校园人脸识别应用系统设计

一、需求分析

随着经济的发展，社会开放程度的提高，社会上的一些违法犯罪事件也日渐影响到学校校园。如何建立一个安全的校园环境，保障师生的学习、校园生活安全一直是教育部门和社会各界关注的焦点。特别是中小学校、幼儿园的校园安全建设尤其重要，中小学校师生均属于安全防卫能力较弱的群体，大部分中小学生尚未成年，防范意识和自我保护能力比较弱。中小学校园安全问题，维系着社会的稳定，牵动着家庭的幸福，已成为全社会密切关注的话题，直接影响到和谐社会的建设。

据社会调查显示，造成中小学校安全事故发生的原因，很大一部分是由外来的侵害造成的，包括冒领接走、被绑架和学生外出活动伤害等等。针对以上事故原因，可以通过加强学生接送管理、校门进出人员管理、宿舍人员出入管理等来改善和避免。

首先是解决小学或幼儿园学校在接送孩子环节存在的隐患，目前可能发生的情况是，外来人员乘家长接孩子时人多混进校园内，校方只认接送卡不认人，外来人员拿着捡到或偷来的接送卡将孩子冒领；有的是别有用心的亲戚或熟人骗领孩子，教师并不知道来领孩子的亲戚是否已得到家长的授权，因此种种造成了学生的伤害绑架等事故。为防止冒领的发生，就要保证学校能识别出接孩子的家长是”真实家长”，或者来领孩子的是”真实家长”所授权的人员。

再一个是加强校门看守和学生宿舍出入人员的有效管理，目前大多采取的是来访、出入登记的方式，外来人员提供虚件或事由就可进入校园，学生出入校门或宿舍也多采取人工看管方式，有少数学校也采用了智能IC卡系统等管理手段，但智能卡”只认卡不认人”的缺陷并不能给学校带来真正有效的安全管理，冒用卡片进入校园或学生宿舍的事故时有发生。杜绝此类情况就要保证进入校园、宿舍的人员身份得到验证，校方可实时掌握到出入人员的身份信息。

人脸识别技术具有识别的性，身份鉴定不可仿冒，能很好地解决以上学校在安全管理方面存在的问题，为学生营造健康、安全的校园环境，这一生物识别技术的应用正在成为校园安全建设的新动向。

二、设计目标

1、将人脸面相作为进出校门及校内各场所的身份鉴别条件，身份不符者门禁装置拒绝通行。

2、采用人脸面相作为家长接送学生的身份鉴别条件。对家长进行人脸识别成功后，系统自动调出相对应学生的资料，达到家长与学生对应匹配。教师核对无误将学生交送给家长。

3、扩展的系统能通过互联网或电信网络，将代接学生的人员面相发送给已登记家长进行确认，系统接收到家长远程密钥授权，自动调出学生资料进行匹配，并留存记录以备查询。

4、能提供人脸识别门禁出入人员信息的管理平台，按不同权限对数据库进行操作，并可提供查询门禁记录、数据备份和数据打印输出等功能。

5、能通过网络实现人脸识别数据的传输、远程访问和远程系统维护。

三、应用设计

3.1 系统拓扑结构

3.2 功能设计

1、人脸采集和识别：通过识别终端采集人员的脸部信息，与数据库中的模板进行比对识别；

2、系统参数设置：对人员统一授权，管理方便，可进行用户注册、授权、修改、删除及人脸建模、重新建模等用户管理操作；

3、数据库存储和管理：系统设定的参数、人脸模板信息和所有开门记录都被保存于数据库中并进行自动备份，并且管理者可以根据需要，对所有资料进行汇总、编辑、拟制多种门禁管理报表；

4、实时状态监控：系统可以对所有连接的门控装置的状态(门状态、锁状态、报警状态等)进行实时监控；

5、日志记录信息管理功能：系统管理员可应用本系统管理控制软件进行查询、导出和删除等日志记录信息管理操作；

6、人机界面显示功能：显示、触摸屏幕操作图文提示菜单，声音提示，系统提供中英文显示语言实时切换；

7、人脸识别设备低功耗节能控制功能：当现场识读设备连续一段时间内无识别卡、触摸屏操作、人靠近时，系统启动进入低功耗节能工作状态；

8、多台终端数据库同步(联网系统)：多台终端联网工作时，采用同一个数据库，实现独立控制，集中管理模式；

9、远程信息发送功能：可选择将当前识别者的面相以图片的形式发送给指定的人员。图片可通过或电脑浏览，使代人接送学生的人员必须经过家长确认。

10、学生到达或离开学校时通过人脸识别门禁，系统可将识别的信息发送给家长，通过网络，家长可随时了解学生的行踪；

11、系统可扩展：除人脸识别外，可扩展连接智能卡识读设备，实现人脸与智能卡的多重验证；

12、记录信息：系统能记录识别信息，并且记录系统自检信息；

13、人脸识别终端具有多种报警功能：系统具有识别超时报警、防撬报警、消防报警等多种报警信号；

14、自学习功能：系统可设置动态地更新数据库中用户的头像，从而保证在用户的人脸及环境的变化下仍然能够快速正确地识别；

15、辅助存贮功能：人脸识别终端可扩展容量存储卡，设备损坏时可取出存储卡备份数据；

16、完全脱机运行：识别模板的录入和功能设置等，都可以直接通过识别终端操作完成。

17、以太网组网：终端通过以太网与管理PC进行组网，可远程联机。

3.3 人脸识别流程示意图

3.4 系统简介

人脸识别校园管理系统，采用行业领先的人脸识别技术，分析人脸特征，作为身份识别的依据，为学校的门禁管理、宿舍通行管理、小学幼儿园学生接送管理提供安全、便捷的系统解决方案。

人脸注册：先在终端注册人脸模板。

人脸检测：当人站到终端前时，自动检测到人脸并进行一对多人脸识别。

按钮/刷卡：在触控键盘中输入ID号码或在读卡区刷卡，进行一对一人脸识别。

人脸识别：将当前人脸与数据库中已注册的人脸模板进行检索比对。

门禁控制：识别出当前人员身份，通过门禁控制器打开电控门锁，允许当前人员开门。

本地数据管理：人脸识别终端与管理电脑通过TCP/IP网络连接，使用浏览器打开门禁管理Web，设置终端参数，管理用户资料、门禁记录等数据。

远程数据管理：通过网络路由器等设备将人脸识别终端连接到互联网，互联网中的远程计算机同样可以设置终端参数，管理用户资料、门禁记录等数据。

3.5 场景应用

3.5.1 学校门禁应用

在学校各个大门的人行通道安装人脸识别门禁终端，连接电控锁控制人行通道门的开、关。所有校内师生及工作人员都必须进行人脸面相的登记，进入学校时必须进行人脸识别，人脸识别成功后才能开门进入校内。

对于实行封闭式管理的学校，在学校各个大门内侧安装人脸识别门禁终端，平时只有教师或工作人员才有此门禁终端的开门权限，当有学生需外出时凭老师批准的外出申请条开通出门权限。周末或节假日允许学生自由出入的学校，可以对出门识别终端进行节假日或星期天开放所有出门权限的设置。

3.5.2学校宿舍管理应用

在每个宿舍楼安装人脸识别终端，也可根据实际的应用需求在楼层、宿舍安装。学生进入宿舍楼必须进行人脸识别验证，人脸识别成功后才可以开门，宿舍互访的学生，可凭证件在宿舍楼管理处进行临时性的人脸面相授权，临时性的人脸面相在验证成功一次后失效，以使学生只能在自己宿舍所在楼自由出入，保证学生宿舍的安全。

宿舍楼的人脸识别管理系统有简单的考勤功能，能记录和统计人脸识别数据，根据人脸识别记录可以查询到某个学生的进入时间等信息，方便学校的住宿管理。还可以设置人脸识别宿舍管理系统的开门时间段，非就寝时间不允许进出宿舍楼。

3.5.3 学生家长身份验证应用

对于小学或幼儿园，学生放学一般都由家长来接送回家，放学后负责交送学生的教师配备人脸识别身份验证无线终端，对前来接送学生的家长进行身份验证，人脸识别成功后无线终端调取该家长对应的学生信息，教师核对资料与图片是否相符，准确无误后将相应的学生交给家长，如果识别不成功无线终端发送告警信号到学校保卫部门，通知管理人员进行核实处理。

人脸识别家长身份验证系统可以将一个学生与多个家长进行绑定登记，也可以将一个家长与多个学生进行绑定登记，人脸识别成功后系统调出相应的学生，家长只能接送与自己绑定的学生。如果已绑定登记的家长因为有事临时指派他人来接送自己孩子的，教师使用验证终端对临时接送人进行面相抓拍，系统通过或互联网将此人面相照片发送给家长，家长核对照片确认是自己指派的人员后，通过短信或人脸识别电脑软件远程对学校的人脸识别系统进行授权，验证终端调出相应学生资料，教师核实后交送学生。如果家长发现来接孩子的不是自己指派的人员，通过短信或人脸识别电脑软件远程发送信息，学校人脸识别系统告警通知保卫部门进行相应处理，防止冒领学生情况的发生。

3.5.4 学生防逃课系统应用

对于高校，学生逃课是让老师头疼的事，由于高校学生上课的特殊方式，使传统的花名册点名方式形同虚设，并不能有效防止学生的逃课行为。人脸识别技术可解决这一问题，将学生的面相注册到系统模板库，系统可根据上课的考勤时间进行设置，在正常上课开始前，通过软件平台教师启动人脸识别点名系统，系统自动将当前课堂的学生出勤情况进行统计，以报表或图形化的界面显示，使学生出勤情况一目了然，并且人脸识别能杜绝顶替出勤情况的发生。

系统还可以设置为实时检测模式，在上课时间段内循环地检测识别人脸，防止学生上课中途退堂。实时检测模式还可以用于防止学生课间不注意听讲，当学生人脸离开座位或低头打瞌睡时，系统通过管理平台将该学生信息反应到软件平台以便教师及时提醒，或系统直接输出信号到语音等系统自动提示。通过对人脸识别阈值和识别规则的设置，学生听讲时正常的小范围挪动脸部并不会触发系统检测提示。