校园人脸识别安全系统项目解决方案4438.docx
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校园人脸识别安全系统项目解决方案4438
一、前言.....................................................-1-
二、需求分析.................................................-2-
三、方案设计遵循标准和原则...................................-3-
3.1设计依据..................................................-3-
3.2设计目标..................................................-4-
3.3设计原则..................................................-4-
3.4设计思想..................................................-5-
四、技术概述.................................................-5-
4.1关于人脸识别技术..........................................-5-
4.2人脸识别技术原理..........................................-6-
4.3人脸识别技术特点..........................................-6-
4.4人脸识别应用于身份鉴别的优势..............................-6-
五、方案设计.................................................-9-
5.1系统拓扑结构..............................................-9-
5.2系统建设目标.............................................-10-
5.3系统功能设计.............................................-11-
5.4人脸识别流程示意图.......................................-13-
5.5人脸识别终端设备.........................................-13-
5.6系统管理平台.............................................-15-
5.7系统使用简介.............................................-16-
5.8应用设计.................................................-17-
六、培训计划................................................-20-
6.1培训内容...............................................-20-
6.2培训安排...............................................-20-
6.3培训实施方法...........................................-20-
七、技术支持................................................-20-
一、前言
人脸识别技术的研究始于20世纪60年代末期。
20世
纪90年代后期以来,一些商业性的人脸识别系统逐渐进入
市场,但是,这些技术和系统离实用化都有一定距离,性能
和准确率也有待提高。
美国遭遇恐怖袭击后,这一技术引起了广泛关注。
作为
非常容易隐蔽使用的识别技术,人脸识别逐渐成为国际反恐
和安全防范最重要的手段之一。
近年来,人脸识别在中国的
市场,也经历着迅速的发展,而且发展的脚步也越来越快。
主要原因为:
1、科技的进步
国际上,美国标准与技术研究院(NIST)举办的Face
RecognitionVendorTest2006,通过大规模的人脸数据测试表
明,当今世界上人脸识别方法的识别精度比2002年的
FRVT2002至少提高了一个数量级(10倍),而对于高清晰,
高质量人脸图像识别,机器的识别精度几乎达到100%。
在
我国,近年来科技界和社会各个方面都认识到人脸识别技术
的重要性,国家政策对人脸识别技术研究给予了很大支持,
使得我国人脸识别技术也得到了迅速的发展。
2、应用需求的增加
越来越趋向于高科技的犯罪手段使得人们对各种场合
的安全机制要求也近乎苛刻,各种应用需求不断涌现。
人脸
识别市场的快速发展一方面归功于生物识别需求的多元化,
另一方面则是由于人脸识别技术的进步。
从需求上来说,除
-1-
了传统的考勤、门禁等应用外,视频监控环境下的身份识别
正成为一种迫切的需求,即在一个较复杂的场景中,在较远
的距离就识别出特定的人,这显然是其它生物识别方法所欠
缺的,而人脸识别却是一个极佳的选择。
二、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
-2-
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
供虚假证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唯一性,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。
三、方案设计遵循标准和原则
3.5设计依据
本方案设计遵循GA/T497-2009《中华人民共和国公共安
全行业标准》。
方案中所涉及产品的设计生产、安装调试等
参照以下相关文件及标准:
《中华人民共和国安全防范行业标准》GA/T74-94
《建筑智能化系统工程设计管理暂行规定》建设部
《民用建筑电气设计规范》(JGJ/T16-92)
《智能建筑设计标准》(DBJ08-4-95)
-3-
《建筑和建筑群综合布线工程设计规范》中国工程建设
标准协会
3.6设计目标
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。
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。
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。
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。
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。
3.7设计原则
先进性:
系统采用国际、国内的通行的先进技术,适应
时代发展的需要。
成熟性:
以实用为原则采用成熟的经过工程检验的先进
技术和产品。
方案设计中所选用的产品均经过严格的质量检
验和成功的工程应用实例。
-4-
开放性:
采用开放的技术标准,避免系统互联或扩展的
障碍。
标准化:
国际标准化的设计和标准化的产品。
可扩展性:
充分考虑未来发展,在系统设计时留有合理
的冗余。
系统具有充分的扩展能力,为今后系统扩充的留有
充分的余地。
安全性、可靠性:
包括系统自身的安全和信息传递的安
全,以及运行的可靠性,满足系统能够确保长时间不间断运
行的要求。
设计、施工、运营与服务:
强调以人为本的设计思想,
为用户提供高效、便捷、运行可靠的应用方案。
3.8设计思想
利用人脸识别技术与软件技术,实现完全智能和具有高
安全性的身份鉴别验证系统,配合自动化门控装置进行校园
出入口通行控制。
校方管理者通过系统的数据查询与分析功
能,可实时掌握学生信息,维持安全的校园环境。
提供一种
优于其它方式的校园安全系统解决方案。
四、技术概述
4.5关于人脸识别技术
是基于人的脸部特征为信息源进行身份验证的一种
生物识别技术。
人脸识别技术与其它生物识别明显的优势在于:
特
征值采集是非接触式的。
人脸识别系统无须专用的昂贵采集设备,现有的通
-5-
用设备(如摄像机、摄像头等)就足以满足要求。
作为最容易隐蔽使用的识别技术,人脸识别成为当
今国际反恐和安全防范最重要的手段之一。
3.9人脸识别技术原理
用摄像机或摄像头采集含有人脸的图像或视频流,并自
动在图像中检测和跟踪人脸,进而对检测到的人脸进行脸部
的一系列相关技术处理,包括人脸图像采集、人脸定位、人
脸识别预处理、记忆存储和比对辨识,达到识别不同人身份
的目的。
3.10人脸识别技术特点
非接触式和非强迫性特征值采集。
随身“携带”,随时随地可用,避免口令、IC/ID卡、
条码卡或磁卡存在的丢失、遗忘、复制及被盗等诸多不利因
素。
通过人眼就能判断数据的最直观技术,方便人工确
认,复核、鉴定。
识别速度快,精度高,目前已在各行各业广泛使用。
比传统的身份鉴定方法更具安全、保密和方便性。
理论上具有绝对的防伪性、不可伪造及被盗。
3.11人脸识别应用于身份鉴别的优势
目前市场上应用较多的身份鉴别系统,一般可分为密码
验证、IC卡验证等传统的身份鉴别系统,和近年新兴的采用
现代生物识别技术的身份验证系统,常见的用于身份验证的
生物识别技术有:
人脸识别、指纹、虹膜、手指静脉等。
-6-
3.12与密码、IC卡身份验证系统比较
4.6冒用他人身份是传统的密码、IC卡等身份验证系统无
法克服的明显缺陷,无法确定“谁在真正使用它”,而人脸识
别是无法替代的,基于人脸识别技术的身份验证系统有效地
解决了这一问题。
4.7使用密码、IC卡等身份验证系统的用户一旦身份被他
人冒用,将很难追查非法冒用者。
而人脸识别身份验证系统
根本不存在用户身份被冒用的情况,并且随机可调取人脸图
像,事后调查数据一目了然。
3.13与指纹身份验证系统比较
5.9受角度、空气湿度、污渍等因素影响,指纹识别拒识
率较高,而人脸识别不仅可以保证全天候使用,而且识别速
度非常快。
5.10事实表明约有5%的人的指纹无法被指纹识别仪辨别,
原因有很多;相对而言,每个人都有一张完好的易于辨认的
脸。
5.11指纹读取必须主动配合,而且必须接触到识别仪,这
样会带来使用的不方便、用户的心理抵抗等,用户指纹还存
在被他人复制的可能,而人脸识别的非主动性和非接触性特
征则使这些矛盾荡然无存。
3.14与虹膜、手指静脉身份验证系统比较
6.4虽然虹膜和手指静脉识别也是先进的现代生物识别技
术,但应用这两种技术的身份验证系统相对较复杂,现阶段
-7-
还不能普及到普通民用领域,这些系统的维护和售后成本也
相对较高。
2.尽管误识率和拒识率都非常低,但虹膜识别对光源的
要求很高,而且识别速度较人脸识别要慢很多;手指静脉识
别也需要使用者的高度配合才能正常使用。
-8-
五、方案设计
3.15系统拓扑结构
图5.1
-9-
3.16系统建设目标
4.8加强校园的安全管理,人脸识别不可伪造的特性,杜
绝了非法人员进入校园。
4.9采集学生面部信息存档备份,人脸面相信息具有人眼
可直接识别性,信息利用率高,通过校园网可实现学生档案
的信息化管理。
4.10人脸识别身份验证系统将家长与学生的面像与其真
实身份信息绑定,避免小学、幼儿园的学生出现冒领情况,
杜绝由此发生的安全性事件。
4.11可记录和统计学生的人脸识别使用情况,加强学生宿
舍的安全管理,也可应用于图书馆等场所,替代纸质的阅览
证。
4.12显著提升学校的智能化程度和办学形象。
4.13通过人脸识别,可以使接领学生形成一个家长对一个
学生,或多个家长对一个学生的验证机制,保证学生不会被
冒领。
4.14抓拍临时代接学生人员的面相,通过互连网或手机网
络发送给家长,家长进行识别,取得家长许可后校方将学生
交送给临时代接人员。
4.15对进入学校的外来人员进行人脸登记、验证,保证其
身份的真实性,并存储面相以备事后调查取证。
4.16学生进入校园时进行人脸识别,验证身份,可以控制
门禁的开关自动放行,减少校门看守人员的工作量和难度。
-10-
3.17自由设置学生的人脸识别权限,学生在校园内可进
出的场所完全可控,可以设置学生可以进入或互访的楼宇、
楼层以至于宿舍房间,配合门禁装置,完全可以实现宿舍管
理无人化,并可保存人脸识别记录,查询学生的上课、住宿
等情况。
4.17系统功能设计
5.12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;
5.13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;
5.14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;
5.15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;
5.16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;
5.17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;
5.18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
-11-
动进入低功耗节能工作状态;
8.多台终端数据库同步(高级联网系统):
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。
图片可通过手机或电脑浏览,
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,通过手机网络,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,
-12-
可远程联机。
3.18人脸识别流程示意图
图5.4
3.19人脸识别终端设备
4.18产品资料
产品名称:
人脸识别终端
型号:
嵌入式(DSP+
ARM)
重量:
600g
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3.20电气特性
额定电压:
DC12V/Max1A
工作温度:
0℃-50℃(-32℉-114℉)
相对湿度:
≤90%不凝露
3.21人脸识别参数
识别性能:
拒识率FRR≤1%,误识别率FAR≤0.01%
识别速度:
1:
1时≤0.5秒;1:
N时≤1秒(1000人)
适应环境光线:
0-50000Lux
识别距离:
0.5-1.2m
人脸姿态:
倾斜±20。
;旋转±30。
;俯仰±20。
3.22I/O接口
网络通讯:
TCP/IP,RJ45(10/100Base-TX)
开锁输出:
标准RS485信号输出
3.23系统平台及存储能力
系统平台:
TM5320DM6446,主频594MHz
存储卡容量:
4G以上
用户容量:
20-1000人
最大记录容量:
30万条
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3.24系统管理平台
系统管理主界面
-15-
数据管理
3.25系统使用简介
人脸识别校园管理系统,采用行业领先的人脸识别技
术,精确分析人脸特征,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。
-16-
3.26应用设计
4.19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。
4.20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
-17-
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。
3.27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,系统通过手机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,通过手机短
-18-
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,通过手机短信
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。
3.28学生防逃课系统应用
对于高校,学生逃课是让老师最头疼的事,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。
-19-
六、培训计划
3.29培训内容
4.21校园人脸识别管理系统的工作原理及工作流程。
4.22外围设备的操作与维护,系统组成及
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