吳其非

（首都師范大學(xué)附屬中學(xué)，北京，100048）

0 引言

隨著人工智能時(shí)代的來(lái)臨，人臉識(shí)別技術(shù)開(kāi)始逐漸進(jìn)入人們的日常生活中。目前可以通過(guò)識(shí)別人臉特征點(diǎn)或使用機(jī)器學(xué)習(xí)等先進(jìn)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)人臉識(shí)別，現(xiàn)代的人臉識(shí)別技術(shù)可以高效地實(shí)現(xiàn)人像面部的匹配識(shí)別，并且能夠達(dá)到較高的準(zhǔn)確性，在刷臉支付、身份認(rèn)證等方面已經(jīng)有了極廣泛的應(yīng)用。同時(shí)，校園作為學(xué)生，特別是未成年人的聚集處，承擔(dān)著為社會(huì)提供人才的重要使命，在安全和效率方面是社會(huì)關(guān)注的要點(diǎn)和重點(diǎn)。但傳統(tǒng)的校園管理方式，在人員識(shí)別方面主要依靠人力和證件卡方式，效率不高且易被仿冒，既不安全也不準(zhǔn)確，在營(yíng)造方便且安全的校園方面有著較大的改進(jìn)空間和改進(jìn)需求。

通過(guò)使用人臉識(shí)別技術(shù)，可以在校園的各種應(yīng)用場(chǎng)合中保證較高的安全性和準(zhǔn)確性。校門(mén)和寢室入口的安保工作是校園安保的重中之重。傳統(tǒng)的安保方法通常是用磁卡或校服對(duì)學(xué)生進(jìn)行識(shí)別，但這種方法容易偽造，只認(rèn)磁卡或校服而不認(rèn)人的情況使這種方法難以保證安全性，在人流量較大時(shí)磁卡認(rèn)證更是容易造成過(guò)長(zhǎng)的等候時(shí)間。而人臉識(shí)別技術(shù)可以通過(guò)識(shí)別難以偽造的面部特征，高效地識(shí)別并認(rèn)證學(xué)生，對(duì)應(yīng)性好，且不需要額外攜帶證件等物品，減少因?yàn)槲磶ёC件而引起的不必要的麻煩。最后，面部識(shí)別具有普適性，不需要事先與被檢測(cè)者聯(lián)系，可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)方法難以做到的黑名單功能，在已知的犯罪人員進(jìn)入相對(duì)開(kāi)放式的校園時(shí)能夠及時(shí)報(bào)警，從而使校方掌握校內(nèi)人員情況。

1 人臉識(shí)別技術(shù)的簡(jiǎn)介

人臉識(shí)別技術(shù)是一種通過(guò)計(jì)算機(jī)算法實(shí)現(xiàn)的對(duì)包含人臉圖像的圖片中的進(jìn)行識(shí)別的技術(shù)。近年來(lái)，隨著攝像設(shè)備的普及和人臉識(shí)別技術(shù)的快速發(fā)展，人臉識(shí)別技術(shù)獲得了極大的發(fā)展，開(kāi)始由實(shí)驗(yàn)性技術(shù)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐豁?xiàng)應(yīng)用性技術(shù)。

■1.1 人臉識(shí)別的發(fā)展歷史

自動(dòng)的人臉識(shí)別技術(shù)早在1965年左右就作為一個(gè)單獨(dú)的研究方向被提出。當(dāng)時(shí)主要使用的辨識(shí)方法是較為直觀的對(duì)面部的幾何結(jié)構(gòu)、五官的位置關(guān)系進(jìn)行的分析。但該種方法局限性較強(qiáng)，面部表情、姿態(tài)的變化均可能對(duì)識(shí)別結(jié)果產(chǎn)生較大影響。這種基于面部特征的方法雖然在極端受限的情況下的識(shí)別方面有了一定的成果，但實(shí)用性不強(qiáng)。

在1991年，著名的“特征臉”算法提出，從此人臉識(shí)別技術(shù)開(kāi)始了快速的發(fā)展和進(jìn)步。該算法第一次引入了基于統(tǒng)計(jì)的方法，極大地提高了算法的準(zhǔn)確性。隨后運(yùn)用類(lèi)似思路的Fisherface線性判別分析方法等技術(shù)將這一思路發(fā)揚(yáng)光大。

在1998年以后，人臉識(shí)別技術(shù)的研究重心逐漸轉(zhuǎn)向了在環(huán)境不理想或?qū)ο蟛慌浜蠒r(shí)的人臉識(shí)別以及在較大數(shù)據(jù)庫(kù)中的人臉識(shí)別等實(shí)用性更強(qiáng)的問(wèn)題。在這樣的大環(huán)境下，真正實(shí)用的、商業(yè)化的人臉識(shí)別技術(shù)開(kāi)始了快速的發(fā)展，并有了一批較為成功的實(shí)踐。

■1.2 人臉識(shí)別現(xiàn)狀

如今，人臉識(shí)別技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了非常高的精度。利用大數(shù)據(jù)和深度學(xué)習(xí)算法，現(xiàn)今部分優(yōu)秀的算法在一些特定的數(shù)據(jù)集中已經(jīng)可以超越人類(lèi)的識(shí)別準(zhǔn)確率。如谷歌的FaceNet系統(tǒng)在使用人臉檢測(cè)算法對(duì)齊人臉后，已經(jīng)可以在人臉比對(duì)數(shù)據(jù)集（LFW）上達(dá)到最高99.63%±0.09的正確率，而與此相比，人眼在同一數(shù)據(jù)集上正確率大約只有97.5%。可以看出，在一些特定的情況下，特別是圖片較清晰、人臉完整的情況下，自動(dòng)的人臉識(shí)別正確率已經(jīng)高于人類(lèi)。

同時(shí)，在效率方面，如今在網(wǎng)絡(luò)上可供調(diào)用的在線API速度可以達(dá)到300ms每張，同時(shí)達(dá)到99%左右的準(zhǔn)確率。對(duì)于校園中簽到，食堂買(mǎi)飯等校園情境來(lái)說(shuō)已經(jīng)遠(yuǎn)超傳統(tǒng)方法，足夠滿(mǎn)足日常使用。

2 人臉識(shí)別在校園中的應(yīng)用

如今人臉識(shí)別具有諸多優(yōu)點(diǎn)，在安保等領(lǐng)域已有初步成效，而學(xué)校作為安保的重中之重，正需要優(yōu)秀的安保系統(tǒng)作為保障。所以在校園中應(yīng)用人臉識(shí)別技術(shù)便成了順應(yīng)時(shí)代潮流的智慧之選。同時(shí)通過(guò)人臉識(shí)別技術(shù)還可以縮短校園中簽到、借閱圖書(shū)等行為的耗時(shí)，減少相關(guān)工作人員的工作量。人臉識(shí)別技術(shù)可以極大地優(yōu)化校園各項(xiàng)活動(dòng)。

■2.1 人臉識(shí)別具體應(yīng)用方向

首先，由于人臉形象的難以偽造和每個(gè)人面容的特殊性，人臉識(shí)別在身份檢測(cè)方面有著廣泛且可靠的應(yīng)用。在開(kāi)放式學(xué)院，如大學(xué)之中，如何有效地識(shí)別學(xué)生與外來(lái)人員是一個(gè)十分重要的問(wèn)題。特別是當(dāng)今社會(huì)環(huán)境下，校園犯罪日益增長(zhǎng)，如不能有效而穩(wěn)定地保證校內(nèi)外人員的區(qū)分，學(xué)生的安全也就無(wú)從談起。所以學(xué)?？梢越柚四樧R(shí)別的安全性與準(zhǔn)確性的特點(diǎn)，阻止未經(jīng)許可的人員進(jìn)入。例如在宿舍出入口等只允許學(xué)生進(jìn)入的場(chǎng)所可設(shè)置人臉識(shí)別閘機(jī)，從而做到準(zhǔn)確檢測(cè)，防止社會(huì)人員混入，造成安全問(wèn)題。通過(guò)記錄學(xué)生出入時(shí)間還可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生長(zhǎng)時(shí)間未歸或未出宿舍等可疑情況，及時(shí)向管理者做出提醒。同時(shí)還可在校門(mén)出入口等地進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，利用人臉監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)，對(duì)出入人員進(jìn)行初篩，通過(guò)設(shè)置黑名單進(jìn)行提前預(yù)警，進(jìn)一步防范危險(xiǎn)人群在校園中造成安全隱患可能。

其次，高效的人臉識(shí)別相關(guān)應(yīng)用還可以?xún)?yōu)化許多其他校園活動(dòng)。如食堂買(mǎi)飯、圖書(shū)館借書(shū)等日?；顒?dòng)，都可以通過(guò)人臉識(shí)別快速完成，從而擺脫磁卡，這樣既節(jié)省了等待時(shí)間，又可以避免忘帶證件的尷尬或者補(bǔ)領(lǐng)證件的麻煩，從而提高效率，減少日?，嵤聦?duì)學(xué)生寶貴學(xué)習(xí)時(shí)間的浪費(fèi)。而像課堂簽到等學(xué)校的日常事務(wù)也可以通過(guò)人臉識(shí)別進(jìn)行巨大的優(yōu)化。通過(guò)人臉識(shí)別簽到系統(tǒng)可以有效地防止大多數(shù)由他人代簽到的情況，這樣可以保證學(xué)生本人到場(chǎng)，同時(shí)在教室出入口設(shè)置人臉識(shí)別監(jiān)測(cè)也可以避免學(xué)生在簽到后中途離開(kāi)的情況。而高效的人臉識(shí)別還可以解決簽到時(shí)間長(zhǎng)，效率低下等問(wèn)題。通過(guò)結(jié)合其他信息技術(shù)，可以高效的完成學(xué)生的課程調(diào)整記錄和到場(chǎng)情況的統(tǒng)計(jì)，還能確定每名學(xué)生到達(dá)時(shí)間，從而更精確地掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。而且，通過(guò)人臉識(shí)別系統(tǒng)簽到的結(jié)果可以便捷地導(dǎo)出為數(shù)據(jù)文件，消除了數(shù)據(jù)錄入的繁重工作，能極大地節(jié)約教職人員的時(shí)間。

■2.2 人臉識(shí)別在校園中的實(shí)際應(yīng)用情況

在校園中，人臉識(shí)別作為一種現(xiàn)代化技術(shù)，已經(jīng)開(kāi)始了一些實(shí)驗(yàn)性的應(yīng)用，如在部分大學(xué)的圖書(shū)館，研修室等地設(shè)置的人臉識(shí)別設(shè)備已經(jīng)開(kāi)始投入使用，并收到了良好的成效。例如在2017年大學(xué)新生報(bào)道時(shí)，有一部分大學(xué)就開(kāi)始使用了“刷臉注冊(cè)”，即通過(guò)人臉識(shí)別技術(shù)完成學(xué)生身份注冊(cè)，這種做法極大地減少了學(xué)生報(bào)到時(shí)的流程，快速完成注冊(cè)。這一方法簡(jiǎn)單明晰，易于學(xué)生操作。同時(shí)避免了新生因?yàn)椴磺宄僮髁鞒潭斐傻男畔⑻顚?xiě)不全等問(wèn)題，從而使報(bào)到注冊(cè)過(guò)程變得簡(jiǎn)單高效。同時(shí)在宿舍樓、食堂、圖書(shū)館等場(chǎng)所設(shè)置人臉識(shí)別裝置的學(xué)校也日益增多，人臉識(shí)別正在逐漸地融入學(xué)校日?；顒?dòng)的各個(gè)角落。

3 結(jié)論

作為人工智能時(shí)代信息技術(shù)發(fā)展的成果之一，人臉識(shí)別在校園中有豐富的應(yīng)用。無(wú)論從效果上還是效率上，人臉識(shí)別相關(guān)技術(shù)都優(yōu)于傳統(tǒng)方法。通過(guò)合理地運(yùn)用人臉識(shí)別技術(shù)，可以更好地保障校園安全并提高效率。未來(lái)還可以考慮將人臉識(shí)別技術(shù)運(yùn)用于校園監(jiān)控設(shè)備獲得的監(jiān)控視頻分析上，利用校園中豐富的監(jiān)控設(shè)備，對(duì)校內(nèi)以及校外人員進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并可結(jié)合人臉面部的情感分析，盡早排除安全隱患，從而可以將校園中的安全風(fēng)險(xiǎn)降到最低。在考試時(shí)還可利用教室內(nèi)攝像頭監(jiān)考，減小監(jiān)考員監(jiān)考?jí)毫Σp少疏忽，避免代考、替考情況的發(fā)生，維護(hù)更公平的考試環(huán)境。通過(guò)人臉識(shí)別后繼續(xù)對(duì)人臉面部信息的進(jìn)一步分析可能是人臉識(shí)別的下一步發(fā)展方向，也希望各學(xué)校能緊跟時(shí)代發(fā)展浪潮，借助科技的發(fā)展提升自身教育教學(xué)質(zhì)量，做好校園建設(shè)，打造更好的校園學(xué)習(xí)、生活環(huán)境。