校園人臉識別管理系統(tǒng)的功能和方案設(shè)計

一、需求分析

隨著經(jīng)濟的發(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校校園。如何建立一個安全的校園環(huán)境，保障師生的學習、校園生活安全一直是教育部門和社會各界關(guān)注的焦點。特別是中小學校、幼兒園的校園安全建設(shè)尤其重要，中小學校師生均屬于安全防衛(wèi)能力較弱的群體，大部分中小學生尚未成年，防范意識和自我保護能力比較弱。中小學校園安全問題，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，包括冒領(lǐng)接走、被綁架和學生外出活動傷害等等。針對以上事故原因，可以通過加強學生接送管理、校門進出人員管理、宿舍人員出入管理等來改善和避免。

首先是解決小學或幼兒園學校在接送孩子環(huán)節(jié)存在的隱患，目前可能發(fā)生的情況是，外來人員乘家長接孩子時人多混進校園內(nèi)，校方只認接送卡不認人，外來人員拿著撿到或偷來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，教師并不知道來領(lǐng)孩子的親戚是否已得到家長的授權(quán)，因此種種造成了學生的傷害綁架等事故。為防止冒領(lǐng)的發(fā)生，就要保證學校能識別出接孩子的家長是“真實家長”，或者來領(lǐng)孩子的是“真實家長”所授權(quán)的人員。

再一個是加強校門看守和學生宿舍出入人員的有效管理，目前大多采取的是來訪、出入登記的方式，外來人員提供虛件或事由就可進入校園，學生出入校門或宿舍也多采取人工看管方式，有少數(shù)學校也采用了智能IC卡系統(tǒng)等管理手段，但智能卡“只認卡不認人”的缺陷并不能給學校帶來真正有效的安全管理，冒用卡片進入校園或?qū)W生宿舍的事故時有發(fā)生。杜絕此類情況就要保證進入校園、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。

人臉識別技術(shù)具有識別的性，身份鑒定不可仿冒，能很好地解決以上學校在安全管理方面存在的問題，為學生營造健康、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。

二、設(shè)計目標

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

2、采用人臉面相作為家長接送學生的身份鑒別條件。對家長進行人臉識別成功后，系統(tǒng)自動調(diào)出相對應(yīng)學生的資料，達到家長與學生對應(yīng)匹配。教師核對無誤將學生交送給家長。

3、擴展的系統(tǒng)能通過互聯(lián)網(wǎng)或電信網(wǎng)絡(luò)，將代接學生的人員面相發(fā)送給已登記家長進行確認，系統(tǒng)接收到家長遠程密鑰授權(quán)，自動調(diào)出學生資料進行匹配，并留存記錄以備查詢。

4、能提供人臉識別門禁出入人員信息的管理平臺，按不同權(quán)限對數(shù)據(jù)庫進行操作，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、能通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)人臉識別數(shù)據(jù)的傳輸、遠程訪問和遠程系統(tǒng)維護。

三、應(yīng)用設(shè)計

3.1 系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)

3.2 功能設(shè)計

1、人臉采集和識別：通過識別終端采集人員的臉部信息，與數(shù)據(jù)庫中的模 板進行比對識別；

2、系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置：對人員統(tǒng)一授權(quán)，管理方便，可進行用戶注冊、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)庫存儲和管理：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)庫中并進行自動備份，并且管理者可以根據(jù)需要，對所有資料進行匯總、編輯、擬制多種門禁管理報表；

4、實時狀態(tài)監(jiān)控：系統(tǒng)可以對所有連接的門控裝置的狀態(tài)（門狀態(tài)、鎖狀 態(tài)、報警狀態(tài)等）進行實時監(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)管理控制軟件進行查 詢、導出和刪除等日志記錄信息管理操作；

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

7、人臉識別設(shè)備低功耗節(jié)能控制功能：當現(xiàn)場識讀設(shè)備連續(xù)一段時間內(nèi)無 識別卡、觸摸屏操作、人靠近時，系統(tǒng)啟動進入低功耗節(jié)能工作狀態(tài)；

8、多臺終端數(shù)據(jù)庫同步（聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)）：多臺終端聯(lián)網(wǎng)工作時，采用同 一個數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)獨立控制，集中管理模式；

9、遠程信息發(fā)送功能：可選擇將當前識別者的面相以圖片的形式發(fā)送給指 定的人員。圖片可通過或電腦瀏覽，使代人接送學生的人員必須經(jīng)過家長確認。

10、學生到達或離開學校時通過人臉識別門禁，系統(tǒng)可將識別的信息發(fā)送給 家長，通過網(wǎng)絡(luò)，家長可隨時了解學生的行蹤；

11、系統(tǒng)可擴展：除人臉識別外，可擴展連接智能卡識讀設(shè)備，實現(xiàn)人臉與 智能卡的多重驗證；

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

13、人臉識別終端具有多種報警功能：系統(tǒng)具有識別超時報警、防撬報警、 消防報警等多種報警信號；

14、自學習功能：系統(tǒng)可設(shè)置動態(tài)地更新數(shù)據(jù)庫中用戶的頭像，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別；

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

16、完全脫機運行：識別模板的錄入和功能設(shè)置等，都可以直接通過識別終 端操作完成。

17、以太網(wǎng)組網(wǎng)：終端通過以太網(wǎng)與管理PC進行組網(wǎng)，可遠程聯(lián)機。

3.3 人臉識別流程示意圖

3.4 系統(tǒng)簡介

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

人臉注冊：先在終端注冊人臉模板。

人臉檢測：當人站到終端前時，自動檢測到人臉并進行一對多人臉識別。

按鈕/刷卡：在觸控鍵盤中輸入ID號碼或在讀卡區(qū)刷卡，進行一對一人臉識別。

人臉識別：將當前人臉與數(shù)據(jù)庫中已注冊的人臉模板進行檢索比對。

門禁控制：識別出當前人員身份，通過門禁控制器打開電控門鎖，允許當前人員開門。

本地數(shù)據(jù)管理：人臉識別終端與管理電腦通過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)。

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

3.5 場景應(yīng)用

3.5.1 學校門禁應(yīng)用

在學校各個大門的人行通道安裝人臉識別門禁終端，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行人臉面相的登記，進入學校時必須進行人臉識別，人臉識別成功后才能開門進入校內(nèi)。

對于實行封閉式管理的學校，在學校各個大門內(nèi)側(cè)安裝人臉識別門禁終端，平時只有教師或工作人員才有此門禁終端的開門權(quán)限，當有學生需外出時憑老師批準的外出申請條開通出門權(quán)限。周末或節(jié)假日允許學生自由出入的學校，可以對出門識別終端進行節(jié)假日或星期天開放所有出門權(quán)限的設(shè)置。

3.5.2學校宿舍管理應(yīng)用

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

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

3.5.3 學生家長身份驗證應(yīng)用

對于小學或幼兒園，學生放學一般都由家長來接送回家，放學后負責交送學生的教師配備人臉識別身份驗證無線終端，對前來接送學生的家長進行身份驗證，人臉識別成功后無線終端調(diào)取該家長對應(yīng)的學生信息，教師核對資料與圖片是否相符，準確無誤后將相應(yīng)的學生交給家長，如果識別不成功無線終端發(fā)送告警信號到學校保衛(wèi)部門，通知管理人員進行核實處理。

人臉識別家長身份驗證系統(tǒng)可以將一個學生與多個家長進行綁定登記，也可以將一個家長與多個學生進行綁定登記，人臉識別成功后系統(tǒng)調(diào)出相應(yīng)的學生，家長只能接送與自己綁定的學生。如果已綁定登記的家長因為有事臨時指派他人來接送自己孩子的，教師使用驗證終端對臨時接送人進行面相抓拍，系統(tǒng)通過或互聯(lián)網(wǎng)將此人面相照片發(fā)送給家長，家長核對照片確認是自己指派的人員后，通過短信或人臉識別電腦軟件遠程對學校的人臉識別系統(tǒng)進行授權(quán)，驗證終端調(diào)出相應(yīng)學生資料，教師核實后交送學生。如果家長發(fā)現(xiàn)來接孩子的不是自己指派的人員，通過短信或人臉識別電腦軟件遠程發(fā)送信息，學校人臉識別系統(tǒng)告警通知保衛(wèi)部門進行相應(yīng)處理，防止冒領(lǐng)學生情況的發(fā)生。

3.5.4 學生防逃課系統(tǒng)應(yīng)用

對于高校，學生逃課是讓老師頭疼的事，由于高校學生上課的特殊方式，使傳統(tǒng)的花名冊點名方式形同虛設(shè)，并不能有效防止學生的逃課行為。人臉識別技術(shù)可解決這一問題，將學生的面相注冊到系統(tǒng)模板庫，系統(tǒng)可根據(jù)上課的考勤時間進行設(shè)置，在正常上課開始前，通過軟件平臺教師啟動人臉識別點名系統(tǒng)，系統(tǒng)自動將當前課堂的學生出勤情況進行統(tǒng)計，以報表或圖形化的界面顯示，使學生出勤情況一目了然，并且人臉識別能杜絕頂替出勤情況的發(fā)生。

系統(tǒng)還可以設(shè)置為實時檢測模式，在上課時間段內(nèi)循環(huán)地檢測識別人臉，防止學生上課中途退堂。實時檢測模式還可以用于防止學生課間不注意聽講，當學生人臉離開座位或低頭打瞌睡時，系統(tǒng)通過管理平臺將該學生信息反應(yīng)到軟件平臺以便教師及時提醒，或系統(tǒng)直接輸出信號到語音等系統(tǒng)自動提示。通過對人臉識別閾值和識別規(guī)則的設(shè)置，學生聽講時正常的小范圍挪動臉部并不會觸發(fā)系統(tǒng)檢測提示。

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