人臉活體檢測技術在校園智能安防的應用綜述

潘惠蘋

摘? 要： 人臉活體檢測技術是一種人臉面部信息匹配與定位的生物識別技術，其能夠根據攝像頭采集的人臉信息進行檢測與跟蹤，以此來進行個體的身份信息識別。該技術在校園的智能安防建設中具有較高的應用價值。通過分析當前人臉活體檢測技術的綜合特征與優勢，全面探究在校園智能安防中應用人臉活體檢測技術的工作流程以及應用路徑，以期推進我國校園智能安防應用水平的提高。

關鍵詞： 人臉檢測; 人臉活體檢測技術; 校園安全; 智能安防

中圖分類號：TP3? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ?文章編號：1006-8228（2021）09-14-04

Abstract： Living face detection technology is a kind of biometric recognition technology of face information matching and location. It can detect and track with the face information collected by the camera， so as to identify the individual's identity information. Face live detection technology has high application value in the campus intelligent security construction. This paper analyzes the comprehensive characteristics and advantages of the current live face detection technology， and comprehensively explores the workflow and application path of the live face detection technology in the campus intelligent security application， hoping to effectively promote the comprehensive improvement of the application level of campus intelligent security in our country.

Key words： face detection; live face detection technology; campus security; intelligent security

0 引言

我國的人臉識別技術在人工智能、機器制造、模型理論、視頻圖像處理等技術的集成下，已經朝著智能化、自動化、無人監督化的發展趨勢發展，逐漸實現了核心技術應用水平的全面提高[1]。校園作為大量社會成員集聚的場所，人員身份相對多樣，人臉識別技術的應用能夠有效地提升人員識別的效率。在當前的人臉活體技術的應用過程中，該技術能夠基于大眾面部生物特征的提取與識別來實現圖像信息的匹配，從而更好地開展相應的人證檢驗、身份核驗等相關的工作。

1 人臉活體檢測技術的綜合特征與優勢

人臉活體檢測技術是基于如今大數據以及云計算所形成的一項生物識別技術，其主要通過動作活體檢測、靜默活體檢測、硬件輔助活體檢測等模式來實現人臉生物特征的提取與識別[2]。該技術在社會應用的過程中，不會干擾社會成員的正常生活與工作，也不容易被個體察覺，其技術產品能夠廣泛地應用于司法、金融教育等領域，從而在自助式的一體化服務系統的運作中，用技術來全面拓展其社會價值。

1.1 操作簡單，結果直觀

基于人臉活體識別技術的應用，我國能夠將該檢測技術應用到各個行業中，其能夠通過人臉圖像信息的采集、提取與識別來構建完善的人臉信息系統，并且在人臉信息系統的應用中采用大眾自助式的操作來實現相應的面部特征識別。這種形式能夠在大眾快捷化的應用中實現信息采集與整合，且操作簡潔，能夠提高信息搜集與整理的效率。另外，該技術在應用過程中，也能通過直觀的數據呈現來反映個體的基本信息，信息直觀，便于后期的數據分析與整理。

1.2 物理識別，人機交互

在目前的人臉活體檢測中，其面部信息的采集主要通過人機交互的形式實現信息的采集與預處理。特別是在如今RGB攝像頭設計與應用的過程中，用戶能夠通過攝像頭實現人臉平面信息的提取，還能夠通過系列的動作指令來進行整個面部的活體檢測，例如通過“眨眨眼”、“張張嘴”、“點點頭”等相關的動作指令來防止人臉信息平面化的片面采集。并且在這種隨機的動作指令中，用戶也能夠避免采用照片切換、視頻回放等形式形成虛假信息是采集[3]。

1.3 光電一體，應用多樣

人臉活體檢測技術能夠基于一定的光電條件實現人臉信息的采集。其中，動作活體檢測以及靜默活體檢測會受到光線等外部因素的影響，硬件設備輔助活體檢測能夠在硬件設備的輔助下創設良好的光電環境來進行信息的采集與檢測?？梢哉f，目前的人臉活體檢測技術主要是在光電技術的支撐下實現的，并且其應用模式多樣，能夠通過多樣化的采集手段獲得必要的信息。

2 人臉活體檢測技術在校園智能安防應用的工作流程

人臉活體檢測技術在應用的過程中，需要基于一定的工作原理與流程來開展相應的圖像信息采集與處理工作。在校園智能安防系統的建設中，主要基于圖像采集、信息預處理、特征提取與識別、信息匹配與檢測對比等流程來完成整個人臉信息的采集與比對工作，從而在精準化的識別中提高信息識別效率，強化校園內信息系統的管理。

2.1 人臉圖像采集與特征檢測

人臉圖像采集，是人臉活體檢測技術的基礎性工作。在目前校園智能安防系統的建設中，活體檢測技術是通過個體的面部生物學特性來進行面部信息的采集，以此為基礎，形成相應的面部圖像，進而通過社會群體面部圖像的采集構建完善的人臉數據資源庫[4]。一方面，人臉的生物學特性主要是基于個體臉部的新陳代謝、內環境穩態以及人臉的應激性行為來呈現的，而活體檢測技術能夠在圖像采集的過程中對于個體的此類生物學屬性進行捕捉，從而基于個體表面所形成的生物學特征來形成其圖像數據采集庫。另一方面，在圖像采集的過程中，人臉活體檢測技術能夠對于人臉的熱輻射物理特性、神態以及情感變化等生命特征進行抓取，以此來通過生命特征的監測反映個體內部特征，從而在凸顯的采集與特征檢測中對于圖像資源進行處理?？梢哉f，這種人臉圖像采集技術的運行效率高，使用成本較低，且能夠24小時不間斷應用，在智能安防的應用中具有較高的社會價值。

2.2 人臉圖像數據信息預處理

在進行了校園內成員人臉圖像信息的采集之后，需要對數據庫中人臉圖像信息做預處理，因為采集到的圖像信息網絡受到外界客觀環境的影響，其圖像的噪聲相對較高，這就需要通過灰度的調解等進行圖像特征的凸顯性處理。在這個過程中，需要經過直方圖均衡、灰度拉升、維納濾波、銳化濾波以及像素歸一化處理[5]。例如，在圖像的直方圖均衡化的過程中，其能夠將不同背景環境中捕捉到的人物面部的色塊進行處理，從而在圖像的灰度均衡化處理中調整不同圖像的昏暗程度，同時也能消除膚色差異，降低外界環境以及膚色對于個體面部特征提取的影響?？梢哉f，在目前的人臉圖像的預處理中，主要是基于一種降噪的技術處理來實現校園內人員面部特征的凸顯，更好地實現采集到的面部信息的高質量呈現。

2.3 人臉圖像數據提取與識別

人臉圖像的數據提取與識別是人臉活體檢測技術的關鍵環節，其主要是基于一種圖像的關鍵特征的提取來實現相應的信息識別。例如在眼睛部位的特征提取中，我們能夠基于眼睛的開合程度以及眼部周圍的肌肉特征進行特征提取，并且針對眼部眼球的凸起程度預估個體是否戴眼鏡以及戴眼鏡的時間長短等。目前校園內的人員結構復雜，不僅包括學生以及相關的教職人員，還包括其他的建筑施工人員，商場售賣人員等，若在校園遇到特殊的人員傷害等安全事故時，人臉活體識別技術能夠對于校園內的可疑人員進行面部特征的抓取，從而更好地用技術分析手段輔助完成校園的人員識別工作。

2.4 人臉活體圖像匹配與檢測

在經過了人臉活體信息的采集與特征凸顯處理之后，人臉活體檢測技術能夠在應用的過程中通過后期凸顯采集與之前的圖像信息進行比對，從而在比對中針對面部的各個特征點的信息進行全面分析，以此來實現相應人臉活體圖像的匹配與檢測。例如在目前的多模生物認證系統、眨眼檢測技術的應用中，主要通過人臉、唇動、眼睛閉合程度等方面進行全面的活體圖像檢測，從而在數據庫的比對中進行人臉圖像的識別與匹配，以此來完成整個人臉活體檢測的過程[6]。在這個過程中，學校管理人員能夠在校園內完善各類成員的身份信息，從而在校園的進出與管理中用技術優勢實現身份證明的核驗與比對，構建完善的圖像信息采集系統，以此來打造優質智慧校園信息系統，全面提升校園內的安全屬性。

3 人臉活體檢測技術在校園智能安防的應用路徑探究

在人臉活體技術的應用過程中，學校需要針對其圖像識別的基本流程與工作原理來完成校園內成員的信息采集與處理工作，并且學校在校園智能安防系統的建設中，需要通過多個子系統的連接來實現智能安防應用水平的全面提升，這就需要在構建智慧校園的過程，在面部識別、視頻監控、校園門禁的建設中實現人臉活體檢測技術的應用，從而更好地打造智慧化、信息化、高效化、安全化的校園安防系統。

3.1 面部識別：物理特性精準匹配

人臉活體檢測技術的基礎功能是實現個體面部信息的識別，這就使得在目前的校園智能安防系統的建設中，面部識別成為一項重要的實現個體身份核驗的技術。一方面，學校管理人員能夠通過面部識別對于校園內的學生、教師以及其他工作人員的身份信息進行確認。在整個校園內人員面部信息采集的基礎上形成完整的面部資源信息庫，再來構建校園完善的人力資源管理系統，更好地在個體的跟蹤與定位中實現高效資源的優化配置。另一方面，校園內的學生以及工作人員在校園內開展各項工作的過程中，能夠通過個體面部信息的再次采集來實現身份檢驗，從而學校管理人員能夠基于技術優勢來對學生面部的物理特性進行精準匹配，更加精準地實現個體面部信息的采集與記錄，以此來警惕未登記信息的外來人員。同時，該技術的應用能夠改變傳統的紙質信息登記的過程，從而簡化申報審批流程，更好地提高校園內工作以及信息審批的工作效率，全面增強校園安防的信息化水平[7]。

3.2 視頻監控：動態行為數據分析

在傳統的校園安防信息系統中，主要是通過校門口相關人員的值班堅守以及攝像記錄的形式來構建整個校園的安防系統。這樣的安防系統所耗費的人力資源成本較高，其視頻監控記錄的內容校對/核查的工作量也相對較大，且受到視頻監控清晰度的影響，視頻監控所形成的個體行為與面部特征的提取在技術處理上存在一定的不足。而將智能化的人臉活體檢測技術應用到視頻監控中，則能夠對于整個校園內相關人員的身份信息及時記錄，其后期相關工作者若需要調取前期的視頻記錄，也能夠通過個體的身份信息進行查詢。另外，這種全天候、多角度、多方位的人臉活體識別技術的應用能夠通過高清化的傳感設備進行信息資料的傳輸，并且能夠基于技術來對影像中的個體行為以及動向進行實時分析，從而在動態的數據分析過程中實現信息的實時預警。

3.3 校園門禁：身份核實保障安全

當今校園內的人員組成較多，流動量較大，這就使得學校需要強化對于學校內部人員的出入管理來提高校園內部的安全屬性。校園門禁作為一種有效的身份核驗信息系統，通過門禁卡的識別來進行身份信息的記錄，但是門禁卡易遺失，對校園內人員的正常工作以及學習生活會產生較大影響[8]。人臉活體識別技術的應用，能夠有效地避免門禁卡遺失的問題。例如在疫情期間，校園內普遍實行封閉式管理，學生以及相關工作人員在出入校園時會受到一定阻礙如身份信息登記、體溫測量等。而人臉活體檢測技術的應用能夠通過面部識別以及紅外線體溫測量的形式來簡化出入流程，從而避免了校園內身份信息偽造、信息登記遺失錯漏等問題的發生。這種人臉活體檢測技術能夠應用于校園的宿舍樓、教學樓以及圖書館等區域的身份信息核查中，有利于推進校園安全管理工作的穩步開展。

3.4 智慧校園：人臉識別監測預警

智慧校園是一種基于信息化系統所形成的一站式的數字化校園系統，其能夠以物聯網技術為基礎形成一體化的應用與服務體系。在人臉活體檢測技術的應用下，學校能夠基于學生面部特征的提取來構建完善的智慧校園信息系統。例如，在目前的學生管理中，學校能夠基于校園內的人臉識別對于學生的日?；顒榆壽E進行全面的記錄，特別是在疫情防控期間，可以加強學生管理的工作。智慧校園系統能夠對于本校內基本人員的信息進行采集與記錄，也能夠通過實時監控對外來人員的行為進行密切關注。在如今智能安防系統的應用中，人臉活體檢測技術能夠通過紅外線探測來對于損害校園的行為進行檢測且及時發出信息預警，從而在這種邊界式的安防管理中切實保障校園內個體成員的安全，以新技術的優勢全面提升校園安全管理水平。

4 結束語

綜上所述，人臉活體技術作為一種光電一體化的個體物理特性識別系統，能夠通過多樣化的活體檢測技術與功能實現人體面部識別，從而在面部數據特征的檢測與匹配中更好地實現面部信息的采集與處理。在學校校園的智能化安防設計中，人臉識別技術能夠在面部識別、視頻監控、校園門禁以及智慧校園建設等方面實現廣泛的應用，從而更好地借用技術的優勢強化校園內人員管理，全面提高校園的智能安防水平。

參考文獻（References）：

[1] 皮家甜，楊杰之，楊琳希，彭明杰，鄧雄，趙立軍，唐萬梅，吳至友.基于多模態特征融合的輕量級人臉活體檢測方法[J].計算機應用，2020.10：1-8

[2] 陳凱.物聯網技術下校園智能安防系統設計[J].電子技術與軟件工程，2019.14：4-5

[3] 胡長玉.高校智能化安防系統建設研究[J].煙臺職業學院學報，2020.26（2）：56-59

[4] 顏健.基于特征融合與支持向量機的人臉活體檢測技術[J].數字技術與應用，2020.38（5）：46-47

[5] 李碩，高保忠.基于人工智能的高校安全平臺[J].信息技術與信息化，2020.3：152-154

[6] 馬思源，鄭涵，郭文.應用深度光學應變特征圖的人臉活體檢測[J].中國圖象圖形學報，2020.25（3）：618-628

[7] 湯之群.智能技術在客戶服務領域的應用和思考[J].中國金融電腦，2020.3：40-42

[8] 宛根訓，田青，朱紅徽，葛利軍.人臉識別應用活體檢測技術研究[J].中國安全防范技術與應用，2019.6：58-62