人脸活体检测技术在校园智能安防的应用综述

潘惠苹

摘  要： 人脸活体检测技术是一种人脸面部信息匹配与定位的生物识别技术，其能够根据摄像头采集的人脸信息进行检测与跟踪，以此来进行个体的身份信息识别。该技术在校园的智能安防建设中具有较高的应用价值。通过分析当前人脸活体检测技术的综合特征与优势，全面探究在校园智能安防中应用人脸活体检测技术的工作流程以及应用路径，以期推进我国校园智能安防应用水平的提高。

关键词： 人脸检测; 人脸活体检测技术; 校园安全; 智能安防

中图分类号：TP3          文献标识码：A     文章编号：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

我国的人脸识别技术在人工智能、机器制造、模型理论、视频图像处理等技术的集成下，已经朝着智能化、自动化、无人监督化的发展趋势发展，逐渐实现了核心技术应用水平的全面提高[1]。校园作为大量社会成员集聚的场所，人员身份相对多样，人脸识别技术的应用能夠有效地提升人员识别的效率。在当前的人脸活体技术的应用过程中，该技术能够基于大众面部生物特征的提取与识别来实现图像信息的匹配，从而更好地开展相应的人证检验、身份核验等相关的工作。

1 人脸活体检测技术的综合特征与优势

人脸活体检测技术是基于如今大数据以及云计算所形成的一项生物识别技术，其主要通过动作活体检测、静默活体检测、硬件辅助活体检测等模式来实现人脸生物特征的提取与识别[2]。该技术在社会应用的过程中，不会干扰社会成员的正常生活与工作，也不容易被个体察觉，其技术产品能够广泛地应用于司法、金融教育等领域，从而在自助式的一体化服务系统的运作中，用技术来全面拓展其社会价值。

1.1 操作简单，结果直观

基于人脸活体识别技术的应用，我国能够将该检测技术应用到各个行业中，其能够通过人脸图像信息的采集、提取与识别来构建完善的人脸信息系统，并且在人脸信息系统的应用中采用大众自助式的操作来实现相应的面部特征识别。这种形式能够在大众快捷化的应用中实现信息采集与整合，且操作简洁，能够提高信息搜集与整理的效率。另外，该技术在应用过程中，也能通过直观的数据呈现来反映个体的基本信息，信息直观，便于后期的数据分析与整理。

1.2 物理识别，人机交互

在目前的人脸活体检测中，其面部信息的采集主要通过人机交互的形式实现信息的采集与预处理。特别是在如今RGB摄像头设计与应用的过程中，用户能够通过摄像头实现人脸平面信息的提取，还能够通过系列的动作指令来进行整个面部的活体检测，例如通过“眨眨眼”、“张张嘴”、“点点头”等相关的动作指令来防止人脸信息平面化的片面采集。并且在这种随机的动作指令中，用户也能够避免采用照片切换、视频回放等形式形成虚假信息是采集[3]。

1.3 光电一体，应用多样

人脸活体检测技术能够基于一定的光电条件实现人脸信息的采集。其中，动作活体检测以及静默活体检测会受到光线等外部因素的影响，硬件设备辅助活体检测能够在硬件设备的辅助下创设良好的光电环境来进行信息的采集与检测。可以说，目前的人脸活体检测技术主要是在光电技术的支撑下实现的，并且其应用模式多样，能够通过多样化的采集手段获得必要的信息。

2 人脸活体检测技术在校园智能安防应用的工作流程

人脸活体检测技术在应用的过程中，需要基于一定的工作原理与流程来开展相应的图像信息采集与处理工作。在校园智能安防系统的建设中，主要基于图像采集、信息预处理、特征提取与识别、信息匹配与检测对比等流程来完成整个人脸信息的采集与比对工作，从而在精准化的识别中提高信息识别效率，强化校园内信息系统的管理。

2.1 人脸图像采集与特征检测

人脸图像采集，是人脸活体检测技术的基础性工作。在目前校园智能安防系统的建设中，活体检测技术是通过个体的面部生物学特性来进行面部信息的采集，以此为基础，形成相应的面部图像，进而通过社会群体面部图像的采集构建完善的人脸数据资源库[4]。一方面，人脸的生物学特性主要是基于个体脸部的新陈代谢、内环境稳态以及人脸的应激性行为来呈现的，而活体检测技术能够在图像采集的过程中对于个体的此类生物学属性进行捕捉，从而基于个体表面所形成的生物学特征来形成其图像数据采集库。另一方面，在图像采集的过程中，人脸活体检测技术能够对于人脸的热辐射物理特性、神态以及情感变化等生命特征进行抓取，以此来通过生命特征的监测反映个体内部特征，从而在凸显的采集与特征检测中对于图像资源进行处理。可以说，这种人脸图像采集技术的运行效率高，使用成本较低，且能够24小时不间断应用，在智能安防的应用中具有较高的社会价值。

2.2 人脸图像数据信息预处理

在进行了校园内成员人脸图像信息的采集之后，需要对数据库中人脸图像信息做预处理，因为采集到的图像信息网络受到外界客观环境的影响，其图像的噪声相对较高，这就需要通过灰度的调解等进行图像特征的凸显性处理。在这个过程中，需要经过直方图均衡、灰度拉升、维纳滤波、锐化滤波以及像素归一化处理[5]。例如，在图像的直方图均衡化的过程中，其能够将不同背景环境中捕捉到的人物面部的色块进行处理，从而在图像的灰度均衡化处理中调整不同图像的昏暗程度，同时也能消除肤色差异，降低外界环境以及肤色对于个体面部特征提取的影响。可以说，在目前的人脸图像的预处理中，主要是基于一种降噪的技术处理来实现校园内人员面部特征的凸显，更好地实现采集到的面部信息的高质量呈现。

2.3 人脸图像数据提取与识别

人脸图像的数据提取与识别是人脸活体检测技术的关键环节，其主要是基于一种图像的关键特征的提取来实现相应的信息识别。例如在眼睛部位的特征提取中，我们能够基于眼睛的开合程度以及眼部周围的肌肉特征进行特征提取，并且针对眼部眼球的凸起程度预估个体是否戴眼镜以及戴眼镜的时间长短等。目前校园内的人员结构复杂，不仅包括学生以及相关的教职人员，还包括其他的建筑施工人员，商场售卖人员等，若在校园遇到特殊的人员伤害等安全事故时，人脸活体识别技术能够对于校园内的可疑人员进行面部特征的抓取，从而更好地用技术分析手段辅助完成校园的人员识别工作。

2.4 人脸活体图像匹配与检测

在经过了人脸活体信息的采集与特征凸显处理之后，人脸活体检测技术能够在应用的过程中通过后期凸显采集与之前的图像信息进行比对，从而在比对中针对面部的各个特征点的信息进行全面分析，以此来实现相应人脸活体图像的匹配与检测。例如在目前的多模生物认证系统、眨眼检测技术的应用中，主要通过人脸、唇动、眼睛闭合程度等方面进行全面的活体图像检测，从而在数据库的比对中进行人脸图像的识别与匹配，以此来完成整个人脸活体检测的过程[6]。在这个过程中，学校管理人员能够在校园内完善各类成员的身份信息，从而在校园的进出与管理中用技术优势实现身份证明的核验与比对，构建完善的图像信息采集系统，以此来打造优质智慧校园信息系统，全面提升校园内的安全属性。

3 人脸活体检测技术在校园智能安防的应用路径探究

在人脸活体技术的应用过程中，学校需要针对其图像识别的基本流程与工作原理来完成校园内成员的信息采集与处理工作，并且学校在校园智能安防系统的建设中，需要通过多个子系统的连接来实现智能安防应用水平的全面提升，这就需要在构建智慧校园的过程，在面部识别、视频监控、校园门禁的建设中实现人脸活体检测技术的应用，从而更好地打造智慧化、信息化、高效化、安全化的校园安防系统。

3.1 面部识别：物理特性精准匹配

人脸活体检测技术的基础功能是实现个体面部信息的识别，这就使得在目前的校园智能安防系统的建设中，面部识别成为一项重要的实现个体身份核验的技术。一方面，学校管理人员能够通过面部识别对于校园内的学生、教师以及其他工作人员的身份信息进行确认。在整个校园内人员面部信息采集的基础上形成完整的面部资源信息库，再来构建校园完善的人力资源管理系统，更好地在个体的跟踪与定位中实现高效资源的优化配置。另一方面，校园内的学生以及工作人员在校园内开展各项工作的过程中，能够通过个体面部信息的再次采集来实现身份检验，从而学校管理人员能够基于技术优势来对学生面部的物理特性进行精准匹配，更加精准地实现个体面部信息的采集与记录，以此来警惕未登记信息的外来人员。同时，该技术的应用能够改变传统的纸质信息登记的过程，从而简化申报审批流程，更好地提高校园内工作以及信息审批的工作效率，全面增强校园安防的信息化水平[7]。

3.2 视频监控：动态行为数据分析

在传统的校园安防信息系统中，主要是通过校门口相关人员的值班坚守以及摄像记录的形式来构建整个校园的安防系统。这样的安防系统所耗费的人力资源成本较高，其视频监控记录的内容校对/核查的工作量也相对较大，且受到视频监控清晰度的影响，视频监控所形成的个体行为与面部特征的提取在技术处理上存在一定的不足。而将智能化的人脸活体检测技术应用到视频监控中，则能够对于整个校园内相关人员的身份信息及时记录，其后期相关工作者若需要调取前期的视频记录，也能够通过个体的身份信息进行查询。另外，这种全天候、多角度、多方位的人脸活体识别技术的应用能够通过高清化的传感设备进行信息资料的传输，并且能够基于技术来对影像中的个体行为以及动向进行实时分析，从而在动态的数据分析过程中实现信息的实时预警。

3.3 校园门禁：身份核实保障安全

当今校园内的人员组成较多，流动量较大，这就使得学校需要强化对于学校内部人员的出入管理来提高校园内部的安全属性。校园门禁作为一种有效的身份核驗信息系统，通过门禁卡的识别来进行身份信息的记录，但是门禁卡易遗失，对校园内人员的正常工作以及学习生活会产生较大影响[8]。人脸活体识别技术的应用，能够有效地避免门禁卡遗失的问题。例如在疫情期间，校园内普遍实行封闭式管理，学生以及相关工作人员在出入校园时会受到一定阻碍如身份信息登记、体温测量等。而人脸活体检测技术的应用能够通过面部识别以及红外线体温测量的形式来简化出入流程，从而避免了校园内身份信息伪造、信息登记遗失错漏等问题的发生。这种人脸活体检测技术能够应用于校园的宿舍楼、教学楼以及图书馆等区域的身份信息核查中，有利于推进校园安全管理工作的稳步开展。

3.4 智慧校园：人脸识别监测预警

智慧校园是一种基于信息化系统所形成的一站式的数字化校园系统，其能够以物联网技术为基础形成一体化的应用与服务体系。在人脸活体检测技术的应用下，学校能够基于学生面部特征的提取来构建完善的智慧校园信息系统。例如，在目前的学生管理中，学校能够基于校园内的人脸识别对于学生的日常活动轨迹进行全面的记录，特别是在疫情防控期间，可以加强学生管理的工作。智慧校园系统能够对于本校内基本人员的信息进行采集与记录，也能够通过实时监控对外来人员的行为进行密切关注。在如今智能安防系统的应用中，人脸活体检测技术能够通过红外线探测来对于损害校園的行为进行检测且及时发出信息预警，从而在这种边界式的安防管理中切实保障校园内个体成员的安全，以新技术的优势全面提升校园安全管理水平。

4 结束语

综上所述，人脸活体技术作为一种光电一体化的个体物理特性识别系统，能够通过多样化的活体检测技术与功能实现人体面部识别，从而在面部数据特征的检测与匹配中更好地实现面部信息的采集与处理。在学校校园的智能化安防设计中，人脸识别技术能够在面部识别、视频监控、校园门禁以及智慧校园建设等方面实现广泛的应用，从而更好地借用技术的优势强化校园内人员管理，全面提高校园的智能安防水平。

参考文献（References）：

[1] 皮家甜，杨杰之，杨琳希，彭明杰，邓雄，赵立军，唐万梅，吴至友.基于多模态特征融合的轻量级人脸活体检测方法[J].计算机应用，2020.10：1-8

[2] 陈凯.物联网技术下校园智能安防系统设计[J].电子技术与软件工程，2019.14：4-5

[3] 胡长玉.高校智能化安防系统建设研究[J].烟台职业学院学报，2020.26（2）：56-59

[4] 颜健.基于特征融合与支持向量机的人脸活体检测技术[J].数字技术与应用，2020.38（5）：46-47

[5] 李硕，高保忠.基于人工智能的高校安全平台[J].信息技术与信息化，2020.3：152-154

[6] 马思源，郑涵，郭文.应用深度光学应变特征图的人脸活体检测[J].中国图象图形学报，2020.25（3）：618-628

[7] 汤之群.智能技术在客户服务领域的应用和思考[J].中国金融电脑，2020.3：40-42

[8] 宛根训，田青，朱红徽，葛利军.人脸识别应用活体检测技术研究[J].中国安全防范技术与应用，2019.6：58-62