人脸识别技术在一卡通补办卡系统中的应用与研究

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　　摘  要：随着高校智慧校园不断的深入应用，师生对校园一卡通系统的人性化、智能化、多样化的需求日益突出，为了能满足师生个性化的需求，特意深入研究人脸识别技术，并把人脸识别技术与一卡通补办卡业务相完美的结合起来。以其高效性和便利性为高校智慧校园的深入应用提供了技术保障，成为智慧校园不可或缺的重要组成与功能支撑。
　　关键词：人脸识别;一卡通补办;应用
　　中图分类号：TP399 文献标志码：A 文章编号：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学的时候会采用一卡通卡厂批量印卡的方式制作而成，后期零星的新教工报道，师生丢卡坏卡的补办都是采用人工核验校对身份补办卡的方式完成。现行的模式通常是用学校采购的证卡打印机进行卡片的印制工作，一卡通工作人员通过补办的申请人员填写的相关信息和出示的身份证等有效证件进行身份识别。以下两种情况会对补办卡造成困扰：（1）如果丢失卡片的师生同时身份证也丢失了;（2）节假日期间丢失卡，目前的辅助手段就是采用自助补卡一体机来帮助完成卡片的印制工作，可是自助补卡同样存在身份核验方面的风险。校园一卡通是师生在学校正常工作和生活的必备工具，如果不能及时补办就会带来相应的不便，人脸识别技术这时候就可以作为有效的身份识别的手段来帮助办卡的工作人员来进行身份的识别过程，从而能顺利的完成制卡的步骤。
　　2 人脸识别技术
　　2.1 概念
　　人脸识别技术是生物识别技术中的一种，是一种利用人体本身所固有的物理特征——人脸来提取生物识别特征，通过模式识别的方法来鉴别个人身份的一种技术。人脸特征是人的一种固有的内在属性，因此决定了人脸识别技术的不同个体的差异，同时也具有相对稳定的特性，这就决定了它可以作为身份验证的一种重要手段。人脸识别技术通过判断人脸的大小、位置和主要的五官信息来提取核心信息，通过与人脸数据库中的人脸进行比对。人脸识别技术一般采用阀值匹配的方式来进行结果的输出。用摄像头采集含有人脸的图像或视频流，从而提取出人脸图像特征数据，这些被提取的特征数据与存储在数据库中的特征模板进行搜索匹配，进行人脸相似度的比对，把返回的相似度分值与设定的阈值对比，当返回的相似度超过这一阈值时，则把匹配得到的结果输出。采用这种通过神经网络深度学习的方法，可以使得人脸识别系统的人脸识别率与人类眼睛的识别率非常接近，甚至超过人眼识别率，大大提高身份识别的准确率。
　　2.2 人脸识别技术的三大技术类别
　　第一，基于人脸面部几何结构特征进行识别的技术，这种技术是通过对比人脸的轮廓、纹理、肤色、面部剪影曲线的结构等表征进行识别，并加以提取与分析;第二，基于模板的人脸匹配技术，它是通过将获取到的人脸图像与数据库中的人脸模板按照一定得匹配策略进行对比，根据相关性高低来确定人脸大小与位置;第三，基于统计的人脸检测技术。通过对人脸与非人脸的图像进行大量的学习训练，统计方法来实现人脸与非人脸只见的模式识别与分类。人脸识别的应用范围：大型公司和学校用来做门禁考勤;安全验证系统领域;人机交互领域;金融行业人脸识别。人脸识别技术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、并且具有自学习的能力等优势。
　　3 一卡通补办卡人脸识别技术设计思想
　　一卡通的补办卡业务中应用人脸识别技术来实现身份识别的三个步骤：首先，建立使用者的人脸数据档案，使用者需要采集自己的人脸特征信息;其次，在应用的过程中，使用摄像头获取当前人物的面相特征;最后，将当前捕获到的人像特征与之前存储的人脸数据档案进行比对。
　　采用基于百度AI开放平台的人脸识别技术和一卡通补办卡的程序结合，从而达到通过采用人脸识别的方式对补办一卡通的人员进行身份识别，完成打卡过程。基于百度AI开放平台的人脸识别技术包含三个部分（图1）：（1）获取接口权限;（2）准备接口调用工具;（3）进行接口调用。 　　摄像头采集的人脸照片与校园一卡通师生照片库中查找相似的人脸，与师生照片库中的N个人脸进行比对，找出最相似的一张脸或多张人脸。根据待识别人脸与现有人脸库中的人脸匹配程度，返回用户信息和匹配度，即1：N人脸检索，可用于补办卡用户身份的识别。身份验证的过程包含质量监测和活体检测。质量检测：判断图片中是否包含人脸，以及人脸在姿态、遮挡、模糊、光照等方面是否符合识别条件。活体检测：基于图片中的破绽分析，判断中的人脸是否为二次翻拍。身份验证：基于姓名、身份证号和学号，将当前获取的人脸图片，与一卡通打卡数据库中的一卡通证件照进行比对，并在此基础上进行业务判断是否为同一人。基于校园一卡通所面对的师生人群是相对固定和单一的群体，这里人脸识别的阈值设定为0.8及以上就足以能满足一卡通身份识别的要求了。
　　4 人脸识别技术在校园一卡通业务上的应用
　　4.1 应用在人工补办卡窗口
　　将人脸识别接口与一卡通制卡程序接口对接，补办卡的工作人员在补办卡服务窗口设置的摄像头前完成人脸识别的录入，通过摄像头现场采集补办卡的师生人脸信息并与数据库中的师生照片进行比对，进行身份识别的步骤，从而准确、快速地识别身份，从而顺利地完成补卡工作。
　　4.2 应用在自助补卡机上
　　需要补办卡的师生，在自助补卡一体机前完成人脸识别和身份证认证两次身份认证后，方可以进行补办卡业务，保障自助补卡的真实性和安全性。自助打卡一体机打卡模块默认采用刷脸方式认证，同时核验身份证， 刷脸模块也可经过简单的配置后即可支持电子账户支付方式。智慧一卡通的发展趋势是无人化办卡，现在我校西太湖新校区已经启用自助补卡机设备，如果后续把人脸识别的技术和自助补卡设备有效的结合起来，将会给广大师生提供更大的便利。
　　总体来说校园一卡通面对的客户群体比较单一，这种基于百度AI开放平台的人脸识别技术基本能满足校园一卡通补办卡的身份识别的要求，但是它在一卡通身份识别应用过程中仍然存在一定的错误率，尤其是对于日益增多双胞胎的校园，人脸识别的算法要不断改进，采集信息的设备也要随之不断更新才能使得精准度不断得以提高。
　　5 结束语
　　校园一卡通系统的业务已经扩展到学校教学、科研、管理和生活服务等多个领域。已经成为新型智慧校园系统中必不可少的项目，校园一卡通系统正不断地为智慧校园数据采集平台提供数据。人脸识别技术应用于校园一卡通的补卡技术中，有效实现人脸识别的身份认证功能，进一步加强了校园一卡通与智慧校园深度融合，提升个性化应用的创新设计。校园一卡通上的学生照片通常都是新生入学时期的照片，通过人脸识别技术采集的图像进入数据采集库可以有效地更新数据库中的照片信息，也可为后期的精准信息提供支持。校园一卡通是整个智慧校园信息化数据的不可或缺传递媒体，人脸识别作为身份识别的关键技术，应用在校园一卡通的数据采集和识别上，将为“智慧校园”采集到大量真實的校内师生身份数据，为智慧校园下一步的数据融合、服务融合奠定了必要的数据基础。
　　参考文献：
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