实现了智能化人脸识别。目前，通过引入深度卷积神经网络，人脸识别技术实现了全面突破。其精确度得到了全面提高。现阶段，人脸识别系统在对人脸进行全面扫描的过程中，正确识别率超出了 99.5%，而人眼在同等条件下，对人脸进行识别的过程中，正确率仅仅达到了 97.2%，这也说明了目前人脸识别准确率已经全面超出了人体肉眼。人脸识别技术在应用的过程中，主要在三个不同方面进行了应用：（1）1∶1认证，也就是通过对人脸扫描，可以提供准确的证件信息，在实名制方面应用较为广泛；（2）1∶N认证，该认证方式主要就是判断个体成员，是否是群体当中的一员，经常用于人员出入管理中；（3）活体检测，也就是确定真人业务操作，一般应用于账务的授权许可方面[2]。

1.2 人脸识别技术优势

人脸识别属于生物识别技术之中的一种，生物识别技术在应用的过程中，不需要携带任何一种验证介质，而且具备测量快速、准确的特性，在互联网用户信息安全中较为适用。目前，市场中主流的生物识别技术包含了指纹识别，人脸识别、静脉识别与语音识别技术等，人脸识别技术相对于其余生物识别技术，其易用率更高、准确率更高，具有稳定较好等优势，而且人脸识别技术的应用成本也相对较低，这也使得人脸识别技术在目前的市场中，得到了广泛的应用[3]。

目前，生物识别技术在市场中的应用范围越加广泛，同时也可以看出不同的生物识别技术优势也是不同的。在市场中，指纹识别技术应用最为广泛，而且应用成本较低，但在目前正处于下滑趋势。语音识别技术由于检验准确率相对较差，所以在当前市场中应用范围较窄。静脉识别技术由于在应用过程中，不仅成本较高，而且实际应用相对较为繁杂。人脸识别技术在公共场所中应用较为广泛，而且所需要的成本相对较低，目前在市场应用中，正处于全面增长的状态。由此也可以看出，在生物识别技术全面发展中，人脸识别技术逐渐代替指纹识别技术与语音识别技术，所以，在图书馆建设中，要想确保图书馆管理以及服务水平全面提升，采用人脸识别技术是当前图书馆管理改革的首选方案[4]。

1.3 人脸识别技术的市场前景

根据国际权威市场相关咨询结构的调查数据信息可知，全球人脸识别技术在市场中的应用范围会逐渐增加，在2017年，人脸识别技术市场值超出了40亿美元，预计在2022年，人脸识别技术市场值将会超出80亿美元，复合增长率会达到15%左右，在市场中具备着良好的发展前景，根据研究院的相关调研报告，人脸识别技术在各大企业中的考勤以及门禁领域中发展较为广泛，占据总市场的45%，而且在安全防范领域中，对于人脸识别技术的利用更加广泛，占据了市场总值的30%左右。而且通过对人脸识别技术的应用，实现了各种智能化产品，在市场价值占比中超出了47%。因此，我国国内一些研究学者，对于人脸识别技术深入研究，而且通过对人脸识别技术的不断应用与创新，为图书馆引进人脸识别技术提供了可行性方案[5]。

2 人脸识别技术在图书馆的应用

2.1 智能门禁系统

在图书馆管理中，读者在进入图书馆馆内，需要提前做好身份检验，同时对人员信息进行记录，一部分图书馆设置了门禁系统，读者在做好身份登记后，需要通过刷卡进入图书馆中，并对读者以及图书馆工作人员的进出进行记录。该管理方式在实际的应用中，存在着许多弊端，如果门卡忘记丢失，则无法进入到图书馆中，甚至一些门卡被他人利用，导致信息登录出现错误，发生一些不必要的纠纷问题。

而通过对人脸识别技术的应用，传统门禁系统则会逐渐形成智能化系统，可以有效规避门卡丢失等问题，同时读者在进入图书馆中，通过人脸识别即可进入图书馆馆内。在人脸识别技术的应用下，图书馆门禁系统会自动控制门锁的开关，可以对图书馆入馆人员身份信息进行详细记录，同时，图书馆管理工作人员无论是工作考勤还是签到，都可以通过人脸识别系统实现，对提高图书馆管理能效具有重要作用，同时也能为读者提供精细化服务[6]。

2.2 智能借还系统

传统图书馆在图书借阅的过程中，大部分都是以信息卡为主，在图书借阅或者归还的过程中，需要事先刷卡，才可实现图书借阅或者归还，该方式不仅繁琐，而且存在着许多漏洞，甚至图书在遗失后无法归还时，借阅人不可再次借阅图书，而且还需要承担图书丢失责任，这对图书馆管理工作的有效开展，带来了一定的问题。

而通过对人脸识别技术的应用，可以实现智能化自助借还系统。通过非接触式自动识别技术（RFID），对书本信息进行扫描、保存后，读者可以通过人脸识别，对所要借阅的图书进行选择即可，而且图书馆可以实现无人管理，甚至实现24小时全天开放，不仅为读者提供便利，同时也能够减少人力成本投入，提高图书馆管理工作效率。

自助借还系统在人脸识别技术的应用下，实现了以下几大功能（1）智能化借书功能。借阅者通过在主界面中，点击“借书”功能，选择所借阅的图书后，通过人脸识别就可以完成借书功能，随后将所借阅的图书放置于“图书感应区”，系统对图书信息进行读取后，借阅人点击“确认借阅”后，则完成借书；（2）智能化还书。借阅人在还书的过程中，将书本放入“图书感应区”，点击“还书”功能后，进行人脸扫描，系统在读取信息后，可点击归还，完成还书操作；（3）查询。读者在进入图书馆后，在寻找所需的图书过程中，可以直接在系统的主界面点击“查询”，通过人脸识别，就可以对读者的借阅信息进行查询。

2.3 智能座位管理系统

目前，图书馆中虽然有大量的空余座位，但是在读者数量众多的情况下，一些读者难以寻找到合适的位置，为了有效解决该问题，可以在座位管理系统中，通过对人脸识别技术的使用，实现智能化座位查询，读者在进入图书馆馆内后，可以在系统中进行人脸扫描，系统获取读者个人信息后，可以对座位进行预约或者查找合适的位置，同时可以对图书馆进行实时监控，避免不法分子进入图书馆馆内。另外，在预约座位的同时，还需要对读书时间范围进行选定，避免出现占座、抢座的情况发生，如果读者在预约后，连续失约次数超出3次以上，则禁止该读者进入图书馆，给予一定的惩罚措施，确保公共资源的合理运用。

2.4 行为采集与信息推送

人脸识别技术可以与手机 APP 客户端进行结合使用，实现图书馆资源共享。读者在人脸扫描后，进入图书馆中，可以根据系统识别，对读者身份以及读者登录的APP进行连接，同时可以为客户推动图书馆相关活动以及相关服务等，读者可以对图书馆中的各项图书信息进行快速查询，以便找到自身所需要的图书。同时，图书馆管理系统会根据读者的需求，定期做好数据信息统计，从而对图书馆的图书布局进行科学规划。读者在进入图书馆自动服务区域后，会由图书馆管理系统向读者手机APP推送相关的内容，以便为读者提供优质化服务。此外，读者在借阅读书后，达到借阅时间时，图书馆管理系统也会自动向读者手机APP推送消息，确保读者可以及时归还图书，加强图书馆管理水平的同时，可以为读者提供良好的服务。

2.5 图书馆安全管理

图书馆由于人员流动性较大，不仅增加了图书馆管理难度，而且经常会出现图书丢失情况，造成经济损失，人脸识别技术应用后，外来人员不可随意进入图书馆馆内，同时对入馆人员的身份信息会进一步核实。图书馆管理人员也能够全面监控图书馆馆内的人员流动情况，避免读者个人物品丢失或者丢失物品冒领情况，维护读者个人权益的同时，也提高了图书馆安全管理水平[7]。

3 人脸识别技术在图书馆的实际应用

3.1 需求分析

对于人脸识别技术而言，其本身很难形成一项单独技术进行运用，必须融合其他产品，才能发挥出良好的技术价值。因此，将人脸识别技术应用在图书馆中，可以充分发挥出良好的应用价值。人脸识别技术作为一种验证身份的技术手段，需要充分融合到图书馆的服务系统内部，提高图书馆服务管理的智能化水平。所以，在图书馆中运用人脸识别技术必须构建完善的方案设计。目前，我国人脸识别技术的研究已经衍生出20余种创新技术，但应用最为广泛的要数门禁系统与人脸识别技术的融合，同时该技术产品也与图书馆最为契合。最早的人脸识别门禁系统应用是在我国电子科技大学的图书馆内，通过智能门禁的识别改变以往的射频卡门禁系统。将人脸识别技术应用图书馆门禁系统的应用，主要包括图书馆入馆系统、图书馆主楼以及副楼的员工通道、图书馆研修室。人们也不断探索人脸识别技术在图书馆的借还书系统内部融合，实现刷脸借书与还书验证[8]。

3.2 人脸识别技术的产品考察

将人脸识别技术应用在图书馆中，还要关注人脸识别技术产品的性价比和成熟度，人脸识别技术作为一项全新的技术产物，在图书馆中的应用考察应该过多地关注人脸识别技术产品的成熟水平，通过人脸识别技术成熟度、产品制造成熟度以及使用效果成熟度进行综合评价。

首先，在技术成熟度的考察中，主要考察人脸识别技术产品是否具备自主版权的算法。在人脸识别技术的应用中，其应用效果主要依靠算法，当前行业内的知名生产厂家均具备自主版权的算法，但也有一些企业开发的人脸识别技术采用开源算法，或者算法与硬件终端同步销售。百度企业的 AI开发平台就属于开源人脸识别算法的应用。这种算法与具备自主版权的人脸识别算法更具可优化效果，同时也能够实现后期的训练识别，在识别性能上也会不断提升，因此这种开源人脸识别算法也具有一定的优势。

其次，产品制造的成熟度考察中，主要针对人脸识别技术产品的设计能力考察，包括产品的外观与整体结构设计，还有产品的丰富程度和生产力考察，了解人脸识别技术产品种类能否适应不同场景的图书馆应用需求。

最后，使用效果成熟度考察中，主要针对人脸识别技术产品的某个功能以及性能所达到的指标程度进行考察，具体包括：（1）支持活体检测。人脸识别产品主要由人脸对比和活体检测两个部分组成。对于人脸对比来说，主要是通过系统来验证人脸是否为本人，而活体检验是判断人脸验证是否真实有效。活体检测的开展主要是当人脸特征从用户获取后，判断是照片还是活体生物，可以判断待检测人脸的生命体征。人脸识别技术面临的期盼手段主要包括屏幕上的图像、打印的照片和脸部面具等，所以活体检验是人脸识别的核心技术手段。对于不同的应用环境，人脸识别活体检验的应用方法也具有一定的区别，例如皮肤反射率光谱法、脸部微纹理检测方法和运动信息收集法等等。当前新进的活体检测方法为 3D人脸活体检验以及红外线人脸识别。人脸识别技术产品的考察能够利用实测法来验证产品是否具备良好的活体检验能力。最常见的考察方式就是利用手机中的头像照片进行测试。（2）识别准确率。人脸识别技术在图书馆中的应用，其核心技术手段为识别算法，同时也是识别准确率的重要标准。人脸识别技术在图书馆门禁系统中的应用，主要针对识别率以及识别准确度进行考察。最理想的状态是业主使用人脸识别门禁系统时要保障识别准确率达到97%以上为基准，而当前大部分产品都已经超过了99%。由此可见，当前的大部分产品都可以达到这一识别准确度。但是在实际应用中，由于各种因素的影响，例如图像采集像素、人脸识别时的姿态以及外部光线照射等因素，对人脸识别技术产品的识别率和识别准确度都产生一定的影响，因此，人脸识别技术产品一般都无法达到理想效果，所以必须进行实地考察。（3）识别效率。识别效率也是人脸识别技术产品的重要性能，其关系着用户的体验以及实际可行性。通常情况下，良好的人脸识别技术产品要达到秒级响应识别速度[9]。

3.3 产品引进与部署

现阶段，我国大部分图书馆都已经引入了人脸识别技术的门禁系统，该产品也具备自主知识产权算法，同时融合了毫秒级别的识别效率，应用8英寸触控屏幕和氧化铝材料，具备活体检测功能，在理想环境下能够实现99.99%的识别准确率，为图书馆门禁系统的应用提供智能化服务。在产品的部署上，入馆门禁系统要设置人脸识别终端，为用户提供刷卡与刷脸的双重认证，同时也支持二代身份证验证。在员工通道门禁系统与研修室门禁系统中要设置6套壁挂式人脸识别系统，提高图书馆工作效率，发挥出自助式智能化门禁系统功能[10]。