馬文靜 張枝令 洪俊雄

摘要：近年來(lái)，高校新生人數(shù)不斷增長(zhǎng)，給迎新工作帶來(lái)的壓力越來(lái)越大。傳統(tǒng)迎新工作利用人工信息核對(duì)、學(xué)籍查詢、報(bào)到數(shù)據(jù)整理和統(tǒng)計(jì)的方式，存在工作量大、工作難度大，速度慢、出錯(cuò)概率高等弊端。針對(duì)該問(wèn)題，該文提出一種利用百度人臉識(shí)別SDK將系統(tǒng)攝像頭獲取的新生圖像信息轉(zhuǎn)化為學(xué)生的身份特征信息，并通過(guò)DotNet和SQLServer實(shí)現(xiàn)學(xué)生數(shù)據(jù)查詢、登記的方法，實(shí)現(xiàn)學(xué)生“刷臉”自助完成報(bào)到。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確識(shí)別新生特征的信息，縮短新生排隊(duì)時(shí)間，降低高校迎新工作的難度和強(qiáng)度，具有較高的實(shí)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：人臉識(shí)別技術(shù)；高校自助迎新

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2018）07-0166-03

隨著人們對(duì)高等教育的重視程度日益提高，高校新生人數(shù)不斷提高。如圖1所示，根據(jù)陽(yáng)光高考平臺(tái)、高考直通車APP等權(quán)威平臺(tái)公布的數(shù)據(jù)顯示，以福建為例2016年福建參加高考考生總?cè)藬?shù)為17.5萬(wàn)，2017年上升到18.82萬(wàn)，同比增長(zhǎng)7.5個(gè)百分點(diǎn)，其他省份大部分都呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)。這就意味著，高校每年的招生人數(shù)越來(lái)越多，迎新工作的壓力越來(lái)越大。傳統(tǒng)的利用手工進(jìn)行學(xué)籍查詢、報(bào)到數(shù)據(jù)整理和統(tǒng)計(jì)的方式，不僅費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，且容易出錯(cuò)。

人臉與人體的其他生物特征（指紋、虹膜等）一樣與生俱來(lái)，它的唯一性和不易被復(fù)制的良好特性為身份鑒別提供了必要的前提。與其他生物識(shí)別技術(shù)如虹膜識(shí)別、指紋識(shí)別相比，具有非強(qiáng)制性、非接觸性、并發(fā)性等特點(diǎn)，除此之外，還具有符合視覺(jué)特性、操作簡(jiǎn)單、結(jié)果直觀、隱蔽性好等優(yōu)點(diǎn)[1]，其特征比對(duì)數(shù)據(jù)相對(duì)其他生物特征易于獲得。隨著人臉識(shí)別技術(shù)的不斷發(fā)展，識(shí)別的準(zhǔn)確性不斷提高，在各領(lǐng)域都已經(jīng)投入使用，如考勤、公安部門(mén)“天網(wǎng)”工程、支付寶“刷臉”支付等。

因此，本文提出一種基于DotNet環(huán)境進(jìn)行開(kāi)發(fā)，利用Microsoft SQL Server作為數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)為系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支持。應(yīng)用較為成熟的百度人臉識(shí)別SDK，將外部攝像頭獲取到的新生現(xiàn)場(chǎng)圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為唯一的用戶編碼（ID），進(jìn)行用戶身份的確認(rèn)，當(dāng)確認(rèn)新生身份后系統(tǒng)跳出信息采集提示，新生掃描二維碼用手機(jī)填寫(xiě)或在觸屏機(jī)上填寫(xiě)資料。資料提交后自動(dòng)顯示并打印迎新指南給新生。具體統(tǒng)流程如圖2所示。

1 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)處理

1.1 新生信息設(shè)計(jì)

根據(jù)分析，新生信息分由兩部分組成，一部分是新生的高招檔案信息，包括考生號(hào)、錄取專業(yè)、姓名、身份證號(hào)、學(xué)籍照片等，另一部分是考生在高校的編排信息，如學(xué)生證號(hào)、班級(jí)號(hào)、宿舍號(hào)、班級(jí)座位號(hào)等。

設(shè)計(jì)一張新生信息表（StudentInfo_tb），每一個(gè)考生信息作為這張表的一個(gè)字段，考生在高校的編排信息為可空字段，高招檔案信息為不可空字段，設(shè)置考生身份證號(hào)字段作為該表主鍵。在新增一個(gè)是否注冊(cè)字段（IsReg）和是否報(bào)到字段（IsArrived），均為Bit型，分別用于存儲(chǔ)是否已經(jīng)將學(xué)籍照片在SDK注冊(cè)和新生是否已經(jīng)完成報(bào)到的標(biāo)志信息，這兩個(gè)字段均不可空為，默認(rèn)值都為False，將通過(guò)高招系統(tǒng)獲取到的考生檔案信息導(dǎo)出一個(gè)Excel工作簿，并利用如下SQL語(yǔ)句將EXLCE導(dǎo)入到數(shù)據(jù)表中：

Select * into StudentInfo_tb from OPENROWSET （'MICROSOFT.JET.OLEDB.4.0' ，'Excel5.0；HDR=YES；DATABASE=FilePath，Sheet$）

其中FilePath為Excel工作簿存儲(chǔ)路徑，Sheet為數(shù)據(jù)表名。此操作后，每條記錄的考生在高校的編排信息均為空，后期系統(tǒng)編排時(shí)系統(tǒng)將會(huì)為信息為空的記錄自動(dòng)編排并填入數(shù)據(jù)。

1.2 新生人臉特征數(shù)據(jù)預(yù)處理

根據(jù)考生號(hào)導(dǎo)出考生學(xué)籍照片存放在電腦目錄中，并逐一提供給百度人臉識(shí)別SDK人臉注冊(cè)接口，用考生身份證號(hào)作為新生的ID。

2 基于百度人臉識(shí)別SDK的人臉檢測(cè)

2.1 獲取百度人臉識(shí)別SDK NuGet Package

NuGet是DotNet 中免費(fèi)開(kāi)源包的管理工具，在NuGet中我們可以很容易的獲取到很多免費(fèi)的開(kāi)源開(kāi)發(fā)包。在DotNet集成開(kāi)發(fā)環(huán)境Visual Studio 2012 中搜索百度人臉識(shí)別SDK的開(kāi)源包“Baidu.AI”，安裝最新版即可獲取到百度人臉識(shí)別SDK NuGet Package。

2.2 照片質(zhì)量檢測(cè)

由于新生學(xué)籍中的的照片質(zhì)量較低，為了減少接口的調(diào)用次數(shù)，提高系統(tǒng)的整體工作效率，需要在進(jìn)行人臉注冊(cè)之前先進(jìn)行照片質(zhì)量檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)照片效果不佳時(shí)將該照片拋棄并生成一個(gè)表格，提示工作人員重新收集這些新生的照片或引導(dǎo)這些新生使用其他方式進(jìn)行報(bào)到。

照片質(zhì)量檢測(cè)需要借助百度人臉識(shí)別SDK的人臉檢測(cè)接口判斷。調(diào)用Baidu.AI NuGet Package人臉的交互類中的Detect方法，即可獲得檢測(cè)結(jié)果。該結(jié)果以JSON形式返回，需要在C#中對(duì)返回JSON進(jìn)行解析，根據(jù)實(shí)驗(yàn)及參考相關(guān)開(kāi)發(fā)文檔，重點(diǎn)關(guān)注返回結(jié)果中的如表1所示屬性，若這些屬性的值均能滿足條件，則該照片可用，否則可以考慮舍棄。

在實(shí)際操作時(shí)學(xué)籍系統(tǒng)照片像素過(guò)低、清晰度不佳，對(duì)照片先采用無(wú)損放大軟件（如PhotoZoom）進(jìn)行適當(dāng)放大，然后再用PhotoShop軟件對(duì)照片進(jìn)行銳化處理，方可滿足以上參數(shù)要求，否則進(jìn)行人臉注冊(cè)時(shí)極易失敗。

2.3 人臉注冊(cè)

百度人臉識(shí)別SDK的人臉識(shí)別功能依賴于百度云應(yīng)用相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)引擎，使用百度提供的云數(shù)據(jù)引擎能夠?qū)崿F(xiàn)人臉快速辨析、查找和匹配，相對(duì)于本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)引擎具有占用系統(tǒng)資源少、速度快的優(yōu)勢(shì)，因此，將所有新生的學(xué)籍照片預(yù)先導(dǎo)入到百度人臉識(shí)別SDK提供的云端數(shù)據(jù)庫(kù)中，并進(jìn)行人臉注冊(cè)。

遍歷新生學(xué)籍照片目錄，用C#語(yǔ)言獲取新生學(xué)籍照片，并用轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制字符數(shù)組。同時(shí)再?gòu)谋镜財(cái)?shù)據(jù)庫(kù)的StudentInfo_tb表中查找出相應(yīng)的新生身份證號(hào)作為該用戶的ID。

用Post方式提交到百度人臉注冊(cè)API接口中，解析接口返回的JSON，成功則將該本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)的StudentInfo_tb表中該考生記錄的IsReg字段置位True，否則為False。

2.4 人臉識(shí)別

利用C#代碼將通過(guò)攝像頭抓取到的現(xiàn)場(chǎng)學(xué)生圖像傳入百度人臉識(shí)別SDK中的人臉識(shí)別接口，即可分析出該人臉信息是否在數(shù)據(jù)庫(kù)中。在進(jìn)行人臉識(shí)別之前，同樣需要對(duì)抓取的現(xiàn)場(chǎng)學(xué)生圖像進(jìn)行照片質(zhì)量檢測(cè)，滿足如本文表1所示的參數(shù)要求方可使用，若不滿足該要求則提示重新抓取圖像。

圖像進(jìn)行照片質(zhì)量檢測(cè)后調(diào)用調(diào)用Baidu.AI NuGet Package人臉的交互類中的Identify方法，獲得SDK回傳的JSON結(jié)果，對(duì)JSON進(jìn)行解析，取得user_info字段的值，并在本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)StudentInfo_tb表查找（查詢身份證號(hào)），找到考生身份信息即可進(jìn)行后續(xù)操作，如識(shí)別失敗可以提示新生換個(gè)姿勢(shì)、角度重新拍攝圖片重試，多次重試均不成功的可以使用其他方式進(jìn)行新生報(bào)到身份驗(yàn)證。

3 系統(tǒng)測(cè)試

整體系統(tǒng)的測(cè)試環(huán)境在實(shí)驗(yàn)PC上搭建，安裝DotNet Ftamework 4.5，SQL Server2008 R2，并連接到Internet。采用USB攝像頭與實(shí)驗(yàn)PC連接獲取用戶照片，預(yù)先從學(xué)信網(wǎng)導(dǎo)入200張學(xué)生學(xué)籍照片，進(jìn)行本文2.2章節(jié)所述的照片加工和照片檢測(cè)并完成人臉注冊(cè)。再找到10位學(xué)生在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)試，每個(gè)學(xué)生分別進(jìn)行嘗試，直到成功識(shí)別為止，并記錄嘗試次數(shù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示，整體實(shí)驗(yàn)結(jié)果理想。

4 結(jié)束語(yǔ)

本系統(tǒng)使用當(dāng)前較為廣泛使用的DotNet和SQLsever的人臉識(shí)別算法，有利于通過(guò)攝像頭傳送的人像信息完成對(duì)學(xué)生的身份識(shí)別，并通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)獲取到當(dāng)前該學(xué)生的特征信息，完成該迎新信息的統(tǒng)計(jì)與記錄。同時(shí)，通過(guò)相關(guān)數(shù)據(jù)查詢軟件，可進(jìn)一步對(duì)采集的信息進(jìn)一步的排序統(tǒng)計(jì)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)導(dǎo)出。對(duì)高校繁瑣的迎新工作起到更好的管理效果。