楊宏偉 杜彬 劉淑梅 滕建

摘? ?要：人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等前沿技術(shù)的迅速發(fā)展推動了智慧校園建設(shè)。基于人工智能技術(shù)的人臉識別應(yīng)用結(jié)合活體檢測在智慧教學(xué)環(huán)境、管理、服務(wù)以及信息化安全保障中發(fā)揮了重要作用。文章總結(jié)了人臉識別技術(shù)在高校的應(yīng)用場景，探究了人臉識別平臺設(shè)計和實現(xiàn)方法，詳述了人臉識別技術(shù)在校園中的智慧應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：智慧校園;人臉識別;人臉迎新;公安核驗;數(shù)據(jù)共享

中圖分類號：TP391.41 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1673-8454（2021）11-0080-03

一、引言

隨著人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等前沿技術(shù)的迅速發(fā)展，智能時代已悄然到來。2018年國家教育部及國家標(biāo)準(zhǔn)委出臺了《教育信息化2.0行動計劃》[1]及《智慧校園總體框架》政策及標(biāo)準(zhǔn)。各高校深入思考和全面開展教育信息化2.0行動計劃，大力實施和提升智慧校園建設(shè)。[2]在技術(shù)和應(yīng)用方面，高校大力推進大數(shù)據(jù)、云技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)等先進信息技術(shù)應(yīng)用，把先進的技術(shù)融合到校園基礎(chǔ)設(shè)施、智慧教學(xué)環(huán)境、資源、管理、服務(wù)以及信息化安全保障系統(tǒng)等高校智慧校園的方方面面，全面提高科研和教學(xué)的質(zhì)量和服務(wù)水平。[3]基于人臉識別的智慧教學(xué)、智慧簽到、智慧安防、智慧門禁、身份認(rèn)證等應(yīng)用是智慧校園的主要建設(shè)內(nèi)容之一。

“刷臉”作為師生接受度最高、最自然、最直觀的可視化生物識別技術(shù)，與智慧校園融合構(gòu)成的智慧應(yīng)用，為校園師生的生活、工作管理和學(xué)習(xí)帶來高效、安全與便利。

二、智慧校園人臉識別的現(xiàn)狀

人臉識別技術(shù)隨著硬件運算速度的提升，數(shù)據(jù)存儲成本的降低，云計算技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、深度學(xué)習(xí)的發(fā)展，加快了應(yīng)用的步伐。[4]人臉識別技術(shù)在智慧校園的具體應(yīng)用可以概括為下面幾點。

（1）身份核驗：通過機器學(xué)習(xí)或深度學(xué)習(xí)算法實現(xiàn)人臉活體檢測、身份證識別和人臉對比，并將這些算法靈活組合以完成基于人臉的師生實名認(rèn)證，抵御各種作弊行為，確保師生是“真人”且為“本人”。

（2）閘機通行：將人臉識別功能集成到閘機中，快速錄入人臉信息，師生“刷臉”通行，可以解決師生進行刷卡消費、進入宿舍等操作時，校園卡忘帶、丟失以及被盜等問題，實現(xiàn)校園多場景門禁通行。

（3）校園安防：結(jié)合人臉識別技術(shù)，監(jiān)控校園人流密集的場合，完成對人流的自動識別和追蹤，同時標(biāo)記存在安全隱患的行為及區(qū)域，并發(fā)出告警提醒，加強場所的安全管理，降低人工監(jiān)督成本。

（4）人臉考勤：包括移動考勤、攝像頭無感知考勤、一體機考勤等方式。通過人臉識別技術(shù)準(zhǔn)確識別簽到學(xué)生身份，實現(xiàn)1秒內(nèi)快速認(rèn)證，有效防止學(xué)生在上課或考試時出現(xiàn)代打卡等作弊行為。

（5）人臉教學(xué)：是通過捕捉學(xué)生上課學(xué)習(xí)的表情姿態(tài)視頻并進行分析，判斷知識點教學(xué)效果的實時反饋系統(tǒng)，輔助教師動態(tài)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，以便及時調(diào)整教學(xué)方式或進度。[5]

筆者作為學(xué)校信息化建設(shè)參與者，結(jié)合學(xué)校自身實際工作需求，對人臉識別平臺的具體建設(shè)內(nèi)容和智慧應(yīng)用加以闡述。

三、人臉識別平臺建設(shè)內(nèi)容

1.人員管理功能

平臺把管理的人員分為校內(nèi)和校外兩大類。校內(nèi)人員數(shù)據(jù)來自學(xué)校數(shù)據(jù)共享中心，平臺通過對接數(shù)據(jù)共享中心從中獲取學(xué)校的組織架構(gòu)和全校師生的基本信息，如學(xué)號、姓名、所在部門、學(xué)生學(xué)籍等，并實現(xiàn)人員信息自動更新。平臺還提供了校外人員訪客體系，對校外人員的增加、編輯、導(dǎo)入進行分類管理及有效期設(shè)置，對不同場景進行人臉識別應(yīng)用，提供組織架構(gòu)、設(shè)定標(biāo)簽、成員等靈活的人員選擇方式。如對學(xué)校組織架構(gòu)下所選擇的特定部門及人員設(shè)定靜態(tài)標(biāo)簽，對滿足自定義字段篩選條件的人員設(shè)定動態(tài)標(biāo)簽，進而使用這些標(biāo)簽完成基于人臉識別的活動簽到、考勤等智慧應(yīng)用。

2.人臉管理功能

人臉管理由采集和識別兩部分組成。平臺調(diào)用百度提供的離線采集SDK，集成了人臉檢測、人臉追蹤、人臉采集等功能，從而快速獲取高質(zhì)量人臉圖片并配合API接口，高效搭建基于人臉識別的各種應(yīng)用場景。在人臉采集中，設(shè)計了精細的參數(shù)設(shè)置界面，用來調(diào)整人臉采集的精準(zhǔn)度。為了師生使用方便，平臺與企業(yè)微信進行了對接，實現(xiàn)了師生通過手機自主采集人臉照片，支持一個人多張人臉圖像，同時支持照片人工審核，并在照片采集過程中，實現(xiàn)了不審核、人工審核、公安審核幾種不同照片采集的處理邏輯。平臺通過離線識別SDK，實現(xiàn)對身份證照片、現(xiàn)場拍攝的真人照片、生活照片、準(zhǔn)考證照片等各類采集照片進行1∶1人臉驗證（或稱人臉對比），判斷同一人兩張照片信息的真實性。支持（1∶N）人臉查找和人臉識別能力，即從人臉圖庫中找到與當(dāng)前人臉相符合的圖像，并進行匹配，判讀出“我是誰”。公安核驗是指通過調(diào)用公安人臉核驗接口，實現(xiàn)對人員的各類照片或抓拍獲取的照片與身份證小圖的核驗，實現(xiàn)人證統(tǒng)一的自動核驗。

對每個使用者進行人臉比對、人臉識別、公安核驗等操作后，平臺實現(xiàn)了結(jié)果信息比對。對比對結(jié)果錯誤的人員，通過添加人員白名單及配置相應(yīng)的人臉識別閾值參數(shù)，處理非本人的照片被誤識別或本人照片識別度低的情況。

3.物聯(lián)及小應(yīng)用管理功能

本功能模塊通過對采集終端設(shè)備的管理和使用實現(xiàn)了智能簽到、智能通行和智能考勤等。①智能簽到實現(xiàn)了在會議或活動中的“刷臉”簽到管理。管理員先在平臺建立會議或活動標(biāo)簽，配置采集終端設(shè)備號、簽到時間范圍，設(shè)置會議或活動組織者和參加人員。然后參加人員在現(xiàn)場通過移動采集終端進行簽到。同時平臺通過與企業(yè)微信對接，會議組織者在移動端實時查看參加會議或活動的人員簽到情況并通過郵箱導(dǎo)出具體人員簽到信息。②智能通行實現(xiàn)了某時間、出或入某個閘機的師生信息記錄，并通過企業(yè)微信推送給本人和班級輔導(dǎo)員或?qū)W生導(dǎo)師。③智能考勤實現(xiàn)了學(xué)生“刷臉”進行公安核驗并簽到的考試場景。本模塊不僅實現(xiàn)了對智能通行、智能簽到和智能考勤的通行、簽到，對考勤人員的學(xué)工號、姓名進行“刷臉”的詳細記錄，還通過和數(shù)據(jù)中心對接，進一步在統(tǒng)計結(jié)果中展示了詳細的人員身份、人員類型、組織單位等信息。

本模塊專門為學(xué)校的迎新工作設(shè)計了迎新大屏。將新生報到數(shù)據(jù)以餅狀圖、柱狀圖和曲線圖等多種展現(xiàn)方式投放到迎新數(shù)字大屏。圖表以不同維度直觀顯示新生報到信息，如總體報到率、各時段報到率、生源地分布、各學(xué)院報到率、各學(xué)院性別分布、留學(xué)生和港澳臺新生情況等，供迎新現(xiàn)場師生在線查看。

4.接口管理功能

平臺能夠支持向全校其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)開放API接口。接口請求方式統(tǒng)一使用application/json請求。提供的接口包括師生管理、人臉拍照、人臉采集、人臉識別、圖像識別、簽到管理、考勤管理、通行管理等應(yīng)用。為了安全訪問接口，通過后臺配置服務(wù)器訪問權(quán)限，設(shè)置接口訪問權(quán)限及調(diào)用人員范圍。為進一步保證接口運行安全，實現(xiàn)了日志安全審核，管理員從后臺能夠查看每個應(yīng)用的照片下發(fā)情況，成功失敗數(shù)量、失敗原因;能夠監(jiān)控全校與平臺相關(guān)接口的使用支撐情況及相關(guān)統(tǒng)計，包括調(diào)用量、失敗量、失敗率、服務(wù)應(yīng)用數(shù)等;能夠查詢每個應(yīng)用調(diào)用該接口的具體數(shù)據(jù)。

四、人臉識別平臺應(yīng)用

1.迎新

針對迎新需求，利用人臉采集功能獲取新生照片并在企業(yè)微信中加入照片采集功能鏈接，以便新生在移動端更容易拍攝和上傳照片。平臺給新生提供制作一寸和二寸的標(biāo)準(zhǔn)照片應(yīng)用，以方便新生制作標(biāo)準(zhǔn)照片并上傳。為了更準(zhǔn)確識別新生身份，使用公安核驗對采集的新生照片進行身份識別。新生現(xiàn)場報到時，使用核驗后的照片與現(xiàn)場拍攝的人臉照片比對，這樣不僅加快了原來現(xiàn)場人工身份識別報到的速度，還更精確地識別了學(xué)生的身份，保證了線上和線下注冊環(huán)節(jié)的順利與安全。

在報到現(xiàn)場，人臉識別設(shè)備識別出新生的學(xué)號信息，確認(rèn)報到后，通過迎新大屏對新生報到情況進行多維度的分析和展現(xiàn)。為了方便新生輔導(dǎo)員及時掌握所帶學(xué)生報到情況，同時與企業(yè)微信對接，為各職能部門、新生輔導(dǎo)員分配了查詢統(tǒng)計新生報到數(shù)據(jù)的權(quán)限。輔導(dǎo)員在移動端同步查看所帶班級各類新生已報到和未報到統(tǒng)計數(shù)據(jù)、每個新生具體報到信息等。將新生所關(guān)心的數(shù)據(jù)通過移動端進行個性化展示，比如新生中最小年齡、最高身高、男女生比率、同生日、十二星座等個性化數(shù)據(jù)。人臉識別平臺提高了新生現(xiàn)場報到效率，讓新生更深切體驗到大數(shù)據(jù)、人工智能在身邊的應(yīng)用。

2.研究生復(fù)試

因受疫情影響，研究生復(fù)試采用遠程視頻面試。人臉識別平臺設(shè)計了四個功能，實現(xiàn)新生核驗。①系統(tǒng)登錄授權(quán)，平臺對接校內(nèi)統(tǒng)一認(rèn)證，采用單點方式登錄，并根據(jù)學(xué)院建立權(quán)限組，把復(fù)試教師放入各權(quán)限組，做到分部門管理核實研究生新生身份。②照片核驗，學(xué)院負責(zé)人確認(rèn)學(xué)生名單后，將姓名、身份證號導(dǎo)入平臺。在面試時，選擇所核驗的新生并將視頻截屏照片傳入平臺中，進行公安核驗。③核驗結(jié)果記錄，完成核驗后，平臺直接反饋核驗結(jié)果，告知核驗負責(zé)人員人證比對結(jié)果，并記錄本次核驗記錄。對個別未通過的照片可明確反饋核驗失敗原因。④照片比對，針對公安接口比對核驗失敗的學(xué)生，可通過報名照片與視頻截屏照片進行比對。平臺為基于公安人臉核驗的研究生線上復(fù)試錄取工作提供了有力支撐，并被其他高校所借鑒。

3.身份識別

基于人臉識別直接、友好、方便的特點，統(tǒng)一身份認(rèn)證中心對接人臉識別平臺，為師生提供了最容易被接受的生物特征認(rèn)證方式。實現(xiàn)了兩種人臉識別接口，分別是公安認(rèn)證接口與人臉比對接口。在師生進行人臉識別時，若人臉識別平臺中已有此人人臉信息，則身份認(rèn)證中心采集人臉后與平臺中的人臉信息進行比對;若平臺中無此人人臉信息，則身份認(rèn)證中心使用采集的人臉信息、居民身份證號和姓名調(diào)用公安接口進行人臉核驗。若人臉核驗通過，則本次核驗所采集的人臉信息自動存儲至人臉識別平臺，用于后續(xù)人臉核驗的人臉比對，這種方案可大大降低人臉核驗使用成本，有效應(yīng)對了大多數(shù)人臉識別使用場景下的“冷啟動”問題。

針對教務(wù)處、研究生院和招生辦提出的身份比對需求，學(xué)校信息辦和招生辦設(shè)計了身份識別流程：結(jié)合平臺提供的人臉照片管理、人臉對比和公安核驗功能，先手工對新生準(zhǔn)考證照片進行公安核驗，然后導(dǎo)入人臉識別平臺，在新生報到現(xiàn)場通過簽到設(shè)備進行活體檢測和人臉比對，從而高效率地幫助招生辦完成新生準(zhǔn)考證照片、身份證、現(xiàn)場報到三重身份的身份識別。教務(wù)處和研究生院通過人臉比對中的批量比對功能，快速準(zhǔn)確地對入學(xué)照片和畢業(yè)照片進行“本人”比對，極大提高了管理工作效率。

五、結(jié)語

人臉識別技術(shù)具備便捷性、全面性、真實性等特點，近幾年在高校的智慧校園項目中廣泛使用。本研究結(jié)合學(xué)校自身智慧校園建設(shè)，詳細描述了人臉識別平臺的具體建設(shè)內(nèi)容及其在提高校園工作和安全管理效率方面的智慧應(yīng)用。在建設(shè)和應(yīng)用人臉識別技術(shù)的同時，還要建立完善的個人信息安全保護措施，讓師生成為高?！八⒛槨毙嘛L(fēng)潮的真正受益者。

參考文獻：

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（編輯：王天鵬）