校園人臉識(shí)別管理系統(tǒng)的功能和方案設(shè)計(jì)

一、需求分析

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，社會(huì)開放程度的提高，社會(huì)上的一些違法犯罪事件也日漸影響到學(xué)校校園。如何建立一個(gè)安全的校園環(huán)境，保障師生的學(xué)習(xí)、校園生活安全一直是教育部門和社會(huì)各界關(guān)注的焦點(diǎn)。特別是中小學(xué)校、幼兒園的校園安全建設(shè)尤其重要，中小學(xué)校師生均屬于安全防衛(wèi)能力較弱的群體，大部分中小學(xué)生尚未成年，防范意識(shí)和自我保護(hù)能力比較弱。中小學(xué)校園安全問(wèn)題，維系著社會(huì)的穩(wěn)定，牽動(dòng)著家庭的幸福，已成為全社會(huì)密切關(guān)注的話題，直接影響到和諧社會(huì)的建設(shè)。

據(jù)社會(huì)調(diào)查顯示，造成中小學(xué)校安全事故發(fā)生的原因，很大一部分是由外來(lái)的侵害造成的，包括冒領(lǐng)接走、被綁架和學(xué)生外出活動(dòng)傷害等等。針對(duì)以上事故原因，可以通過(guò)加強(qiáng)學(xué)生接送管理、校門進(jìn)出人員管理、宿舍人員出入管理等來(lái)改善和避免。

首先是解決小學(xué)或幼兒園學(xué)校在接送孩子環(huán)節(jié)存在的隱患，目前可能發(fā)生的情況是，外來(lái)人員乘家長(zhǎng)接孩子時(shí)人多混進(jìn)校園內(nèi)，校方只認(rèn)接送卡不認(rèn)人，外來(lái)人員拿著撿到或偷來(lái)的接送卡將孩子冒領(lǐng)；有的是別有用心的親戚或熟人騙領(lǐng)孩子，教師并不知道來(lái)領(lǐng)孩子的親戚是否已得到家長(zhǎng)的授權(quán)，因此種種造成了學(xué)生的傷害綁架等事故。為防止冒領(lǐng)的發(fā)生，就要保證學(xué)校能識(shí)別出接孩子的家長(zhǎng)是“真實(shí)家長(zhǎng)”，或者來(lái)領(lǐng)孩子的是“真實(shí)家長(zhǎng)”所授權(quán)的人員。

再一個(gè)是加強(qiáng)校門看守和學(xué)生宿舍出入人員的有效管理，目前大多采取的是來(lái)訪、出入登記的方式，外來(lái)人員提供虛件或事由就可進(jìn)入校園，學(xué)生出入校門或宿舍也多采取人工看管方式，有少數(shù)學(xué)校也采用了智能IC卡系統(tǒng)等管理手段，但智能卡“只認(rèn)卡不認(rèn)人”的缺陷并不能給學(xué)校帶來(lái)真正有效的安全管理，冒用卡片進(jìn)入校園或?qū)W生宿舍的事故時(shí)有發(fā)生。杜絕此類情況就要保證進(jìn)入校園、宿舍的人員身份得到驗(yàn)證，校方可實(shí)時(shí)掌握到出入人員的身份信息。

人臉識(shí)別技術(shù)具有識(shí)別的性，身份鑒定不可仿冒，能很好地解決以上學(xué)校在安全管理方面存在的問(wèn)題，為學(xué)生營(yíng)造健康、安全的校園環(huán)境，這一生物識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用正在成為校園安全建設(shè)的新動(dòng)向。

二、設(shè)計(jì)目標(biāo)

1、將人臉面相作為進(jìn)出校門及校內(nèi)各場(chǎng)所的身份鑒別條件，身份不符者門禁裝置拒絕通行。

2、采用人臉面相作為家長(zhǎng)接送學(xué)生的身份鑒別條件。對(duì)家長(zhǎng)進(jìn)行人臉識(shí)別成功后，系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)出相對(duì)應(yīng)學(xué)生的資料，達(dá)到家長(zhǎng)與學(xué)生對(duì)應(yīng)匹配。教師核對(duì)無(wú)誤將學(xué)生交送給家長(zhǎng)。

3、擴(kuò)展的系統(tǒng)能通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)或電信網(wǎng)絡(luò)，將代接學(xué)生的人員面相發(fā)送給已登記家長(zhǎng)進(jìn)行確認(rèn)，系統(tǒng)接收到家長(zhǎng)遠(yuǎn)程密鑰授權(quán)，自動(dòng)調(diào)出學(xué)生資料進(jìn)行匹配，并留存記錄以備查詢。

4、能提供人臉識(shí)別門禁出入人員信息的管理平臺(tái)，按不同權(quán)限對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行操作，并可提供查詢門禁記錄、數(shù)據(jù)備份和數(shù)據(jù)打印輸出等功能。

5、能通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)人臉識(shí)別數(shù)據(jù)的傳輸、遠(yuǎn)程訪問(wèn)和遠(yuǎn)程系統(tǒng)維護(hù)。

三、應(yīng)用設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

3.2 功能設(shè)計(jì)

1、人臉采集和識(shí)別：通過(guò)識(shí)別終端采集人員的臉部信息，與數(shù)據(jù)庫(kù)中的模 板進(jìn)行比對(duì)識(shí)別；

2、系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置：對(duì)人員統(tǒng)一授權(quán)，管理方便，可進(jìn)行用戶注冊(cè)、授權(quán)、 修改、刪除及人臉建模、重新建模等用戶管理操作；

3、數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)和管理：系統(tǒng)設(shè)定的參數(shù)、人臉模板信息和所有開門記錄都 被保存于數(shù)據(jù)庫(kù)中并進(jìn)行自動(dòng)備份，并且管理者可以根據(jù)需要，對(duì)所有資料進(jìn)行匯總、編輯、擬制多種門禁管理報(bào)表；

4、實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)控：系統(tǒng)可以對(duì)所有連接的門控裝置的狀態(tài)（門狀態(tài)、鎖狀 態(tài)、報(bào)警狀態(tài)等）進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控；

5、日志記錄信息管理功能：系統(tǒng)管理員可應(yīng)用本系統(tǒng)管理控制軟件進(jìn)行查 詢、導(dǎo)出和刪除等日志記錄信息管理操作；

6、人機(jī)界面顯示功能：顯示、觸摸屏幕操作圖文提示菜單，聲音提示，系 統(tǒng)提供中英文顯示語(yǔ)言實(shí)時(shí)切換；

7、人臉識(shí)別設(shè)備低功耗節(jié)能控制功能：當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)識(shí)讀設(shè)備連續(xù)一段時(shí)間內(nèi)無(wú) 識(shí)別卡、觸摸屏操作、人靠近時(shí)，系統(tǒng)啟動(dòng)進(jìn)入低功耗節(jié)能工作狀態(tài)；

8、多臺(tái)終端數(shù)據(jù)庫(kù)同步（聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)）：多臺(tái)終端聯(lián)網(wǎng)工作時(shí)，采用同 一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)獨(dú)立控制，集中管理模式；

9、遠(yuǎn)程信息發(fā)送功能：可選擇將當(dāng)前識(shí)別者的面相以圖片的形式發(fā)送給指 定的人員。圖片可通過(guò)或電腦瀏覽，使代人接送學(xué)生的人員必須經(jīng)過(guò)家長(zhǎng)確認(rèn)。

10、學(xué)生到達(dá)或離開學(xué)校時(shí)通過(guò)人臉識(shí)別門禁，系統(tǒng)可將識(shí)別的信息發(fā)送給 家長(zhǎng)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)，家長(zhǎng)可隨時(shí)了解學(xué)生的行蹤；

11、系統(tǒng)可擴(kuò)展：除人臉識(shí)別外，可擴(kuò)展連接智能卡識(shí)讀設(shè)備，實(shí)現(xiàn)人臉與 智能卡的多重驗(yàn)證；

12、記錄信息：系統(tǒng)能記錄識(shí)別信息，并且記錄系統(tǒng)自檢信息；

13、人臉識(shí)別終端具有多種報(bào)警功能：系統(tǒng)具有識(shí)別超時(shí)報(bào)警、防撬報(bào)警、 消防報(bào)警等多種報(bào)警信號(hào)；

14、自學(xué)習(xí)功能：系統(tǒng)可設(shè)置動(dòng)態(tài)地更新數(shù)據(jù)庫(kù)中用戶的頭像，從而保證在 用戶的人臉及環(huán)境的變化下仍然能夠快速正確地識(shí)別；

15、輔助存貯功能：人臉識(shí)別終端可擴(kuò)展容量存儲(chǔ)卡，設(shè)備損壞時(shí)可取出存 儲(chǔ)卡備份數(shù)據(jù)；

16、完全脫機(jī)運(yùn)行：識(shí)別模板的錄入和功能設(shè)置等，都可以直接通過(guò)識(shí)別終 端操作完成。

17、以太網(wǎng)組網(wǎng)：終端通過(guò)以太網(wǎng)與管理PC進(jìn)行組網(wǎng)，可遠(yuǎn)程聯(lián)機(jī)。

3.3 人臉識(shí)別流程示意圖

3.4 系統(tǒng)簡(jiǎn)介

人臉識(shí)別校園管理系統(tǒng)，采用行業(yè)領(lǐng)先的人臉識(shí)別技術(shù)，分析人臉特征，作為身份識(shí)別的依據(jù)，為學(xué)校的門禁管理、宿舍通行管理、小學(xué)幼兒園學(xué)生接送管理提供安全、便捷的系統(tǒng)解決方案。

人臉注冊(cè)：先在終端注冊(cè)人臉模板。

人臉檢測(cè)：當(dāng)人站到終端前時(shí)，自動(dòng)檢測(cè)到人臉并進(jìn)行一對(duì)多人臉識(shí)別。

按鈕/刷卡：在觸控鍵盤中輸入ID號(hào)碼或在讀卡區(qū)刷卡，進(jìn)行一對(duì)一人臉識(shí)別。

人臉識(shí)別：將當(dāng)前人臉與數(shù)據(jù)庫(kù)中已注冊(cè)的人臉模板進(jìn)行檢索比對(duì)。

門禁控制：識(shí)別出當(dāng)前人員身份，通過(guò)門禁控制器打開電控門鎖，允許當(dāng)前人員開門。

本地?cái)?shù)據(jù)管理：人臉識(shí)別終端與管理電腦通過(guò)TCP/IP網(wǎng)絡(luò)連接，使用瀏覽器打開門禁管理Web，設(shè)置終端參數(shù)，管理用戶資料、門禁記錄等數(shù)據(jù)。

遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)管理：通過(guò)網(wǎng)絡(luò)路由器等設(shè)備將人臉識(shí)別終端連接到互聯(lián)網(wǎng)，互聯(lián)網(wǎng)中的遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)同樣可以設(shè)置終端參數(shù)，管理用戶資料、門禁記錄等數(shù)據(jù)。

3.5 場(chǎng)景應(yīng)用

3.5.1 學(xué)校門禁應(yīng)用

在學(xué)校各個(gè)大門的人行通道安裝人臉識(shí)別門禁終端，連接電控鎖控制人行通道門的開、關(guān)。所有校內(nèi)師生及工作人員都必須進(jìn)行人臉面相的登記，進(jìn)入學(xué)校時(shí)必須進(jìn)行人臉識(shí)別，人臉識(shí)別成功后才能開門進(jìn)入校內(nèi)。

對(duì)于實(shí)行封閉式管理的學(xué)校，在學(xué)校各個(gè)大門內(nèi)側(cè)安裝人臉識(shí)別門禁終端，平時(shí)只有教師或工作人員才有此門禁終端的開門權(quán)限，當(dāng)有學(xué)生需外出時(shí)憑老師批準(zhǔn)的外出申請(qǐng)條開通出門權(quán)限。周末或節(jié)假日允許學(xué)生自由出入的學(xué)校，可以對(duì)出門識(shí)別終端進(jìn)行節(jié)假日或星期天開放所有出門權(quán)限的設(shè)置。

3.5.2學(xué)校宿舍管理應(yīng)用

在每個(gè)宿舍樓安裝人臉識(shí)別終端，也可根據(jù)實(shí)際的應(yīng)用需求在樓層、宿舍安裝。學(xué)生進(jìn)入宿舍樓必須進(jìn)行人臉識(shí)別驗(yàn)證，人臉識(shí)別成功后才可以開門，宿舍互訪的學(xué)生，可憑證件在宿舍樓管理處進(jìn)行臨時(shí)性的人臉面相授權(quán)，臨時(shí)性的人臉面相在驗(yàn)證成功一次后失效，以使學(xué)生只能在自己宿舍所在樓自由出入，保證學(xué)生宿舍的安全。

宿舍樓的人臉識(shí)別管理系統(tǒng)有簡(jiǎn)單的考勤功能，能記錄和統(tǒng)計(jì)人臉識(shí)別數(shù)據(jù)，根據(jù)人臉識(shí)別記錄可以查詢到某個(gè)學(xué)生的進(jìn)入時(shí)間等信息，方便學(xué)校的住宿管理。還可以設(shè)置人臉識(shí)別宿舍管理系統(tǒng)的開門時(shí)間段，非就寢時(shí)間不允許進(jìn)出宿舍樓。

3.5.3 學(xué)生家長(zhǎng)身份驗(yàn)證應(yīng)用

對(duì)于小學(xué)或幼兒園，學(xué)生放學(xué)一般都由家長(zhǎng)來(lái)接送回家，放學(xué)后負(fù)責(zé)交送學(xué)生的教師配備人臉識(shí)別身份驗(yàn)證無(wú)線終端，對(duì)前來(lái)接送學(xué)生的家長(zhǎng)進(jìn)行身份驗(yàn)證，人臉識(shí)別成功后無(wú)線終端調(diào)取該家長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的學(xué)生信息，教師核對(duì)資料與圖片是否相符，準(zhǔn)確無(wú)誤后將相應(yīng)的學(xué)生交給家長(zhǎng)，如果識(shí)別不成功無(wú)線終端發(fā)送告警信號(hào)到學(xué)校保衛(wèi)部門，通知管理人員進(jìn)行核實(shí)處理。

人臉識(shí)別家長(zhǎng)身份驗(yàn)證系統(tǒng)可以將一個(gè)學(xué)生與多個(gè)家長(zhǎng)進(jìn)行綁定登記，也可以將一個(gè)家長(zhǎng)與多個(gè)學(xué)生進(jìn)行綁定登記，人臉識(shí)別成功后系統(tǒng)調(diào)出相應(yīng)的學(xué)生，家長(zhǎng)只能接送與自己綁定的學(xué)生。如果已綁定登記的家長(zhǎng)因?yàn)橛惺屡R時(shí)指派他人來(lái)接送自己孩子的，教師使用驗(yàn)證終端對(duì)臨時(shí)接送人進(jìn)行面相抓拍，系統(tǒng)通過(guò)或互聯(lián)網(wǎng)將此人面相照片發(fā)送給家長(zhǎng)，家長(zhǎng)核對(duì)照片確認(rèn)是自己指派的人員后，通過(guò)短信或人臉識(shí)別電腦軟件遠(yuǎn)程對(duì)學(xué)校的人臉識(shí)別系統(tǒng)進(jìn)行授權(quán)，驗(yàn)證終端調(diào)出相應(yīng)學(xué)生資料，教師核實(shí)后交送學(xué)生。如果家長(zhǎng)發(fā)現(xiàn)來(lái)接孩子的不是自己指派的人員，通過(guò)短信或人臉識(shí)別電腦軟件遠(yuǎn)程發(fā)送信息，學(xué)校人臉識(shí)別系統(tǒng)告警通知保衛(wèi)部門進(jìn)行相應(yīng)處理，防止冒領(lǐng)學(xué)生情況的發(fā)生。

3.5.4 學(xué)生防逃課系統(tǒng)應(yīng)用

對(duì)于高校，學(xué)生逃課是讓老師頭疼的事，由于高校學(xué)生上課的特殊方式，使傳統(tǒng)的花名冊(cè)點(diǎn)名方式形同虛設(shè)，并不能有效防止學(xué)生的逃課行為。人臉識(shí)別技術(shù)可解決這一問(wèn)題，將學(xué)生的面相注冊(cè)到系統(tǒng)模板庫(kù)，系統(tǒng)可根據(jù)上課的考勤時(shí)間進(jìn)行設(shè)置，在正常上課開始前，通過(guò)軟件平臺(tái)教師啟動(dòng)人臉識(shí)別點(diǎn)名系統(tǒng)，系統(tǒng)自動(dòng)將當(dāng)前課堂的學(xué)生出勤情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，以報(bào)表或圖形化的界面顯示，使學(xué)生出勤情況一目了然，并且人臉識(shí)別能杜絕頂替出勤情況的發(fā)生。

系統(tǒng)還可以設(shè)置為實(shí)時(shí)檢測(cè)模式，在上課時(shí)間段內(nèi)循環(huán)地檢測(cè)識(shí)別人臉，防止學(xué)生上課中途退堂。實(shí)時(shí)檢測(cè)模式還可以用于防止學(xué)生課間不注意聽講，當(dāng)學(xué)生人臉離開座位或低頭打瞌睡時(shí)，系統(tǒng)通過(guò)管理平臺(tái)將該學(xué)生信息反應(yīng)到軟件平臺(tái)以便教師及時(shí)提醒，或系統(tǒng)直接輸出信號(hào)到語(yǔ)音等系統(tǒng)自動(dòng)提示。通過(guò)對(duì)人臉識(shí)別閾值和識(shí)別規(guī)則的設(shè)置，學(xué)生聽講時(shí)正常的小范圍挪動(dòng)臉部并不會(huì)觸發(fā)系統(tǒng)檢測(cè)提示。

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