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校园人脸识别安全防范系统应用解决方案

一、 前言

人脸识别技术的研究始于20世纪60年代末期。20世纪90年代后期以来,一些商业性的人脸识别系统逐渐进入市场,但是这些技术和系统离实用化都有一定距离,性能和准确率也有待提高。
美国遭遇恐怖袭击后, 这一技术引起了广泛关注。作为非常容易隐蔽使用的识别技术,人脸识别逐渐成为国际反恐和安全防范最重要的手段之一。近年来,人脸识别在中国的市场, 也经历着迅速的发展, 而且发展的脚步也越来越快。
主要原因为:

1、科技的进步

国际上,美国标准与技术研究院 ( NIST )举办的 Face Recognition Vendor Test2006,通过大规模的人脸数据测试表明, 当今世界上人脸识别方法的识别精度比2002 年的 FRVT2002 至少提高了一个数量级 ( 10 倍),而对于高清晰, 高质量人脸图像识别,机器的识别精度几乎达到 100%。在我国,近年来科技界和社会各个方面都认识到人脸识别技术的重要性,国家政策对人脸识别技术研究给予了很大支持,使得我国人脸识别技术也得到了迅速的发展。
2、应用需求的增加

越来越趋向于高科技的犯罪手段使得人们对各种场合的安全机制要求也近乎苛刻,各种应用需求不断涌现。人脸识别市场的快速发展一方面归功于生物识别需求的多元化, 另一方面则是由于人脸识别技术的进步。 从需求上来说, 除了传统的考勤、门禁等应用外,视频监控环境下的身份识别正成为一种迫切的需求,即在一个较复杂的场景中, 在较远的距离就识别出特定的人, 这显然是其它生物识别方法所欠缺的,而人脸识别却是一个极佳的选择。

二、 需求分析

随着经济的发展, 社会开放程度的提高, 社会上的一些违法犯罪事件也日渐影响到学校校园。 如何建立一个安全的校园环境, 保障师生的学习、 校园生活安全一直是教育部门和社会各界关注的焦点。 特别是中小学校、 幼儿园的校园安全建设尤其重要, 中小学校师生均属于安全防卫能力较弱的群体, 大部分中小学生尚未成年, 防范意识和自我保护能力比较弱。 中小学校园安全问题, 维系着社会的稳定,牵动着家庭的幸福, 已成为全社会密切关注的话题, 直接影响到和谐社会的建设。

据社会调查显示, 造成中小学校安全事故发生的原因,很大一部分是由外来的侵害造成的,包括冒领接走、被绑架和学生外出活动伤害等等。针对以上事故原因,可以通过加强学生接送管理、 校门进出人员管理、 宿舍人员出入管理等来改善和避免。

首先是解决小学或幼儿园学校在接送孩子环节存在的隐患,目前可能发生的情况是,外来人员乘家长接孩子时人多混进校园内, 校方只认接送卡不认人, 外来人员拿着捡到或偷来的接送卡将孩子冒领; 有的是别有用心的亲戚或熟人骗领孩子,教师并不知道来领孩子的亲戚是否已得到家长的授权, 因此种种造成了学生的伤害绑架等事故。 为防止冒领的发生, 就要保证学校能识别出接孩子的家长是“真实家长”,或者来领孩子的是“真实家长”所授权的人员。

再一个是加强校门看守和学生宿舍出入人员的有效管理, 目前大多采取的是来访、出入登记的方式,外来人员提供虚假证件或事由就可进入校园,学生出入校门或宿舍也多采取人工看管方式,有少数学校也采用了智能 IC 卡系统等管理手段,但智能卡“只认卡不认人” 的缺陷并不能给学校带来真正有效的安全管理,冒用卡片进入校园或学生宿舍的事故时有发生。杜绝此类情况就要保证进入校园、宿舍的人员身份得到验证,校方可实时掌握到出入人员的身份信息。

人脸识别技术具有识别的唯一性, 身份鉴定不可仿冒, 能很好地解决以上学校在安全管理方面存在的问题,为学生营造健康、安全的校园环境,这一生物识别技术的应用正在成为校园安全建设的新动向。

三、 技术概述

3.1  关于人脸识别技术

是基于人的脸部特征为信息源进行身份验证的一种生物识别技术。
人脸识别技术与其它生物识别明显的优势在于:特征值采集是非接触式的。人脸识别系统无须专用的昂贵采集设备,现有的通用设备(如摄像机、摄像头等)就足以满足要求。作为最容易隐蔽使用的识别技术,人脸识别成为当今国际反恐和安全防范最重要的手段之一。

3.2  人脸识别技术原理

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的一系列相关技术处理,包括人脸图像采集、人脸定位、人脸识别预处理、记忆存储和比对辨识,达到识别不同人身份的目的。

3.3  人脸识别技术特点
非接触式和非强迫性特征值采集
。随身 “携带 ”,随时随地可用,避免口令、 IC/ID 卡、条码卡或磁卡存在的丢失、遗忘、复制及被盗等诸多不利因素。通过人眼就能判断数据的最直观技术,方便人工确认,复核、鉴定。识别速度快,精度高,目前已在各行各业广泛使用。比传统的身份鉴定方法更具安全、保密和方便性。理论上具有绝对的防伪性、不可伪造及被盗。

3.4  人脸识别应用于身份鉴别的优势目前市场上应用较多的身份鉴别系统,一般可分为密码验证、IC 卡验证等传统的身份鉴别系统, 和近年新兴的采用现代生物识别技术的身份验证系统, 常见的用于身份验证的生物识别技术有:人脸识别、指纹、虹膜、手指静脉等。传统的身份鉴别系统, 和近年新兴的采用现代生物识别技术的身份验证系统, 常见的用于身份验证的生物识别技术有:人脸识别、指纹、虹膜、手指静脉等。

3.4.1 与密码、 IC 卡身份验证系统比较

1.冒用他人身份是传统的密码、 IC 卡等身份验证系统无法克服的明显缺陷,无法确定 “谁在真正使用它 ”,而人脸识别是无法替代的,基于人脸识别技术的身份验证系统有效地解决了这一问题。

2.使用密码、 IC 卡等身份验证系统的用户一旦身份被他人冒用,将很难追查非法冒用者。而人脸识别身份验证系统根本不存在用户身份被冒用的情况,并且随机可调取人脸图像,事后调查数据一目了然。
3.4.2 与指纹身份验证系统比较1.受角度、空气湿度、污渍等因素影响,指纹识别拒识率较高,而人脸识别不仅可以保证全天候使用,而且识别速度非常快。

2.事实表明约有 5%的人的指纹无法被指纹识别仪辨别,原因有很多;相对而言,每个人都有一张完好的易于辨认的脸 。

3.指纹读取必须主动配合, 而且必须接触到识别仪, 这样会带来使用的不方便、用户的心理抵抗等, 用户指纹还存在被他人复制的可能, 而人脸识别的非主动性和非接触性特征则使这些矛盾荡然无存。
3.4.3 与虹膜、手指静脉身份验证系统比较

1.虽然虹膜和手指静脉识别也是先进的现代生物识别技术, 但应用这两种技术的身份验证系统相对较复杂,现阶段还不能普及到普通民用领域,这些系统的维护和售后成本也相对较高。

2.尽管误识率和拒识率都非常低, 但虹膜识别对光源的要求很高, 而且识别速度较人脸识别要慢很多; 手指静脉识别也需要使用者的高度配合才能正常使用。
四、 方案设计
4.1 人脸识别流程示意图

4.2 应用设计
4.2.1  学校门禁应用
4.2.2  学校宿舍管理应用
4.2.3  学生家长身份验证应用
4.2.4  学生防逃课系统应用