人脸识别安全防范系统建设.docx
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人脸识别安全防范系统建设
XX学校
校园人脸识别安全防范系统建设
方案建议书
北京圣邦天麒科技有限公司
2016年1月
1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FaceRecognitionVendorTest2006，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。
2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。
3方案设计遵循标准和原则
3.1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）
《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
3.2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。
3.3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。
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。
3.4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。
4技术概述
4.1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。
4.2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。
4.3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。
4.4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。
4.4.1与密码、IC卡身份验证系统比较
1.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。
2.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。
4.4.2与指纹身份验证系统比较
1.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。
2.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。
3.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。
4.4.3与虹膜、手指静脉身份验证系统比较
1.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。
5方案设计
5.1系统拓扑结构
图5.1
5.2系统建设目标
1.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。
2.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。
3.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.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。
5.显著提升学校的智能化程度和办学形象。
6.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。
7.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。
8.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。
9.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.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。
5.3系统功能设计
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（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，可远程联机。
5.4人脸识别流程示意图
图5.4
5.5人脸识别终端设备
5.5.1产品资料
产品名称：
人脸识别终端
型号：
嵌入式（DSP＋ARM）
重量：
600g
5.5.2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
5.5.3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。
5.5.4I/O接口
网络通讯：
TCP/IP，RJ45（10/100Base-TX）
开锁输出：
标准RS485信号输出
5.5.5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
5.6系统管理平台
系统管理主界面
数据管理
5.7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。
5.8应用设计
5.8.1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。
5.8.2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。
5.8.3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。
5.8.4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。
附录一：
系统配置表
序号
货物名称
产品型号
产品规格
数量
单价
总价
备注
1
人脸识别终端设备
中控F702
5
1500
7500
2
考勤服务器
DELLR520
1
16000
16000
合计
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