人臉識別門禁系統(tǒng)在實驗室管理中應(yīng)用

前言：想要寫出一篇引人入勝的文章？我們特意為您整理了人臉識別門禁系統(tǒng)在實驗室管理中應(yīng)用范文，希望能給你帶來靈感和參考，敬請閱讀。

摘要：實驗室是高校進(jìn)行實驗教學(xué)和科學(xué)研究的重要場所。實驗室安全對整個學(xué)校的安全和穩(wěn)定至關(guān)重要，是建設(shè)平安校園、構(gòu)建和諧社會的重要內(nèi)容。針對高校實驗室眾多，安全要求高，開放管理難度大等特點，設(shè)計了基于人臉識別技術(shù)的實驗室門禁系統(tǒng)，借用該系統(tǒng)智能監(jiān)控、風(fēng)險預(yù)警、數(shù)據(jù)統(tǒng)計等優(yōu)勢實現(xiàn)高校實驗室的智能化管理，打造多維、動態(tài)、實時的實驗室安全管理體系，提高了實驗室的管理效率，更好的為高校教學(xué)、實驗、科研服務(wù)。

關(guān)鍵詞：人臉識別；門禁系統(tǒng)；實驗室

總書記指出，“沒有信息化就沒有現(xiàn)代化”。2014年全國教育會議上將全國教育的目標(biāo)確定為“深化教育領(lǐng)域綜合改革，加快推進(jìn)教育治理體系和治理能力現(xiàn)代化”，這是教育領(lǐng)域全民落實中央決策部署，適應(yīng)新時代教育形勢的一次重大理論和實踐調(diào)整。近年來，隨著《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011-2020）》的頒布和實施，各高校都加快了教育信息化建設(shè)的步伐。實驗教學(xué)作為提升學(xué)生實踐能力的重要抓手，已然成為高校日常教學(xué)中必不可少的一環(huán)。但實際情況是，高校在日常的實驗室管理中由于實驗設(shè)備、場地、時間等因素限制導(dǎo)致實踐教學(xué)資源未得到充分利用，實踐效果并不理想。就如筆者所在的高校，實驗室的出入實行紙質(zhì)登記，不僅流程繁瑣，而且受到實驗室管理老師工作時間的限制，不利于實驗室的充分利用。因此在高校實驗室的管理和建設(shè)中引入信息化手段，開展實驗室智能管理就顯得尤為必要。借用先進(jìn)的信息技術(shù)，實行實驗室開放管理，將師生的課余時間和實驗室資源利用充分融合，最大限度的發(fā)揮實驗室功能，推動實踐教學(xué)的開展和學(xué)生實踐能力的提升。

1人臉識別門禁系統(tǒng)概述

1.1人臉識別門禁系統(tǒng)的概念

人臉識別技術(shù)采用獨有的“3D結(jié)構(gòu)光人臉識別算法”與具有強(qiáng)大GPU運行能力的服務(wù)器完美結(jié)合，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)。其借助攝像機(jī)或攝像頭采集含有人臉的圖像或視頻流并對檢測到的人臉進(jìn)行臉部識別的一系列相關(guān)技術(shù)，包括人臉圖像采集、人臉定位、人臉識別預(yù)處理、記憶存儲和比對辨識，從而達(dá)到識別不同人員身份的目的。而人臉識別門禁系統(tǒng)就是把人臉識別技術(shù)和電子門禁相結(jié)合，通過人臉識別驗證通行人員身份，從而開啟門禁的一種管理系統(tǒng)。

1.2人臉識別門禁系統(tǒng)的特點

1.2.1唯一性：每個人的面部特征都具有獨一性，無法復(fù)制仿冒，因此安全性更高。1.2.2自然性：相比于指紋、視網(wǎng)膜、虹膜、基因等生物特征，利用人臉特征進(jìn)行身份驗證具有自然、直接、友好、便捷的特點，更易為用戶所接受。[1]1.2.3簡單方便：無需攜帶門禁卡,識別速度快，操作簡單便捷。1.2.4非接觸性：無需接觸設(shè)備，不用擔(dān)心病毒的接觸性傳染，既衛(wèi)生又安全。

2人臉識別門禁系統(tǒng)的組成和工作原理

2.1人臉識別門禁系統(tǒng)的組成人臉識別門禁系統(tǒng)由硬件設(shè)備(人臉識別終端、門禁控制器、電磁鎖)、控制管理軟件(人臉識別實時監(jiān)控、人臉識別門禁考勤管理系統(tǒng))組成。

2.2人臉識別門禁系統(tǒng)工作方式

2.2.1后端比較。前端人臉設(shè)備或攝像頭在捕捉到人像數(shù)據(jù)后傳送到后端服務(wù)器，由后端服務(wù)器經(jīng)過人臉?biāo)阉?，找到對?yīng)的人員信息，再將開門指令傳回前端人臉設(shè)備或門禁控制器。2.2.2前端比較。服務(wù)器將授權(quán)通行人員人像信息提前發(fā)送到人臉識別設(shè)備，此時前端識別設(shè)備不再需要將捕捉到的人像傳送到服務(wù)器，相較于后端比較方式對網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性要求低，在網(wǎng)絡(luò)或服務(wù)器短時間故障時依舊可以完成人臉識別工作，缺點是由于運算能力受限，人臉庫不能太大，一般在5千-1萬。

2.3人臉識別門禁系統(tǒng)工作原理

當(dāng)通行人員進(jìn)入動態(tài)人臉識別區(qū)域時，系統(tǒng)將自動識別該人員，并從人臉識別面板機(jī)的視頻流中截取一張人臉圖像，將截取到的人臉圖像與數(shù)據(jù)庫中的授權(quán)通行人員人臉照片進(jìn)行比對分析。當(dāng)通行人員的人臉圖像與系統(tǒng)人臉庫的人臉照片相似度達(dá)到一定的閥值時，人臉識別面板機(jī)則會認(rèn)為比對通過，然后通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送開門指令至人臉識別面板機(jī)，由其控制門禁開啟；而當(dāng)無法從系統(tǒng)人臉庫中找到一定閥值的人臉照片時，則會認(rèn)為比對不通過，此時不會發(fā)起開門指令。無論人臉比對結(jié)果為授權(quán)用戶或非授權(quán)用戶，系統(tǒng)都會在數(shù)據(jù)庫中記錄使用者的人臉信息及其他相關(guān)信息，便于后期追蹤查找。人臉識別門禁系統(tǒng)有兩種工作模式：2.3.1工作模式-繼電器模式該工作模式適用于已經(jīng)安裝門禁控制系統(tǒng)的實驗室。當(dāng)人臉識別成功后，人臉識別設(shè)備通過繼電器觸發(fā)第三方門禁控制器打開門禁，且后臺管理軟件可對門禁權(quán)限、出入人員考勤進(jìn)行管理。2.3.2工作模式-韋根模式該模式同樣適用于已經(jīng)安裝門禁控制系統(tǒng)的實驗室。當(dāng)人臉識別成功后，人臉識別設(shè)備通過韋根輸出觸發(fā)第三方門禁控制器打開門禁，且后臺管理軟件可對門禁權(quán)限、出入人員考勤進(jìn)行管理。

3人臉識別門禁系統(tǒng)在高校實驗室管理中的應(yīng)用

3.1人臉識別前端設(shè)計，實行智能化監(jiān)控，提升風(fēng)險預(yù)警能力

該系統(tǒng)為每個實驗室入口部署人臉識別面板機(jī)以實現(xiàn)人臉識別門禁系統(tǒng)的應(yīng)用。在設(shè)計中，人臉識別面板機(jī)集人臉圖像采集、識別、結(jié)果顯示、門禁控制等功能應(yīng)用為一體，主要由高清視頻攝像頭、液晶觸控顯示屏、處理主機(jī)等部件組成。該設(shè)備作為整個門禁系統(tǒng)的核心設(shè)備，其主要功能包括白名單識別、人臉檢測、活體檢測、門禁控制、人員管理、數(shù)據(jù)管理和安全管控。首先將人員信息提前錄入系統(tǒng)，形成人像信息庫，當(dāng)有人通行時，人臉識別設(shè)備現(xiàn)場采集人像信息，將其與人臉庫中的信息進(jìn)行比對，即1:N的驗證，如果信息能正確匹配，則通過驗證。其次借助人臉識別設(shè)備在連續(xù)抓拍的圖片中準(zhǔn)確定位人臉位置，其具有人臉圖像質(zhì)量評價、圖像檢測及標(biāo)準(zhǔn)化剪裁功能，當(dāng)質(zhì)量分值過低時系統(tǒng)拒絕錄入，保證數(shù)據(jù)的可靠性，提高驗證精度，而且該設(shè)備能有效分辨高清照片、PS、三維模型或換臉等仿冒欺詐手段。而當(dāng)身份驗證通過后，設(shè)備向電磁鎖發(fā)送開門信息，門禁自動開啟，具有超高安全保障性。再者，系統(tǒng)單機(jī)版可直接在設(shè)備上實現(xiàn)人員信息增刪改查，實現(xiàn)通行人員管理，且可通過USB接口直接導(dǎo)出所需的通行記錄，方便進(jìn)行通行數(shù)據(jù)整理。最后，該系統(tǒng)還可以接入門鎖、門鈴、消防信號等外部接口，為實驗室提供全方位的安全管控。

3.2非接觸性操作，簡化通行手續(xù)

有別于傳統(tǒng)的人力管理，利用人臉識別門禁系統(tǒng)進(jìn)行實驗室信息化管理，通過事先錄入系統(tǒng)的人像信息，經(jīng)過實驗室老師授權(quán)，就可以在約定的時間內(nèi)進(jìn)入實驗室開展實驗，免去了學(xué)生需要去實驗室管理辦公室登記領(lǐng)還鑰匙的繁瑣手續(xù)。3.2.1實驗室用戶通行工作流程。當(dāng)所有系統(tǒng)設(shè)備部署完畢后，系統(tǒng)的操作人員則需要采集學(xué)生及其他用戶的個人信息及人臉照片并將其錄入至平臺服務(wù)器，當(dāng)用戶數(shù)據(jù)錄入完畢后，管理服務(wù)器將會通過局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)自動同步學(xué)生數(shù)據(jù)至前端各臺人臉識別面板機(jī)，人臉識別面板機(jī)同步獲取名單后即可實現(xiàn)通行用戶的人臉比對分析并結(jié)合授權(quán)的通行時間做出開門行為、同時生成通行記錄。3.2.2實驗室訪客通行工作流程。來訪客人在經(jīng)許可進(jìn)入的情況下，提供其個人人臉照片至實驗室管理人員，管理人員將來訪客人的人臉照片錄入至系統(tǒng)后臺并完善其身份信息，同時賦予臨時通行權(quán)限。當(dāng)來訪客人在獲得通行權(quán)限后即可實現(xiàn)刷臉開門，其通行流程與實驗室用戶通行一致。

3.3一鍵開啟和遠(yuǎn)程關(guān)閉功能

當(dāng)前的門禁系統(tǒng)雖然采用“斷電開”模式，可以在遭遇火警等突發(fā)情況，需要緊急疏散學(xué)生時通過切斷電源開啟所有的門禁，但是必須要求管理人員去往電源總閘處關(guān)閉電源，費時又不便捷。而人臉識別門禁系統(tǒng)可通過系統(tǒng)后臺遠(yuǎn)程實現(xiàn)一鍵開啟，此時所有的門禁系統(tǒng)都會自動打開，方便師生快速逃生，保障了人員安全。此外，可以通過系統(tǒng)后臺實時查看實驗室門禁情況，一旦非正常開啟時，可通過系統(tǒng)遠(yuǎn)程關(guān)閉門禁，打破了現(xiàn)有門禁需要管理人員現(xiàn)場關(guān)閉的壁壘，在方便了實驗室管理的同時，也極大的增強(qiáng)了實驗室的安全性。除了系統(tǒng)自身的安防功能以外，通過智能門禁+網(wǎng)絡(luò)+消防系統(tǒng)還可以構(gòu)建消防聯(lián)動系統(tǒng)，實現(xiàn)災(zāi)害時聯(lián)動報警。

3.4構(gòu)建智慧校園綜合駕駛艙

通過人臉識別系統(tǒng)將師生使用實驗室頻次、時間等數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計，并將所有的通行和非法通行數(shù)據(jù)、訪客數(shù)據(jù)、陌生人數(shù)據(jù)、告警數(shù)據(jù)等進(jìn)行整合分析，便于高校借助此項統(tǒng)計開展大數(shù)據(jù)分析，為實驗室管理和智慧化建設(shè)提供數(shù)據(jù)支撐。

4結(jié)論

人臉識別門禁系統(tǒng)是一種全新的智能化系統(tǒng)，它克服了目前單一電子門禁系統(tǒng)的局限性，把先進(jìn)的人臉識別技術(shù)、攝像監(jiān)控和門禁控制器有效的結(jié)合起來，從而實現(xiàn)信息化技術(shù)和實驗室管理的融合創(chuàng)新，簡化了實驗室的管理流程，提升了實驗室的管理效率。同時，運用人臉識別門禁系統(tǒng)，打破了時間和人員壁壘，實現(xiàn)實驗室的開放化管理，有助于實驗資源的充分利用，極大的提高了實驗室的使用效率。應(yīng)用人臉識別門禁系統(tǒng)在提升實驗室安防功能的同時也為教師的教學(xué)和科研提供了安全和便捷，在實驗室智能化管理和高校信息化建設(shè)中具有巨大的應(yīng)用價值。

參考文獻(xiàn)

[1]孫鋒申.人臉識別技術(shù)的門禁系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J].電子產(chǎn)品世界，2011（10）：43-45.

作者:許力文 單位:江蘇開放大學(xué)商學(xué)院