人脸识别技术在智能楼宇中的应用研究

2021-08-03王会来吕雪栋李建光

科技创新与应用 2021年20期

王会来，邵军，吕雪栋，李建光

（国投智能科技有限公司，北京100034）

1 研究背景

人脸识别是基于人的脸部特征信息进行身份识别的一种生物识别技术。用摄像机或摄像头采集含有人脸的图像或视频流，并自动在图像中检测和跟踪人脸，进而对检测到的人脸进行脸部识别的一系列相关技术，通常也叫作人像识别、面部识别。

将人脸识别技术应用于智能楼宇，作为楼宇智能化的重要组成部分，是当前楼宇建设与管理的方向，已经具有完备的解决方案和广泛的应用场景；通过人脸识别技术创建便捷和安全的办公、生活楼宇环境，为智能楼宇的集约化、平台化、接口化和人性化管理提供技术支撑；与楼宇中各子系统深度打通，最终实现人脸识别技术与智能楼宇的更深层次连接，使楼宇的管理、服务、运维等方面得到质的提升。

2 人脸识别系统研究

人脸识别系统是利用云计算、移动互联网和物联网技术，与基于深度学习人脸算法的智能人脸产品有机连接起来，实现通道管理和门禁控制、员工考勤以及访客身份认证和登记等多种功能。不用像传统身份识别系统需要主动配合，用户在使用此系统时是友好的、非强迫的、非接触式识别，给用户带来便捷和舒适的应用体验。同时人脸识别具有活体检测性能，可有效防止图片、视频、3D模型等攻击，是比其他识别系统安全的。

2.1 主要功能

人脸抓取：现场抓取人脸图像，检测、提取人脸生物特征。

人脸比对：利用人脸识别技术，将摄像头抓拍的现场人脸图像和采集的照片进行比对，同时可判断人、证是否一致。

多人脸检测：当摄像头检测到多张人脸，可自动匹配到最相似的人脸进行比对。

真人检测：人员站在摄像头前无需任何配合，设备即可分辨是否为真人操作，可对高清图片、PS照片、三维模型、换脸等仿冒欺诈手段进行告警。

人脸初始化：在连续抓拍的图片中能准确定位人脸位置，具有人脸图像质量评价、图像检测及标准化剪裁功能，当质量分值过低时系统拒绝录入，保证数据的可靠性，提高验证精度。

身份证信息读取：身份证读卡器可快速、准确读取身份证芯片里的照片、文字、指纹等信息。

身份证OCR识别：对身份证进行拍照，自动提取身份证的文字信息，与身份证芯片信息进行对比，判断其真伪性。

人证比对：主要用于员工和访客登记，通过人脸识别系统对身份证信息和采集人像进行比对，并验证身份证信息真伪，输出比对结果；基于深度学习和人脸识别算法，要求身份验证一体机识别速度快，准确率高，最多1秒内即可核验完成人证是否一致。

白名单识别：将人员信息提前录入系统，设备现场采集行人的人脸信息，将其与库中的信息进行比对，即1∶N的验证，如果信息能正确匹配，则通过验证，并可输出比对结果。

黑名单识别：将人员信息提前录入系统，设备现场采集行人的人脸信息，将其与库中的信息进行比对，即1∶N的验证，如果信息能正确匹配，则不允许验证通过，并记录本次比对结果。

数据自动上传：系统支持验证人的身份信息和验证结果实时上传到管理后台，同时支持对接不同平台。

自动补光灯说明：自动补光灯功能开启后，补光灯会依据现场光线自动调整，强光下会关闭。

离线记录存储最大支持50000条及以上记录。

2.2 系统组成

人脸识别系统主要由人脸采集和识别两部分组成。采集部分通过静态方式获取人脸图像，检测、提取人脸生物特征，并上传人脸识别库；识别部分由前端人脸抓拍机器、人脸识别系统服务器、系统管理后台等部分组成。如图1所示。

图1 人脸识别系统组成及人脸识别过程示意图

前端人脸抓拍机器：该机器通过内置智能分析算法，实现对进出人员的人脸进行自动捕获、跟踪、抓拍的功能，提取人脸特征上传至人脸识别系统服务器。

人脸识别系统服务器：该服务器对抓拍机器传送过来的人脸进行属性提取；对于抓拍的人脸，人脸识别服务器将进行建模，同时实时与黑白名单数据库的人员进行比对。

管理后台：实现系统设备管理、黑白名单管理及报警设置，分析、存储集群管理，人脸检索、1对1比对等功能，与其他智能化系统的联动控制，如通道闸机、门禁、访客系统、消费机等。

2.3 系统集成

人脸识别系统与楼宇内其他智能或传统设备集成，可以有效提升楼宇的管理水平，如人脸识别技术应用于楼宇出入口控制、消费系统及访客的管理，可服务于出入口管控、入侵报警、考勤、消费服务及访客管理等，为楼宇管理人员提供有效的管理手段，并为楼宇内办公人员提供智能、便捷、自助化的工作环境。如图2所示。

图2 人脸识别系统与其他系统集成示意图

与门禁系统集成：与门禁系统集成，实现通道闸机、门禁控制以及员工考勤等功能。

与访客系统集成：采集来访人员人脸信息，可实现访客的身份校验、通行等智能化管理。

与考勤系统集成：与考勤系统集成，可自动生成员工考勤记录与会议签到记录。

与消费系统集成：人脸识别系统集成消费系统，可实现“刷脸”消费，提高消费效率。

与视频监控系统集成：人脸识别的视频信息接入数字视频监控系统，实时监控、存储、查询功能；可根据报警功能需要，允许人脸识别服务器对相应部位摄像机进行人脸抓拍识别。

3 人脸识别系统应用

3.1 楼宇与房间出入管理

将人脸识别设备装配在楼宇的各个出入口处或各个房间出入口，人脸识别系统管理后台与通道闸机和门禁管理系统集成，提前采集员工人脸信息，人员通行时人脸识别系统进行人脸采集、比对，比对通过后，可自动驱动通道闸机或门禁系统开启，人员可直接进出；同时系统自动记录人员出入时间、出入位置、出入时抓拍的人脸图像等信息，提高了楼宇进出效率，提升了楼宇安全。

3.2 访客管理

将人脸识别系统管理后台与访客系统、通道闸机和门禁管理系统集成，访客可通过预约登记或者现场登记的方式，将相关证件和人脸信息采集进人脸识别系统，这样访客可通过刷脸进出。系统自动记录访客出入时间、出入位置、出入时抓拍的人脸图像等信息，同时可按照规则取消访客出入权限。人脸识别应用在楼宇访客管理场景中，加强了访客管理，提升了楼宇的形象。

3.3 考勤与签到管理

由于进行人脸比对和信息记录，相对传统员工考勤和签到，利用人脸识别系统进行考勤和签到管理具有安全、准确、快速等天然优势，将人脸识别系统管理后台与考勤管理系统打通，按照考勤管理规则，将人脸识别结果数据信息传送至考勤系统，可快速、自动实现考勤记录。

当前会议签到主要采用参会人员现场排队用笔纸签到的方式，无法实现快速、多人同时签到，并且不能避免代签的问题。将人脸识别系统与会议签到结合，可根据会议场景和场地，自动实现会场人员信息的采集与记录，可实现自动会议签到、多人同时签到、自动出具签到报表等功能。

3.4 消费管理

目前流行的支付方式主要有刷卡和扫码支付，在消费高峰期造成的支付效率较低，同时如忘记随身携带支付卡片或者携带手机，造成不能支付的尴尬。人脸支付很好地解决此问题，首先是可以实现去卡化，用户消费不再需要随身携带卡或者手机；其次更安全，卡或者扫码消费都有被盗刷的可能存在，人脸具备唯一性，具备严格的比对条件，相对更安全有效；人脸消费的应用可实现内部人员在楼宇中不带卡、不带现金、不带手机的情况下，能在各个消费点进行吃饭、购物、缴费等消费支付。“刷脸”支付的应用也节约了消费支付时间。