第1章 概述

1.1 背景

學校是學生學習生活的重要場所，學校校園安全對學生的健康發展至關重要，當前校園生活中，家長們都會擔心孩子的安全問題。一般而言，學生家長在上學和放學時間段，并不是直接將孩子送入校園內，而是可能把孩子送到在距離校園較遠的地方，或者孩子自己坐公交或者徒步去學校。這樣子孩子很有可能在上學途中發生意外。很多家長在會擔心孩子在上學時段是否安全到達學校，在放學時段是否已經離開學校，由于目前家長無法得知學生是否入校或離校，對學生在校期間安全問題，未免會擔憂，同時也給家長帶來了不必要的麻煩。

隨著對校園環境安全的重視，部分學校開始借助的技術設備來改善現有的安全管理體系。一些學校采用人臉識別系統作為教學管理輔助，能夠詳細記錄學生入校離校時間，并及時通知家長，不僅能加強教學管理工作，更能讓家長放心學生在校期間的安全問題。

1.2 需求分析

學生的首要任務是學習，在學習期間的人生安全是不容忽視的，如今社會的快速發展，對學生有危害的各種安全隱患也隨之而來，如果學校不加強管理，這種傷害很有可能會直接蔓延到防備較弱的學生群體之中。人臉識別系統的運用，大力解決學生管理的漏洞，詳細記錄學生出入校時間，防止學生上學期間未到校，或提前離校等現象，及時通知家長，保障學生人身安全。

第2章 系統設計原則

? 經濟性

充分利用現有傳輸線路，通過合理的結構，盡可能減少新增投資;避免盲目追求，同時又要防止系統處理能力不夠;整個系統易用、實用、易于維護。

? 可靠性

采用可靠的軟硬件產品是保證系統可靠性的關鍵。系統應限度集成穩定且優秀的技術及組件，采用成熟技術以降低系統的不穩定性; 系統應該支持基于集群技術的負載均衡功能，保證系統核心應用有足夠的備份容錯，提高系統的可靠穩定性。

? 開放性

技術方案和軟件具有良好的互聯、互操作能力及升級能力，遵循的國際標準、國家標準和行業標準，遵循開放的原則。便于被更高層次的管理軟件集成。

? 性

系統技術水平保證性，符合當今計算機科學的發展潮流。系統軟件平臺、硬件平臺技術代表當今計算機技術發展的方向，并經實踐證明其有很強的實用性;開發單位有能力進行該項產品的持續性開發，可以保證該項技術不斷地更新并順利升級而維持系統的性。

? 可擴展性

系統結構易于擴充，以適應今后可能出現的較大任務負載。硬件平臺具有可升級性，當需要時可以通過設備擴展以提高系統的處理能力，從而保護原有投資。系統軟件應具有可擴充性。采用面向對象的結構設計，具有很強的靈活性、可操作性和可擴展性。模塊化的軟件架構使得在今后業務發生變化時，模塊的增加和對模塊的修改不應對其他模塊產生影響。

? 易用性

采用易熟悉的易于維護的系統平臺。可操作性及界面友好，充分考慮使用人員的特點，使數據處理工作簡單、方便、快捷。業務流程清晰，符合常規業務處理習慣。基于網絡架構，可以遠程配置管理，實施方便、維護方便。而系統軟件采用統一風格的軟件界面，操作方便,采用中文圖形界面。

? 全面性

系統能夠提出的各項功能，符合需求中提出的所有基本要求，同時系統具備良好的兼容性和可擴展性。

第3章 解決方案

3.1 人臉識別技術簡介

人臉識別是人體生物認證技術的一種，人臉識別技術相對于其他生物識別技術，具有生物特征性、可測量性、可識別性、終身不變性等特點。人臉識別利用可見光獲取人臉圖像信息，而不同于指紋識別或者虹膜識別，需要利用電子壓力傳感器采集指紋，或者利用紅外線采集虹膜圖像，這些特殊的采集方式很容易被人察覺，從而更有可能被欺騙。

人臉識別系統響應速度迅速，從比對到判定在1秒以內。是人工比對確認的數十倍。同時采用人像跟蹤技術，減少同一人的照片存儲數量，降低數據冗余與硬件設備的投資。較其他識別技術，人臉識別技術具有本質的區別：

? 自然性：適合視覺“以貌識人"的自然習慣；

? 隱蔽性：不被察覺對于一種識別方法也很重要，這會使該識別方法不令人反感，并且因為不容易引起人的注意而不容易被欺騙；

? 非接觸性：用戶不需要和設備直接接觸就能獲取人臉圖像；

? 非強制性：用戶不需要專門配合人臉采集設備，幾乎可以在無意識的狀態下就可獲取人臉圖像，這樣的取樣方式沒有“強制性"；

? 并發性：在實際應用場景下可以進行多個人臉的分揀、判斷及識別。

一個典型的人臉識別系統主要包括訓練過程和識別過程。訓練過程主要完成將已知人臉進行定位、特征提取與選擇、以及分類器的設計；識別過程則完成將未知圖片進行處理，并最終識別出身份的分類和決策。其工作流程如圖所示：

3.2 方案設計

3.2.1系統結構

根據現場勘察情況，學校分兩個門正門之大門寬6米、側門寬2.6米，后門之大門寬6米、側門寬1.5米，另有校內有5個樓梯通道。以下為現在圖片：

根據上述情況，

1、在正門側門設計一個2.6寬的學生進出校通道，架設進出各兩路相機及一臺NPU人臉識別服務器，以及一臺55寸的電視屏；

2、在后門部署進校四路相機及出校左右各兩路相機，以及一臺NPU人臉識別服務器；

3、在5個樓梯通道分別各部署一臺帶4G通訊的人臉識別平板。

現場部署效果圖如下：

1、正門進出校：

2、后門進出校入校：

3、樓梯通道口：

系統總體架構如下：

3.2.2系統流程

在系統管理端對學校學生的人像庫管理，人臉識別設備管理等，下發學生圖像庫名單至人臉識別主機，前端攝像機抓拍通行學生人臉圖像，與該人臉識別主機內的學生人像庫進行比對，判定該人員是否是校內的學生，并記錄通行時間，是進是出等；所有抓拍識別記錄上傳至管理端，并推送至校園管理系統；

具體工作流程如下：

（1）在管理端，將所有學生的人臉圖像信息導入到系統中，建立學生人臉庫，并將人員庫內的人員模板下發到人臉識別主機上；

（2）人臉識別主機將通道攝像機抓拍的人臉圖像與數據庫內學生人臉庫照片進行比對；

（3）比對一致，記錄通行時間、現場照片、出入方向等信息，并將信息推送至校園管理系統；

（4）比對不一致，判定該人員非校內學生，保存記錄。

系統比對流程圖如下：

（如需查看完整校園人臉識別解決方案請電話）

拓撲圖：