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人臉識別在校園管理中的應用
發布時間:2020-01-13

  摘    要: 人工智能起源于上世紀五六十年代,在21世紀獲得了突破性的成果。現如今,人工智能技術飛速發展,而人臉識別技術便是基于這項重要的技術而發展開來的。人臉識別目前已經在安保方面,包括手機解鎖,門禁解鎖等領域發揮了巨大作用。而近幾年校園安全問題頻發,引起了社會的廣泛關注。保障校車安全便顯得尤為重要,那么如何將人臉識別技術運用到校車安全,乃至整個校園的安防工作當中,本文將就學籍管理、校園安全、學生管理以及校車安全幾個方面作出說明。

  關鍵詞: 人工智能; 校園安全; 校車安全; 學生管理;

  Abstract: Artificial intelligence originated in the 1950 s and 1960 s, and achieved breakthrough results in the 21 st century. Nowadays,artificial intelligence technology is developing rapidly, and face recognition technology is developed based on this important technology.Face recognition has played a huge role in security, including mobile phone unlocking, door unlocking, and other fields. In recent years,there have been frequent campus safety issues that have aroused widespread concern in society. It is particularly important to ensure the safety of school buses. This article explains how to apply face recognition technology to the safety of school buses and even the entire campus security work from the management of school status, campus safety, student management and school bus safety.

  Keyword: artificial intelligence; campus safety; school bus safety; student management;

  1 、關于人臉識別的概述

  1.1 、人臉識別

  人臉識別[6]是人工智能的一個分支,主要分為2D圖像識別和3D結構光識別,包括五官識別、人臉對比、人臉搜索,在這里為了盡量縮小校園智能化的成本,我們主要探討基于2D圖像的人臉識別。2D圖像人臉識別,其實是充分發揮大數據和機器學習的結果,通俗來說就是運用眾多人臉圖像的例子,用人工對于圖像建立x、y軸,以及將所需要識別的對象進行平面內的坐標定位,然后傳輸給計算機終端,最后自助借些學習獲得的,從某種意義上來講,其中大數據囊括的范圍越大,最后機器學習后人臉識別的結果就越接近準確,例如騰訊、百度、阿里等互聯網企業都對人臉識別進行過探索,并通過搜集的廣闊企業大數據達到了良好的人臉辨識程度。

  1.2、 五官識別

  基于機器學習下的人臉五官識別[6][9][10],其實就是通過矢量繪圖,進而通過人工將各個五官在人臉上的位置通過矢量坐標進行定位,傳遞給終端后通過機器學習程序進行規律地學習。五官識別可以說是在集中識別類型中最貼近于大眾生活的識別方式,它主要被用于一些類似于美圖秀秀的人臉美化軟件以及一些手機自拍中的人臉美化,通過對五官矢量坐標的自動檢索以及各坐標數值的改變進行人臉的優化。但在本文提出的校園智能化中暫時并未采用。
 

人臉識別在校園管理中的應用
 

  1.3 、人臉對比

  人臉對比[8],原理與五官識別相似,是對人臉輪廓矢量坐標作弊的標注,可用于人臉美化,同時也在追捕逃嫌疑犯的工作中起到了不小的作用。人臉對比在校園中可以起到防止無關人員進入學校和學生逃學警報的作用,有效保護學生的校內安全。

  2、 人臉識別在校園管理中的應用

  2.1、 學籍管理

  近幾年,我國教育界經常發生學籍信息被盜用的事件,其中很多案例都因為時間太長而無法追究違法人的責任,導致當事人的巨大經濟損失甚至是前途被毀。而人臉作為一種特有的生物特征,因難以被模仿所以已經被廣泛地用于保密領域,用于保護個人信息和財產,所以本文可以將人臉識別融入學籍管理領域中,如將其運用到重大考試考生的檢閱中,例如,在高考等大型考試時可以在考場入口放置刷臉軋機,考生通過刷臉進入考場,避免了人工檢閱時因繁雜步驟和較低準確性造成的不良后果。同時因為較高的保密性還可以將更多更豐富的學生個人信息融入學籍系統中。

  畢業后找工作的過程也是一個學籍盜用的高發時間,通過建立人臉識別登入系統,在信息查閱時通過人臉識別登入信息系統,因其難以模仿的特性,所以信息會獲得更高程度的保密。鑒于學籍相關信息運用的普遍性與面部識別的高保密性將會帶來的更便捷與安全的體驗,所以面部識別與學籍管理結合將會得到較好的效果。

  將學籍與面部識別結合在一起還有可能建立起類似于移動支付的便攜式移動學籍信息實時錄入與登錄系統。通過這個系統可以將學生的日常表現更便捷和快速地錄入到系統終端,從而通過學業分數和日常行為規范形成一個完善的體系,從而為無論高等學府入學到畢業后工作提供一個更好的參照,同時還可以減輕教育部門相應的工作壓力。

  2.2、 校園安全

  校園安全一直是全社會關注的一個主要社會問題,少年兒童是祖國未來的希望,所以校園安全是一個不可疏忽的問題,而現代校園安全的管理似乎正面臨嚴峻瓶頸期,這一點從近年頻繁發生的校園安全問題[1][2]便可看出。

  對于校園安全的管理問題無非在于某些校園范圍過大,或是學校相關的管理人手不足。那么可利用基于機械學習的人臉識別來更好地解決這個問題,從而使校園安全問題得到有效的緩解。校園的大門是校園安全的第一道防線,所以人臉識別與校園安全的融合便可以首先與校園大門融合,通過在校園門口設立專用攝像頭,再配合人臉識別技術提前將校園中所有學生的面部識別錄入系統中,通過校園門口設立的攝像頭區分學生和無關人員,并將可能造成危害的因素阻隔在校外,想要建立這樣一個系統其實只需要通過學校向全體學生收集學生照片,并不會帶來巨大的成本問題。

  如何管理校園內部的安全問題,這是另一個需要注意的問題,有些學校中會發生校園欺凌事件,通過將人臉識別技術與學校攝像頭結合便可以在校園欺凌發生的同時對相關事件進行報警直接將情況報告給學校相關單位,對惡性事件及時處理,從而避免更加惡劣的情況發生。通過將人臉識別技術融合到學校已有的監控系統上并不需要過多的成本。通過將面部信息與學校中的學生信息結合便可以將更多的信息列入學生檔案中,例如,如果將血型列入檔案中,在發生緊急情況需要輸血時就可以通過學校的相關攝像頭與數據庫進行實時的比對,及時對相關事件進行處理。

  2.3、 學生管理

  結合面部識別的校園安保系統可以起到類似于我國天網系統的作用,可以保證學生在校園學習生活中以及大型活動中處于計劃安排的區域,以保證安全。面部識別在當今的作用還遠不止這些,學校的首要任務便是進行有效地教學提高教學質量,通過基于面部識別系統的人面部表情及動作識別,通過學習特定的面部表情及動作,實時監控學生的聽課狀態,并向教師提供實時的跟蹤報告,及時發現學生的上課問題從而提高課堂質量,在實時監控的同時可以定期對學生的課堂表現進行數據統計及總結,方便于老師們的定期總結。

  當學校管理與面部識別充分結合便會帶來更加便利的體驗,通過面部識別可以在學生進入教室時便進行點名,省去了教師課堂點名浪費的時間,同時避免了老師點名時遺漏的現象。有些校園的學校食堂實行實名制,每個學生都有一張學生卡用來支付,如果將人臉識別與學校支付系統合而為一并在食堂窗口設立相關的人臉識別支付設施,便可以避免學生將卡片弄丟而導致的麻煩,同時省去了支付時屬卡的動作節省了時間。通過人臉這樣一張有效而又便捷的通行證,校園管理及生活便可以變得更加便捷。通過人臉識別與校園硬件設施的結合,可以形成一個多元化的校園管理系統,將校園安防、管理、公共設施等結合起來,通過人臉識別建立一個更加智能和便捷的校園。

  2.4 、校車安全

  正如本文摘要所說,校車安全問題已經迫在眉睫,如何通過人臉識別實現校車的安全,可以在校車的門口安裝相應的攝像頭并結合人臉識別系統,對每一個上下車的乘客進行實時記錄。通過數據計算得出車上剩余的乘客數量。將這項技術運用到幼兒的校車上,在校車乘客下車后就可以對校車上的剩余乘客進行自動計算,如果仍有兒童遺漏在車上就可以進行報警,防止慘劇發生。除此之外,駕駛校車等大型車輛往往對司機有比較高的駕駛技術要求,并且在駕駛的過程中需要高度集中注意力,否則就會釀成車禍等不可逆的事故,在校車的駕駛系統中可以融入人工智能的駕駛輔助,例如自動方向盤扶正、周圍車輛環境監測、以及紅綠燈自動識別和泊車功能,駕駛系統在融入這些功能之后將會提高校車司機駕駛的容錯率,提升校車安全。

  以上校車安全的實現方案也可以用簡單的紅外傳感器來實現,但是相對于精確的人臉識別傳感器,紅外傳感器在安全領域的應用仍然不夠精確。我們設想這樣一個場景,如果一位學生背著中提琴下車,那么由于提琴和這個年齡段孩子體型相差不大,紅外傳感器很有可能將提琴也識別為一位學生,傳感器給出的錯誤的“已確認安全”信息反而會造成更大的安全隱患,因此在安全領域使用基于人臉識別的高精度傳感器仍然是非常有必要的。

  3、 總結

  本文旨在提出一些基于人臉識別技術的校園安全方案,通過人臉識別與傳統校園安防系統的結合,使校園安全工作更加便捷有效,切實地起到維護校園學生安全的作用,通過一種切實可行的技術形式設想一個更加可靠的安全校園,在設想的過程中發現其實一個更加安全的校園并不需要一個多么復雜的系統,有很多地方可以簡化,進一步提高方案的可實現性,本文的最終目的僅是為未來校園安全方案提供的初步思路,還有待進一步的實踐。

  4、 未來展望

  本文所提出的所有方案都僅僅是初步的設想,在可實現性方面還有待進一步的實踐與探索,同時本文也無法完整描述校園生活中所有的智能化場景,在這方面仍需要全方面的探究。未來將進行更多的相關校園生活的調查,爭取對方案不斷完善。

  參考文獻

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  [2] 劉杰,余桂紅,曾雯.加拿大大學校園安全管理:政策支持、實施及啟示[J].中國地質大學學報,2019(01):10.
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  [9] 陳謙.基于人臉整體和五官特征性別識別系統研究和實現[D].南京郵電大學,2014.
  [10] 高大鵬,王欣,李朝榮,朱清新.五官在人臉識別中的作用權值研究[J].計算機工程,2012(07):3.

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