一、需求分析

隨着經濟的發展，社會開放程度的提高，社會上的一些違法犯罪事件也日漸影響到學校校園。如何建立一個安全的校園環境，保障師生的學習、校園生活安全一直是教育部門和社會各界關注的焦點。特別是中小學校、幼兒園的校園安全建設尤其重要，中小學校師生均屬於安全防衛能力較弱的羣體，大部分中小學生尚未成年，防範意識和自我保護能力比較弱。中小學校園安全問題，維繫着社會的穩定，牽動着家庭的幸福，已成爲全社會密切關注的話題，直接影響到和諧社會的建設。

據社會調查顯示，造成中小學校安全事故發生的原因，很大一部分是由外來的侵害造成的，包括冒領接走、被綁架和學生外出活動傷害等等。針對以上事故原因，可以通過加強學生接送管理、校門進出人員管理、宿舍人員出入管理等來改善和避免。

首先是解決小學或幼兒園學校在接送孩子環節存在的隱患，目前可能發生的情況是，外來人員乘家長接孩子時人多混進校園內，校方只認接送卡不認人，外來人員拿着撿到或偷來的接送卡將孩子冒領；有的是別有用心的親戚或熟人騙領孩子，教師並不知道來領孩子的親戚是否已得到家長的授權，因此種種造成了學生的傷害綁架等事故。爲防止冒領的發生，就要保證學校能識別出接孩子的家長是"真實家長"，或者來領孩子的是"真實家長"所授權的人員。

再一個是加強校門看守和學生宿舍出入人員的有效管理，目前大多采取的是來訪、出入登記的方式，外來人員提供虛件或事由就可進入校園，學生出入校門或宿舍也多采取人工看管方式，有少數學校也採用了智能IC卡系統等管理手段，但智能卡"只認卡不認人"的缺陷並不能給學校帶來真正有效的安全管理，冒用卡片進入校園或學生宿舍的事故時有發生。杜絕此類情況就要保證進入校園、宿舍的人員身份得到驗證，校方可實時掌握到出入人員的身份信息。

人臉識別技術具有識別的性，身份鑑定不可仿冒，能很好地解決以上學校在安全管理方面存在的問題，爲學生營造健康、安全的校園環境，這一生物識別技術的應用正在成爲校園安全建設的新動向。

二、設計目標

1、將人臉面相作爲進出校門及校內各場所的身份鑑別條件，身份不符者門禁裝置拒絕通行。

2、採用人臉面相作爲家長接送學生的身份鑑別條件。對家長進行人臉識別成功後，系統自動調出相對應學生的資料，達到家長與學生對應匹配。教師覈對無誤將學生交送給家長。

3、擴展的系統能通過互聯網或電信網絡，將代接學生的人員面相發送給已登記家長進行確認，系統接收到家長遠程密鑰授權，自動調出學生資料進行匹配，並留存記錄以備查詢。

4、能提供人臉識別門禁出入人員信息的管理平臺，按不同權限對數據庫進行操作，並可提供查詢門禁記錄、數據備份和數據打印輸出等功能。

5、能通過網絡實現人臉識別數據的傳輸、遠程訪問和遠程系統維護。

三、應用設計

3.1 系統拓撲結構

3.2 功能設計

1、人臉採集和識別：通過識別終端採集人員的臉部信息，與數據庫中的模 板進行比對識別；

2、系統參數設置：對人員統一授權，管理方便，可進行用戶註冊、授權、 修改、刪除及人臉建模、重新建模等用戶管理操作；

3、數據庫存儲和管理：系統設定的參數、人臉模板信息和所有開門記錄都 被保存於數據庫中並進行自動備份，並且管理者可以根據需要，對所有資料進行彙總、編輯、擬製多種門禁管理報表；

4、實時狀態監控：系統可以對所有連接的門控裝置的狀態(門狀態、鎖狀 態、報警狀態等)進行實時監控；

5、日誌記錄信息管理功能：系統管理員可應用本系統管理控制軟件進行查 詢、導出和刪除等日誌記錄信息管理操作；

6、人機界面顯示功能：顯示、觸摸屏幕操作圖文提示菜單，聲音提示，系 統提供中英文顯示語言實時切換；

7、人臉識別設備低功耗節能控制功能：當現場識讀設備連續一段時間內無 識別卡、觸摸屏操作、人靠近時，系統啓動進入低功耗節能工作狀態；

8、多臺終端數據庫同步(聯網系統)：多臺終端聯網工作時，採用同 一個數據庫，實現獨立控制，集中管理模式；

9、遠程信息發送功能：可選擇將當前識別者的面相以圖片的形式發送給指 定的人員。圖片可通過或電腦瀏覽，使代人接送學生的人員必須經過家長確認。

10、學生到達或離開學校時通過人臉識別門禁，系統可將識別的信息發送給 家長，通過網絡，家長可隨時瞭解學生的行蹤；

11、系統可擴展：除人臉識別外，可擴展連接智能卡識讀設備，實現人臉與 智能卡的多重驗證；

12、記錄信息：系統能記錄識別信息，並且記錄系統自檢信息；

13、人臉識別終端具有多種報警功能：系統具有識別超時報警、防撬報警、 消防報警等多種報警信號；

14、自學習功能：系統可設置動態地更新數據庫中用戶的頭像，從而保證在 用戶的人臉及環境的變化下仍然能夠快速正確地識別；

15、輔助存貯功能：人臉識別終端可擴展容量存儲卡，設備損壞時可取出存 儲卡備份數據；

16、完全脫機運行：識別模板的錄入和功能設置等，都可以直接通過識別終 端操作完成。

17、以太網組網：終端通過以太網與管理PC進行組網，可遠程聯機。

3.3 人臉識別流程示意圖

3.4 系統簡介

人臉識別校園管理系統，採用行業領先的人臉識別技術，分析人臉特徵，作爲身份識別的依據，爲學校的門禁管理、宿舍通行管理、小學幼兒園學生接送管理提供安全、便捷的系統解決方案。

人臉註冊：先在終端註冊人臉模板。

人臉檢測：當人站到終端前時，自動檢測到人臉並進行一對多人臉識別。

按鈕/刷卡：在觸控鍵盤中輸入ID號碼或在讀卡區刷卡，進行一對一人臉識別。

人臉識別：將當前人臉與數據庫中已註冊的人臉模板進行檢索比對。

門禁控制：識別出當前人員身份，通過門禁控制器打開電控門鎖，允許當前人員開門。

本地數據管理：人臉識別終端與管理電腦通過TCP/IP網絡連接，使用瀏覽器打開門禁管理Web，設置終端參數，管理用戶資料、門禁記錄等數據。

遠程數據管理：通過網絡路由器等設備將人臉識別終端連接到互聯網，互聯網中的遠程計算機同樣可以設置終端參數，管理用戶資料、門禁記錄等數據。

3.5 場景應用

3.5.1 學校門禁應用

在學校各個大門的人行通道安裝人臉識別門禁終端，連接電控鎖控制人行通道門的開、關。所有校內師生及工作人員都必須進行人臉面相的登記，進入學校時必須進行人臉識別，人臉識別成功後才能開門進入校內。

對於實行封閉式管理的學校，在學校各個大門內側安裝人臉識別門禁終端，平時只有教師或工作人員纔有此門禁終端的開門權限，當有學生需外出時憑老師批准的外出申請條開通出門權限。週末或節假日允許學生自由出入的學校，可以對出門識別終端進行節假日或星期天開放所有出門權限的設置。

3.5.2學校宿舍管理應用

在每個宿舍樓安裝人臉識別終端，也可根據實際的應用需求在樓層、宿舍安裝。學生進入宿舍樓必須進行人臉識別驗證，人臉識別成功後纔可以開門，宿舍互訪的學生，可憑證件在宿舍樓管理處進行臨時性的人臉面相授權，臨時性的人臉面相在驗證成功一次後失效，以使學生只能在自己宿舍所在樓自由出入，保證學生宿舍的安全。

宿舍樓的人臉識別管理系統有簡單的考勤功能，能記錄和統計人臉識別數據，根據人臉識別記錄可以查詢到某個學生的進入時間等信息，方便學校的住宿管理。還可以設置人臉識別宿舍管理系統的開門時間段，非就寢時間不允許進出宿舍樓。

3.5.3 學生家長身份驗證應用

對於小學或幼兒園，學生放學一般都由家長來接送回家，放學後負責交送學生的教師配備人臉識別身份驗證無線終端，對前來接送學生的家長進行身份驗證，人臉識別成功後無線終端調取該家長對應的學生信息，教師覈對資料與圖片是否相符，準確無誤後將相應的學生交給家長，如果識別不成功無線終端發送告警信號到學校保衛部門，通知管理人員進行覈實處理。

人臉識別家長身份驗證系統可以將一個學生與多個家長進行綁定登記，也可以將一個家長與多個學生進行綁定登記，人臉識別成功後系統調出相應的學生，家長只能接送與自己綁定的學生。如果已綁定登記的家長因爲有事臨時指派他人來接送自己孩子的，教師使用驗證終端對臨時接送人進行面相抓拍，系統通過或互聯網將此人面相照片發送給家長，家長覈對照片確認是自己指派的人員後，通過短信或人臉識別電腦軟件遠程對學校的人臉識別系統進行授權，驗證終端調出相應學生資料，教師覈實後交送學生。如果家長髮現來接孩子的不是自己指派的人員，通過短信或人臉識別電腦軟件遠程發送信息，學校人臉識別系統告警通知保衛部門進行相應處理，防止冒領學生情況的發生。

3.5.4 學生防逃課系統應用

對於高校，學生逃課是讓老師頭疼的事，由於高校學生上課的特殊方式，使傳統的花名冊點名方式形同虛設，並不能有效防止學生的逃課行爲。人臉識別技術可解決這一問題，將學生的面相註冊到系統模板庫，系統可根據上課的考勤時間進行設置，在正常上課開始前，通過軟件平臺教師啓動人臉識別點名系統，系統自動將當前課堂的學生出勤情況進行統計，以報表或圖形化的界面顯示，使學生出勤情況一目瞭然，並且人臉識別能杜絕頂替出勤情況的發生。

系統還可以設置爲實時檢測模式，在上課時間段內循環地檢測識別人臉，防止學生上課中途退堂。實時檢測模式還可以用於防止學生課間不注意聽講，當學生人臉離開座位或低頭打瞌睡時，系統通過管理平臺將該學生信息反應到軟件平臺以便教師及時提醒，或系統直接輸出信號到語音等系統自動提示。通過對人臉識別閾值和識別規則的設置，學生聽講時正常的小範圍挪動臉部並不會觸發系統檢測提示。