人臉識別技術在一卡通補辦卡系統中的應用與研究
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摘 要：隨著高校智慧校園不斷的深入應用，師生對校園一卡通系統的人性化、智能化、多樣化的需求日益突出，為了能滿足師生個性化的需求，特意深入研究人臉識別技術，并把人臉識別技術與一卡通補辦卡業務相完美的結合起來。以其高效性和便利性為高校智慧校園的深入應用提供了技術保障，成為智慧校園不可或缺的重要組成與功能支撐。
關鍵詞：人臉識別;一卡通補辦;應用
中圖分類號：TP399 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）09-0172-02
Abstract： With the continuous in-depth application of intelligent campus in colleges and universities， teachers and students' demand for humanization， intelligence and diversification of campus card system is becoming more and more prominent. In order to meet the personalized needs of teachers and students， face recognition technology is specially studied in depth. And the face recognition technology and one card supplement card business perfectly combined. With its high efficiency and convenience， it provides a technical guarantee for the in-depth application of the intelligent campus in colleges and universities， and becomes an indispensable and important component and functional support of the intelligent campus.
Keywords： face recognition; one card supplement; application
1 背景
高校校園一卡通一般在新生入學的時候會采用一卡通卡廠批量印卡的方式制作而成，后期零星的新教工報道，師生丟卡壞卡的補辦都是采用人工核驗校對身份補辦卡的方式完成?，F行的模式通常是用學校采購的證卡打印機進行卡片的印制工作，一卡通工作人員通過補辦的申請人員填寫的相關信息和出示的身份證等有效證件進行身份識別。以下兩種情況會對補辦卡造成困擾：（1）如果丟失卡片的師生同時身份證也丟失了;（2）節假日期間丟失卡，目前的輔助手段就是采用自助補卡一體機來幫助完成卡片的印制工作，可是自助補卡同樣存在身份核驗方面的風險。校園一卡通是師生在學校正常工作和生活的必備工具，如果不能及時補辦就會帶來相應的不便，人臉識別技術這時候就可以作為有效的身份識別的手段來幫助辦卡的工作人員來進行身份的識別過程，從而能順利的完成制卡的步驟。
2 人臉識別技術
2.1 概念
人臉識別技術是生物識別技術中的一種，是一種利用人體本身所固有的物理特征——人臉來提取生物識別特征，通過模式識別的方法來鑒別個人身份的一種技術。人臉特征是人的一種固有的內在屬性，因此決定了人臉識別技術的不同個體的差異，同時也具有相對穩定的特性，這就決定了它可以作為身份驗證的一種重要手段。人臉識別技術通過判斷人臉的大小、位置和主要的五官信息來提取核心信息，通過與人臉數據庫中的人臉進行比對。人臉識別技術一般采用閥值匹配的方式來進行結果的輸出。用攝像頭采集含有人臉的圖像或視頻流，從而提取出人臉圖像特征數據，這些被提取的特征數據與存儲在數據庫中的特征模板進行搜索匹配，進行人臉相似度的比對，把返回的相似度分值與設定的閾值對比，當返回的相似度超過這一閾值時，則把匹配得到的結果輸出。采用這種通過神經網絡深度學習的方法，可以使得人臉識別系統的人臉識別率與人類眼睛的識別率非常接近，甚至超過人眼識別率，大大提高身份識別的準確率。
2.2 人臉識別技術的三大技術類別
第一，基于人臉面部幾何結構特征進行識別的技術，這種技術是通過對比人臉的輪廓、紋理、膚色、面部剪影曲線的結構等表征進行識別，并加以提取與分析;第二，基于模板的人臉匹配技術，它是通過將獲取到的人臉圖像與數據庫中的人臉模板按照一定得匹配策略進行對比，根據相關性高低來確定人臉大小與位置;第三，基于統計的人臉檢測技術。通過對人臉與非人臉的圖像進行大量的學習訓練，統計方法來實現人臉與非人臉只見的模式識別與分類。人臉識別的應用范圍：大型公司和學校用來做門禁考勤;安全驗證系統領域;人機交互領域;金融行業人臉識別。人臉識別技術具有不需要人工操作、普遍性高、方便性高、成本低、可接受性高、并且具有自學習的能力等優勢。
3 一卡通補辦卡人臉識別技術設計思想
一卡通的補辦卡業務中應用人臉識別技術來實現身份識別的三個步驟：首先，建立使用者的人臉數據檔案，使用者需要采集自己的人臉特征信息;其次，在應用的過程中，使用攝像頭獲取當前人物的面相特征;最后，將當前捕獲到的人像特征與之前存儲的人臉數據檔案進行比對。
采用基于百度AI開放平臺的人臉識別技術和一卡通補辦卡的程序結合，從而達到通過采用人臉識別的方式對補辦一卡通的人員進行身份識別，完成打卡過程。基于百度AI開放平臺的人臉識別技術包含三個部分（圖1）：（1）獲取接口權限;（2）準備接口調用工具;（3）進行接口調用。 攝像頭采集的人臉照片與校園一卡通師生照片庫中查找相似的人臉，與師生照片庫中的N個人臉進行比對，找出最相似的一張臉或多張人臉。根據待識別人臉與現有人臉庫中的人臉匹配程度，返回用戶信息和匹配度，即1：N人臉檢索，可用于補辦卡用戶身份的識別。身份驗證的過程包含質量監測和活體檢測。質量檢測：判斷圖片中是否包含人臉，以及人臉在姿態、遮擋、模糊、光照等方面是否符合識別條件?；铙w檢測：基于圖片中的破綻分析，判斷中的人臉是否為二次翻拍。身份驗證：基于姓名、身份證號和學號，將當前獲取的人臉圖片，與一卡通打卡數據庫中的一卡通證件照進行比對，并在此基礎上進行業務判斷是否為同一人?；谛@一卡通所面對的師生人群是相對固定和單一的群體，這里人臉識別的閾值設定為0.8及以上就足以能滿足一卡通身份識別的要求了。
4 人臉識別技術在校園一卡通業務上的應用
4.1 應用在人工補辦卡窗口
將人臉識別接口與一卡通制卡程序接口對接，補辦卡的工作人員在補辦卡服務窗口設置的攝像頭前完成人臉識別的錄入，通過攝像頭現場采集補辦卡的師生人臉信息并與數據庫中的師生照片進行比對，進行身份識別的步驟，從而準確、快速地識別身份，從而順利地完成補卡工作。
4.2 應用在自助補卡機上
需要補辦卡的師生，在自助補卡一體機前完成人臉識別和身份證認證兩次身份認證后，方可以進行補辦卡業務，保障自助補卡的真實性和安全性。自助打卡一體機打卡模塊默認采用刷臉方式認證，同時核驗身份證， 刷臉模塊也可經過簡單的配置后即可支持電子賬戶支付方式。智慧一卡通的發展趨勢是無人化辦卡，現在我校西太湖新校區已經啟用自助補卡機設備，如果后續把人臉識別的技術和自助補卡設備有效的結合起來，將會給廣大師生提供更大的便利。
總體來說校園一卡通面對的客戶群體比較單一，這種基于百度AI開放平臺的人臉識別技術基本能滿足校園一卡通補辦卡的身份識別的要求，但是它在一卡通身份識別應用過程中仍然存在一定的錯誤率，尤其是對于日益增多雙胞胎的校園，人臉識別的算法要不斷改進，采集信息的設備也要隨之不斷更新才能使得精準度不斷得以提高。
5 結束語
校園一卡通系統的業務已經擴展到學校教學、科研、管理和生活服務等多個領域。已經成為新型智慧校園系統中必不可少的項目，校園一卡通系統正不斷地為智慧校園數據采集平臺提供數據。人臉識別技術應用于校園一卡通的補卡技術中，有效實現人臉識別的身份認證功能，進一步加強了校園一卡通與智慧校園深度融合，提升個性化應用的創新設計。校園一卡通上的學生照片通常都是新生入學時期的照片，通過人臉識別技術采集的圖像進入數據采集庫可以有效地更新數據庫中的照片信息，也可為后期的精準信息提供支持。校園一卡通是整個智慧校園信息化數據的不可或缺傳遞媒體，人臉識別作為身份識別的關鍵技術，應用在校園一卡通的數據采集和識別上，將為“智慧校園”采集到大量真實的校內師生身份數據，為智慧校園下一步的數據融合、服務融合奠定了必要的數據基礎。
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