智慧校園人臉識別

  第一章 系統(tǒng)概述

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，社會開放程度的提高，社會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，防范意識和自我保護(hù)能力比較弱。中小學(xué)校園安全問題，維系著社會的穩(wěn)定，牽動著家庭的幸福，已成為全社會密切關(guān)注的話題，直接影響到和諧社會的建設(shè)。

 據(jù)社會調(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的侵害造成的。針對以上事故原因，可以通過加強(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改善和避免。目前很多學(xué)校的智能化建設(shè)都是采用了智能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生宿舍的事故時有發(fā)生。要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證，校方可實時掌握到出入人員的身份信息。 而人臉識別技術(shù)具有識別的唯一性，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題，為學(xué)生營造健康、安全的校園環(huán)境，這一生物識別技術(shù)的應(yīng)用正在成為校園安全建設(shè)的新動向。

第二章 設(shè) 計 原 則

 2.1 設(shè)計原則

本方案內(nèi)部及外部人員出入管理是以使用者在人臉識別設(shè)備上的數(shù)據(jù)比對作為基礎(chǔ)，以計算機(jī)為后臺處理工具，全面實現(xiàn)對通道控制區(qū)內(nèi)出入人員的自動化管理。同時根據(jù)使用者登記記錄能夠快速自動生成用戶所需的按時間等多種排序條件可查看人臉記錄和信息

（一）以人為本

“人”是主體，系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)緊緊圍繞著人們的實際需求，以實用、簡便、經(jīng)濟(jì)、安全的原則，同時照顧到不同人群的需要，滿足用戶特定使用門禁功能。

（二）實用性

系統(tǒng)的功能應(yīng)符合實際需要，不能華而不實，如果片面追求系統(tǒng)的超前性，勢必造成投資過大，離實際需要偏離太遠(yuǎn)。因此，系統(tǒng)的實用性是首先應(yīng)遵循的第一原則

（三）先進(jìn)性

系統(tǒng)的設(shè)計和產(chǎn)品選用在投入使用時應(yīng)具有一定的技術(shù)先進(jìn)性，但不盲目追求尚不成熟的新技術(shù)或不實用的新功能，以充分保護(hù)用戶的投資。

（四）可靠性

系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)具有較高的可靠性，在系統(tǒng)故障或事故造成中斷后，能確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、完整性和一致性，并具備迅速恢復(fù)的功能。

（五）實施的可行性

以現(xiàn)有成熟的產(chǎn)品為對象設(shè)計，同時還考慮到周邊信息通信環(huán)境的現(xiàn)狀和技術(shù)的發(fā)展趨勢，并考慮歸口管理的要求，使設(shè)計的方案現(xiàn)實可行。

（六）標(biāo)準(zhǔn)化、開放性

標(biāo)準(zhǔn)化、開放性是信息技術(shù)發(fā)展的必然趨勢，在可能的條件下，設(shè)計中采用的產(chǎn)品都盡可能是標(biāo)準(zhǔn)化、具備良好開放性的，并遵循國際上通行的通信協(xié)議。應(yīng)用軟件盡量采用已商品化的通用軟件，以減少二次開發(fā)的工作量和利于日后的使用和維護(hù)。

（七）可擴(kuò)充性

系統(tǒng)設(shè)計中考慮到今后技術(shù)的發(fā)展和使用的需要，具有更新、擴(kuò)充和升級的可能。

（八）數(shù)據(jù)安全

采取必要的措施保障內(nèi)各智能化系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全。  

（九）易操作性

人臉識別智能化系統(tǒng)是面向各種管理層次使用的系統(tǒng)，系統(tǒng)及其功能的配置以能給用戶提供舒、安全、方便、快捷為準(zhǔn)則，其操作應(yīng)簡便易學(xué)，而絕不能因“智能”而給用戶帶來不便，甚至煩惱。

2.2人臉識別技術(shù)優(yōu)勢

人臉識別技術(shù)，是基于人的臉部特征信息進(jìn)行身份識別的一種生物識別技術(shù)。人臉識別系統(tǒng)集成了人工智能、機(jī)器識別、機(jī)器學(xué)習(xí)、視頻圖像處理等多種專業(yè)技術(shù)，該技術(shù)目前被廣泛應(yīng)用于公安系統(tǒng)、安保系統(tǒng)、銀行系統(tǒng)等。

人臉識別技術(shù)擁有四大優(yōu)勢：

1) 非接觸性：人臉驗證的過程不需要和設(shè)備、終端接觸，這與指紋、打卡方式完全不同。體驗感強(qiáng)，設(shè)備應(yīng)為不會被頻繁觸碰，穩(wěn)定性高，故障率低。

2) 自然性：人類識別物體特征第一感知就是通過眼睛的感官傳遞回大腦，人臉識

別技術(shù)是利用計算機(jī)深度學(xué)習(xí)人類感官回傳大腦的過程，所以人臉識別相較于其他的生物識別技術(shù)在使用和體驗上更加的自然，且不需要其他物體特征，不會發(fā)生丟失、被復(fù)制等問題。

3) 識別速度快精度高：由于計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，在固定樣本庫對比下，人臉識別速度已經(jīng)可以提升至0.3秒/人次，且不同角度、佩戴眼鏡、化妝等改變面貌的行為也可以通過調(diào)整人臉識別算法來修正比對數(shù)據(jù)。

4) 人臉已經(jīng)成為大數(shù)據(jù)時代重要數(shù)據(jù)源：通過大量區(qū)域內(nèi)人臉識別、比對，利用大數(shù)據(jù)分析、挖掘等技術(shù)，可以完全掌握特定對象的行為軌跡或特定人群的活動范圍，過程中不需要人工干預(yù)，完全交由云計算、大數(shù)據(jù)系統(tǒng)來處理。

技術(shù)的發(fā)展和成熟，使得人臉識別成為了人工智能時代最熱門的技術(shù)門類和方向，推動各行各業(yè)應(yīng)用人臉識別技術(shù)，用機(jī)器替代人工，極大程度改善和推動社會化行為中的效率和安全性。

2.3人臉識別系統(tǒng)應(yīng)用效果

人臉識別系統(tǒng)建設(shè)思路，將項目中多個子系統(tǒng)進(jìn)行融合，形成一套基于人臉識別技術(shù)數(shù)據(jù)融匯共享的綜合性管理平臺，整個系統(tǒng)真正實現(xiàn)“一體化、智能化、數(shù)字化”管理，加強(qiáng)綜合體內(nèi)部的管理效率，保證學(xué)校的安全性

   應(yīng)用效果：

● 加強(qiáng)學(xué)校安全保障，減少安保力量

● 提高管理水平和工作效率

● 訪客來訪需要驗證身份，確保進(jìn)入人員留有身份信息

● 提高學(xué)校智能化、現(xiàn)代化水平

第三章 學(xué)校需求分析

3.1校門出入口需求分析

學(xué)校大門的管理一般通過保安人員進(jìn)行管理，這種方法存在一定安全隱患，如管理混亂、容易由于人為疏忽讓一些外來閑雜人員混入等。現(xiàn)在雖然很多學(xué)校大門采用了傳統(tǒng)的刷卡方式進(jìn)入校區(qū)，但是很多學(xué)生卡片丟失問題對校區(qū)管理也存在一定的安全隱患，因此加強(qiáng)對校區(qū)安全的管理，防止外來閑雜人員進(jìn)入，為學(xué)生提供安全、舒適的學(xué)習(xí)生活環(huán)境，刻不容緩。而使用人臉識別技術(shù)的智能門禁管理系統(tǒng)，既可以解決校方卡片的成本問題，又不用擔(dān)心卡片丟失以后的安全問題，最大限度的提高了校區(qū)的安全系數(shù)。

3.2宿舍管理需求分析

經(jīng)過多年的努力，學(xué)校安防系統(tǒng)建設(shè)取得了顯著的成績，如監(jiān)控系統(tǒng)、車輛管理系統(tǒng)、門禁管理系統(tǒng)等等，滿足了日常學(xué)校的基本安防需求，然后在宿舍管理這塊相對比較薄弱。現(xiàn)階段每個學(xué)校通常都有多棟宿舍樓，每棟宿舍樓內(nèi)有上千學(xué)生入住，如何有效識別進(jìn)出人員的身份并對其出入進(jìn)行監(jiān)管，是當(dāng)前平安校園建設(shè)首要考慮的問題。宿舍出入口（門禁）控制系統(tǒng)的應(yīng)用，可以有效的解決宿舍安全管理問題，該系統(tǒng)可以有效的區(qū)分合法學(xué)生身份信息，防止外來人員進(jìn)入。也有一些學(xué)校嘗試購買安裝一卡通刷卡門禁、指紋門禁系統(tǒng)，但校園卡忘帶、校園卡借出、仿造指紋套等系統(tǒng)漏洞不能夠得到有效解決的情況下，也使得這些高價買入的門禁設(shè)備形同虛設(shè)。而使用人臉識別技術(shù)的智能門禁管理系統(tǒng)，則可有效解決以上問題。

3.3訪客管理需求分析

學(xué)校是人流量較大的地方，進(jìn)出的人員有走讀的學(xué)生，看望學(xué)生的家長，拜訪教工的人員，送快遞人員，校內(nèi)食堂工作人員，可能還夾雜著做推銷的以及少數(shù)不法分子，因此校園訪客管理工作尤為重要。而傳統(tǒng)的訪客管理手段無法滿足當(dāng)前較為復(fù)雜的訪客管理需求，因此校園訪客管理系統(tǒng)需要引入智能化的訪客系統(tǒng)，降低人工工作量，提高工作效率，更好的利用記錄的信息，進(jìn)行事前預(yù)防和事后追溯，從而提升學(xué)校的管理水平。

3.4 家長需求分析

學(xué)生的安全是由學(xué)校、家長和社會來共同完成的，但是現(xiàn)階段很多家長和老師無法實時掌握到學(xué)生到校、離校，住校學(xué)生歸寢、離寢的具體時間，給學(xué)生安全帶來隱患。

3.5 重點(diǎn)區(qū)域布控需求分析

學(xué)校重點(diǎn)區(qū)域，如學(xué)校大門口、重點(diǎn)機(jī)房等，需要嚴(yán)格控制準(zhǔn)入權(quán)限，通過人臉識別系統(tǒng)對白名單之外的人員進(jìn)行預(yù)警，對黑名單人員進(jìn)行報警，避免非授權(quán)人員進(jìn)入，引發(fā)風(fēng)險。

3.6 教育局需求分析

區(qū)域教育信息化建設(shè)工作面臨一系列困難，首先是以往的工作缺少大量有效數(shù)據(jù)。以前類似學(xué)生學(xué)籍管理系統(tǒng)、教師管理系統(tǒng)、學(xué)生走讀和住宿比例等等，功能單一且分散，衍生出許多“信息孤島”，無法數(shù)據(jù)共享，很難用綜合分析來支持科學(xué)決策，數(shù)據(jù)的價值也就難以體現(xiàn)，束縛了教育的發(fā)展。

第四章 校園總體解決方案

4.1方案設(shè)計思想

利用人臉識別技術(shù)與軟件技術(shù)，實現(xiàn)完全智能和具有高安全性的身份鑒別驗證系統(tǒng)，配合門控裝置對校園出入口、宿舍出入口進(jìn)行通行控制。校方管理者通過系統(tǒng)的數(shù)據(jù)查詢與分析功能，可實時掌握學(xué)生信息，維持安全的校園環(huán)境，提供一種優(yōu)于其它方式的校園安全系統(tǒng)解決方案。

4.2方案的構(gòu)成

深圳微云通智慧校園解決方案的核心技術(shù)是基于深度學(xué)習(xí)方法的計算機(jī)視覺算法，結(jié)合不同應(yīng)用場景使用的硬件設(shè)備（圖像獲取單元、中央算法識別服務(wù)器）和軟件功能（標(biāo)準(zhǔn)軟件功能、云端管理服務(wù)）來滿足不同用戶的個性化需求。

整個智慧校園管理平臺采用B/S架構(gòu)，其中包含學(xué)生管理、教師管理、學(xué)生到校統(tǒng)計、宿舍歸寢統(tǒng)計、請假管理、訪客登記、微信信息推送等等功能，如下圖

4.2方案拓?fù)鋱D

整套系統(tǒng)需要校園網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行支撐，校園網(wǎng)負(fù)責(zé)設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸，互聯(lián)網(wǎng)主要用于微信公眾號的信息推送

根據(jù)不同的應(yīng)用場景和識別方式需求，部署不同的設(shè)備形態(tài)：

第五章  校門通行管理子系統(tǒng)

本章主要描述了人臉識別的校門通行管理系統(tǒng)的主要功能和架構(gòu)。

5.1 校門通行子系統(tǒng)概述

本案設(shè)計中，針對學(xué)校大門出入口人員權(quán)限的管理需求，所有進(jìn)出人員通道控制區(qū)域的人員均需人臉識別（或卡+人臉）認(rèn)證后方可通行。

1. 所有學(xué)生和老師都在規(guī)定的時間內(nèi)刷臉通行進(jìn)出校園（進(jìn)出時間可自行設(shè)定）

2. 學(xué)生在校內(nèi)需外出或請假時憑老師在平臺上批準(zhǔn)的外出申請，由門口保安進(jìn)行放行

3. 學(xué)生在校外請假時需家長打電話通知老師（班主任）進(jìn)行批準(zhǔn)

4. 周末或節(jié)假日允許學(xué)生自由出入校園

5. 住校生除了周五下午放學(xué)，其他時間外出都報警或無權(quán)限出校（時間可自行設(shè)定）

5.2 拓?fù)鋱D

人臉識別閘機(jī)設(shè)備根據(jù)安裝方式的不同有兩種不同型號的選擇，第一種是立桿式的閘機(jī)伴侶，第二種是普通式閘機(jī)伴侶，客戶可以根據(jù)自己是需求進(jìn)行選擇。

人臉識別閘機(jī)單通道的通行時間約25人/分鐘，以學(xué)校總?cè)藬?shù)1000人為例，預(yù)計通行時間與通道數(shù)量請參考下圖

5.3 系統(tǒng)主要功能

5.3.1 學(xué)生信息

學(xué)生信息按年級、班級進(jìn)行分類，填寫學(xué)生信息包括學(xué)號、出生日期、入學(xué)時間、關(guān)聯(lián)家長等等。學(xué)生信息中還可以看到年級的班級總數(shù)、年級學(xué)生總數(shù)以及男生女生數(shù)量等等

5.3.2 班級信息管理

    班級信息中包含所屬年級、班級名稱、入學(xué)年份、所屬班主任、班主任電話等等

5.3.3升級功能

  通過班級升級功能，可以把班級所有人員往上升一級（如初一升級為初二），并且升級后班級人員的歷史通行數(shù)據(jù)不變

5.3.4畢業(yè)功能

通過班級畢業(yè)功能，可以把班級所有人員全部進(jìn)行畢業(yè)處理，并且畢業(yè)后班級人員的歷史通行數(shù)據(jù)不變

5.3.5 到校記錄

平臺系統(tǒng)可以實時顯示、記錄所有人員的通行記錄和遲到記錄，可在管理平臺中對每條通行記錄中人員信息（姓名、班級等）、時間、位置等信息進(jìn)行查看。管理平臺可儲存所有的進(jìn)出記錄、狀態(tài)記錄，可按不同的查詢條件通行和遲到信息。

5.3.6 到校時間段設(shè)置

 設(shè)定學(xué)生到校的通行時間，超過規(guī)定時間的，平臺發(fā)送信息給家長和老師，可以設(shè)置多個時間段，如早上進(jìn)校時間段、中午出校時間段、下午到校時間段和下午出校時間段等等。在規(guī)定時間外，學(xué)生無法通過刷臉進(jìn)出校園

5.3.7 歷史到校記錄查詢

 可以通過時間查詢學(xué)生的歷史到校記錄，歷史到校記錄是按照班級的方式進(jìn)行排列的，方便用戶查詢

5.4 功能優(yōu)勢

   5.4.1 網(wǎng)絡(luò)布署簡易

人臉識別門禁設(shè)備通過TCP/IP方式部署，從而實現(xiàn)遠(yuǎn)程聯(lián)網(wǎng)控制管理，通過管理平臺進(jìn)行管理。

5.4.2 識別方式多樣

在人臉識別的基礎(chǔ)上，可以結(jié)合刷卡、刷身份證、遠(yuǎn)程開門等多種驗證方式，來提高通行安全性。

5.4.3 安全性高

人臉信息作為人員自身攜帶唯一性的標(biāo)志，杜絕了一卡多刷、丟卡、復(fù)制卡等問題，真正做到通行人員身份與通行授權(quán)合一，實現(xiàn)通行信息的精確記錄。

5.4.4 集成性高

系統(tǒng)提供二次開發(fā)接口，具有很好的開放性，可與更多系統(tǒng)集成。

5.4.5 消息推送

出入通行記錄實時推送，家長和老師能隨時掌握到學(xué)生的到校、出校情況

第六章  宿舍通行管理子系統(tǒng)

本章描述了基于人臉識別的宿舍通行管理系統(tǒng)的主要功能和架構(gòu)

6.1系統(tǒng)概述

系統(tǒng)利用人臉識別和閘機(jī)相結(jié)合的技術(shù)，實時記錄每個進(jìn)入到宿舍樓的學(xué)生信息，同時管理平臺實時統(tǒng)計分析學(xué)生歸寢時間、離寢時間等各種狀況，并通過微信公眾號將信息推送給老師和對應(yīng)的家長，讓老師和家長隨時掌握學(xué)生的歸寢狀態(tài)，宿管也可以通過平臺查看到歸寢情況，避免了每次大規(guī)模查寢所耗費(fèi)的人力物力。

6.2系統(tǒng)拓?fù)鋱D

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