智慧校园背景下人脸识别平台建设及应用

杨宏伟 杜彬 刘淑梅 滕建

摘   要：人工智能、物联网等前沿技术的迅速发展推动了智慧校园建设。基于人工智能技术的人脸识别应用结合活体检测在智慧教学环境、管理、服务以及信息化安全保障中发挥了重要作用。文章总结了人脸识别技术在高校的应用场景，探究了人脸识别平台设计和实现方法，详述了人脸识别技术在校园中的智慧应用。

关键词：智慧校园;人脸识别;人脸迎新;公安核验;数据共享

中图分类号：TP391.41 文献标志码：A 文章编号：1673-8454（2021）11-0080-03

一、引言

随着人工智能、物联网等前沿技术的迅速发展，智能时代已悄然到来。2018年国家教育部及国家标准委出台了《教育信息化2.0行动计划》[1]及《智慧校园总体框架》政策及标准。各高校深入思考和全面开展教育信息化2.0行动计划，大力实施和提升智慧校园建设。[2]在技术和应用方面，高校大力推进大数据、云技术、物联网等先进信息技术应用，把先进的技术融合到校园基础设施、智慧教学环境、资源、管理、服务以及信息化安全保障系统等高校智慧校园的方方面面，全面提高科研和教学的质量和服务水平。[3]基于人脸识别的智慧教学、智慧签到、智慧安防、智慧门禁、身份认证等应用是智慧校园的主要建设内容之一。

“刷脸”作为师生接受度最高、最自然、最直观的可视化生物识别技术，与智慧校园融合构成的智慧应用，为校园师生的生活、工作管理和学习带来高效、安全与便利。

二、智慧校园人脸识别的现状

人脸识别技术随着硬件运算速度的提升，数据存储成本的降低，云计算技术、物联网技术、深度学习的发展，加快了应用的步伐。[4]人脸识别技术在智慧校园的具体应用可以概括为下面几点。

（1）身份核验：通过机器学习或深度学习算法实现人脸活体检测、身份证识别和人脸对比，并将这些算法灵活组合以完成基于人脸的师生实名认证，抵御各种作弊行为，确保师生是“真人”且为“本人”。

（2）闸机通行：将人脸识别功能集成到闸机中，快速录入人脸信息，师生“刷脸”通行，可以解决师生进行刷卡消费、进入宿舍等操作时，校园卡忘带、丢失以及被盗等问题，实现校园多场景门禁通行。

（3）校园安防：结合人脸识别技术，监控校园人流密集的场合，完成对人流的自动识别和追踪，同时标记存在安全隐患的行为及区域，并发出告警提醒，加强场所的安全管理，降低人工监督成本。

（4）人脸考勤：包括移动考勤、摄像头无感知考勤、一体机考勤等方式。通过人脸识别技术准确识别签到学生身份，实现1秒内快速认证，有效防止学生在上课或考试时出现代打卡等作弊行为。

（5）人脸教学：是通过捕捉学生上课学习的表情姿态视频并进行分析，判断知识点教学效果的实时反馈系统，辅助教师动态了解学生的学习状态，以便及时调整教学方式或进度。[5]

笔者作为学校信息化建设参与者，结合学校自身实际工作需求，对人脸识别平台的具体建设内容和智慧应用加以阐述。

三、人脸识别平台建设内容

1.人员管理功能

平台把管理的人员分为校内和校外两大类。校内人员数据来自学校数据共享中心，平台通过对接数据共享中心从中获取学校的组织架构和全校师生的基本信息，如学号、姓名、所在部门、学生学籍等，并实现人员信息自动更新。平台还提供了校外人员访客体系，对校外人员的增加、编辑、导入进行分类管理及有效期设置，对不同场景进行人脸识别应用，提供组织架构、设定标签、成员等灵活的人员选择方式。如对学校组织架构下所选择的特定部门及人员设定静态标签，对满足自定义字段筛选条件的人员设定动态标签，进而使用这些标签完成基于人脸识别的活动签到、考勤等智慧应用。

2.人脸管理功能

人脸管理由采集和识别两部分组成。平台调用百度提供的离线采集SDK，集成了人脸检测、人脸追踪、人脸采集等功能，从而快速获取高质量人脸图片并配合API接口，高效搭建基于人脸识别的各种应用场景。在人脸采集中，设计了精细的参数设置界面，用来调整人脸采集的精准度。为了师生使用方便，平台与企业微信进行了对接，实现了师生通过手机自主采集人臉照片，支持一个人多张人脸图像，同时支持照片人工审核，并在照片采集过程中，实现了不审核、人工审核、公安审核几种不同照片采集的处理逻辑。平台通过离线识别SDK，实现对身份证照片、现场拍摄的真人照片、生活照片、准考证照片等各类采集照片进行1∶1人脸验证（或称人脸对比），判断同一人两张照片信息的真实性。支持（1∶N）人脸查找和人脸识别能力，即从人脸图库中找到与当前人脸相符合的图像，并进行匹配，判读出“我是谁”。公安核验是指通过调用公安人脸核验接口，实现对人员的各类照片或抓拍获取的照片与身份证小图的核验，实现人证统一的自动核验。

对每个使用者进行人脸比对、人脸识别、公安核验等操作后，平台实现了结果信息比对。对比对结果错误的人员，通过添加人员白名单及配置相应的人脸识别阈值参数，处理非本人的照片被误识别或本人照片识别度低的情况。

3.物联及小应用管理功能

本功能模块通过对采集终端设备的管理和使用实现了智能签到、智能通行和智能考勤等。①智能签到实现了在会议或活动中的“刷脸”签到管理。管理员先在平台建立会议或活动标签，配置采集终端设备号、签到时间范围，设置会议或活动组织者和参加人员。然后参加人员在现场通过移动采集终端进行签到。同时平台通过与企业微信对接，会议组织者在移动端实时查看参加会议或活动的人员签到情况并通过邮箱导出具体人员签到信息。②智能通行实现了某时间、出或入某个闸机的师生信息记录，并通过企业微信推送给本人和班级辅导员或学生导师。③智能考勤实现了学生“刷脸”进行公安核验并签到的考试场景。本模块不仅实现了对智能通行、智能签到和智能考勤的通行、签到，对考勤人员的学工号、姓名进行“刷脸”的详细记录，还通过和数据中心对接，进一步在统计结果中展示了详细的人员身份、人员类型、组织单位等信息。

本模块专门为学校的迎新工作设计了迎新大屏。将新生报到数据以饼状图、柱状图和曲线图等多种展现方式投放到迎新数字大屏。图表以不同维度直观显示新生报到信息，如总体报到率、各时段报到率、生源地分布、各学院报到率、各学院性别分布、留学生和港澳台新生情况等，供迎新现场师生在线查看。

4.接口管理功能

平台能够支持向全校其他业务系统开放API接口。接口请求方式统一使用application/json请求。提供的接口包括师生管理、人脸拍照、人脸采集、人脸识别、图像识别、签到管理、考勤管理、通行管理等应用。为了安全访问接口，通过后台配置服务器访问权限，设置接口访问权限及调用人员范围。为进一步保证接口运行安全，实现了日志安全审核，管理员从后台能够查看每个应用的照片下发情况，成功失败数量、失败原因;能够监控全校与平台相关接口的使用支撑情况及相关统计，包括调用量、失败量、失败率、服务应用数等;能够查询每个应用调用该接口的具体数据。

四、人脸识别平台应用

1.迎新

针对迎新需求，利用人脸采集功能获取新生照片并在企业微信中加入照片采集功能链接，以便新生在移动端更容易拍摄和上传照片。平台给新生提供制作一寸和二寸的标准照片应用，以方便新生制作标准照片并上传。为了更准确识别新生身份，使用公安核验对采集的新生照片进行身份识别。新生现场报到时，使用核验后的照片与现场拍摄的人脸照片比对，这样不仅加快了原来现场人工身份识别报到的速度，还更精确地识别了学生的身份，保证了线上和线下注册环节的顺利与安全。

在报到现场，人脸识别设备识别出新生的学号信息，确认报到后，通过迎新大屏对新生报到情况进行多维度的分析和展现。为了方便新生辅导员及时掌握所带学生报到情况，同时与企业微信对接，为各职能部门、新生辅导员分配了查询统计新生报到数据的權限。辅导员在移动端同步查看所带班级各类新生已报到和未报到统计数据、每个新生具体报到信息等。将新生所关心的数据通过移动端进行个性化展示，比如新生中最小年龄、最高身高、男女生比率、同生日、十二星座等个性化数据。人脸识别平台提高了新生现场报到效率，让新生更深切体验到大数据、人工智能在身边的应用。

2.研究生复试

因受疫情影响，研究生复试采用远程视频面试。人脸识别平台设计了四个功能，实现新生核验。①系统登录授权，平台对接校内统一认证，采用单点方式登录，并根据学院建立权限组，把复试教师放入各权限组，做到分部门管理核实研究生新生身份。②照片核验，学院负责人确认学生名单后，将姓名、身份证号导入平台。在面试时，选择所核验的新生并将视频截屏照片传入平台中，进行公安核验。③核验结果记录，完成核验后，平台直接反馈核验结果，告知核验负责人员人证比对结果，并记录本次核验记录。对个别未通过的照片可明确反馈核验失败原因。④照片比对，针对公安接口比对核验失败的学生，可通过报名照片与视频截屏照片进行比对。平台为基于公安人脸核验的研究生线上复试录取工作提供了有力支撑，并被其他高校所借鉴。

3.身份识别

基于人脸识别直接、友好、方便的特点，统一身份认证中心对接人脸识别平台，为师生提供了最容易被接受的生物特征认证方式。实现了两种人脸识别接口，分别是公安认证接口与人脸比对接口。在师生进行人脸识别时，若人脸识别平台中已有此人人脸信息，则身份认证中心采集人脸后与平台中的人脸信息进行比对;若平台中无此人人脸信息，则身份认证中心使用采集的人脸信息、居民身份证号和姓名调用公安接口进行人脸核验。若人脸核验通过，则本次核验所采集的人脸信息自动存储至人脸识别平台，用于后续人脸核验的人脸比对，这种方案可大大降低人脸核验使用成本，有效应对了大多数人脸识别使用场景下的“冷启动”问题。

针对教务处、研究生院和招生办提出的身份比对需求，学校信息办和招生办设计了身份识别流程：结合平台提供的人脸照片管理、人脸对比和公安核验功能，先手工对新生准考证照片进行公安核验，然后导入人脸识别平台，在新生报到现场通过签到设备进行活体检测和人脸比对，从而高效率地帮助招生办完成新生准考证照片、身份证、现场报到三重身份的身份识别。教务处和研究生院通过人脸比对中的批量比对功能，快速准确地对入学照片和毕业照片进行“本人”比对，极大提高了管理工作效率。

五、结语

人脸识别技术具备便捷性、全面性、真实性等特点，近几年在高校的智慧校园项目中广泛使用。本研究结合学校自身智慧校园建设，详细描述了人脸识别平台的具体建设内容及其在提高校园工作和安全管理效率方面的智慧应用。在建设和应用人脸识别技术的同时，还要建立完善的个人信息安全保护措施，让师生成为高校“刷脸”新风潮的真正受益者。

参考文献：

[1]教技[2018]6号.教育部关于印发《教育信息化 2.0 行动计划》的通知[Z].

[2]余鹏，李艳.基于教育大数据生态体系的高校智慧校园建设研究[J].中国电化教育，2018（6）：8-16.

[3]杨龙.基于大数据和人工智能的高校信息化服务研究[J].实验技术与管理， 2018（11）：153-156.

[4]游飞，杨怡.人脸识别技术在智慧社区门禁系统中的建设与应用[J].自动化与仪器仪表，2020（8）：198-201.

[5]孙发勤，邓雯心.基于人工智能的课堂学习情感评价研究[J].中国教育信息化，2019（23）：58-62.

（编辑：王天鹏）