朱東森，王 飛* ，白文娟，楊秉杰

（1.鄭州大學(xué)，河南 鄭州 450001；2.河南省高速公路聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控收費(fèi)通信服務(wù)有限公司，河南 鄭州 450000；3.國(guó)家計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)急技術(shù)處理協(xié)調(diào)中心河南分中心，河南 鄭州 450000）

高等學(xué)校新生入學(xué)資格復(fù)查工作是“陽(yáng)光高考”的重要組成部分，也是維護(hù)高等學(xué)校辦學(xué)秩序的一項(xiàng)重要工作，其關(guān)系到學(xué)生合法權(quán)益、教育的公平公正以及高等教育事業(yè)的有序發(fā)展。但以傳統(tǒng)的人工方式進(jìn)行新生入學(xué)資格復(fù)查，不僅無(wú)法有效留存工作資料、難以進(jìn)行監(jiān)督和審查，并且無(wú)法保證工作質(zhì)量[1]。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)及工作原理

人臉圖像是人類(lèi)重要的生物學(xué)特征，具有較高的區(qū)分度和不易被復(fù)制的良好特性，為身份鑒別提供了必要的前提[2]?；谠撎匦蚤_(kāi)發(fā)的人臉識(shí)別技術(shù)，相比于傳統(tǒng)人工識(shí)別方法來(lái)說(shuō)，具有科學(xué)高效、穩(wěn)定安全的特點(diǎn)，這為人臉識(shí)別技術(shù)應(yīng)用于入學(xué)資格復(fù)查工作奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)?；谌四樧R(shí)別技術(shù)開(kāi)發(fā)的新生入學(xué)資格復(fù)查系統(tǒng)，采用Seetaface和Face++人臉識(shí)別算法構(gòu)建識(shí)別引擎，將現(xiàn)場(chǎng)采集的人臉圖像與高考學(xué)籍照片進(jìn)行對(duì)比，并根據(jù)對(duì)比情況向工作人員發(fā)出不同的提示，提高了工作的效率和質(zhì)量。本系統(tǒng)由學(xué)生信息采集比對(duì)模塊和數(shù)據(jù)管理及統(tǒng)計(jì)模塊組成，具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 高校新生入學(xué)資格復(fù)查系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

學(xué)生信息采集比對(duì)模塊實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)從遠(yuǎn)程服務(wù)器端到本地應(yīng)用程序端的下載與學(xué)生信息數(shù)據(jù)的采集、識(shí)別比對(duì)、上傳等功能。學(xué)生采集數(shù)據(jù)的管理和統(tǒng)計(jì)模塊將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，實(shí)現(xiàn)采集數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)以及系統(tǒng)的后臺(tái)管理、管理員權(quán)限分配、日志數(shù)據(jù)備份等操作。服務(wù)器與模塊間采用POST，JSON數(shù)據(jù)包進(jìn)行加密通信。系統(tǒng)采用客戶(hù)端/服務(wù)器模式（C/S模式）進(jìn)行開(kāi)發(fā)，開(kāi)發(fā)技術(shù)主要采用ASP.NET，整體框架使用MVC和Entity Framework，后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)通過(guò)SQL Server 2008來(lái)實(shí)現(xiàn)[3]。

系統(tǒng)具體工作流程如下：首先使用安裝有攝像頭的人臉識(shí)別終端機(jī)完成學(xué)生初始信息下載和現(xiàn)場(chǎng)人臉圖像的采集，在進(jìn)行人臉定位和特征提取的基礎(chǔ)上，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)采集圖像和初始圖像（高考學(xué)籍照片）進(jìn)行識(shí)別比對(duì)，得到對(duì)比之后的相似度，對(duì)于相似度高于設(shè)定閾值的學(xué)生則認(rèn)為是本人，對(duì)于相似度低于閾值的學(xué)生則發(fā)出警示信息，提示工作人員進(jìn)行重點(diǎn)核對(duì)，最后將采集完成的數(shù)據(jù)以及檢測(cè)結(jié)果上傳服務(wù)器，便于后期統(tǒng)計(jì)和審查。

2 系統(tǒng)解決的3個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題及對(duì)應(yīng)方法

2.1 系統(tǒng)和數(shù)據(jù)的安全問(wèn)題及解決方法

由于新生學(xué)籍注冊(cè)數(shù)據(jù)關(guān)系到個(gè)人隱私，因此系統(tǒng)必須采用必要的技術(shù)手段保障系統(tǒng)和數(shù)據(jù)的安全[2]。本系統(tǒng)從數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)通信和用戶(hù)登錄等方面對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了保護(hù)。在數(shù)據(jù)管理方面，系統(tǒng)的本地配置文件和數(shù)據(jù)文件均采用MD5和DES加密技術(shù)進(jìn)行加密，確保本地?cái)?shù)據(jù)的安全；在數(shù)據(jù)通信方面，系統(tǒng)加入了唯一性標(biāo)記，防止數(shù)據(jù)篡改，并且在Web端采用參數(shù)過(guò)濾技術(shù)以防SQL注入等攻擊；在用戶(hù)登錄方面，在采用MD5和DES加密技術(shù)對(duì)密碼進(jìn)行加密的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)外部還配有硬件防火墻，所有子系統(tǒng)都需要經(jīng)過(guò)身份驗(yàn)證才能正常登錄，并且所有的帳號(hào)均有嚴(yán)格的權(quán)限設(shè)置，從而保證了系統(tǒng)和數(shù)據(jù)的安全。

2.2 大量數(shù)據(jù)無(wú)法直觀體現(xiàn)問(wèn)題及解決方法

由于新生數(shù)量較多，本系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中將會(huì)采集大量的學(xué)生學(xué)籍信息數(shù)據(jù)，為便于用戶(hù)直觀的查看數(shù)據(jù)信息和對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢(xún)和分析，系統(tǒng)使用FastReport.Net插件和HighCharts插件將數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化處理。FastReport.Net是一款適用于Windows Forms，ASP.NET和MVC框架的功能齊全的報(bào)表分析解決方案。其優(yōu)點(diǎn)在于通過(guò)內(nèi)置腳本實(shí)現(xiàn)交互分析與數(shù)據(jù)處理和多數(shù)據(jù)源支持，并且具有豐富的報(bào)表元素，支持導(dǎo)入和導(dǎo)出RDL格式的圖表，方便報(bào)表的打印與輸出，具有資源占用少、速度快、擴(kuò)展性強(qiáng)、可視化設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)。Highcharts是一個(gè)用純JavaScript編寫(xiě)的一個(gè)圖表庫(kù)，能夠很簡(jiǎn)單便捷的在web網(wǎng)站或是web應(yīng)用程序添加有交互性的圖表，由于使用JavaScript編寫(xiě)，所以不需要像Flash和Java那樣需要插件才可以運(yùn)行，而且運(yùn)行速度快。HighCharts支持的圖表類(lèi)型多樣，有曲線圖、區(qū)域圖、柱狀圖、餅狀圖、散狀點(diǎn)圖和綜合圖表。另外HighCharts還有很好的兼容性，能夠完美支持當(dāng)前大多數(shù)瀏覽器。因此，本系統(tǒng)的學(xué)生采集數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和展示模塊采用這兩款插件來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化處理。

2.3 識(shí)別精確度問(wèn)題及解決方法

人臉識(shí)別的精確度是新生入學(xué)資格復(fù)查系統(tǒng)的核心指標(biāo)，系統(tǒng)所構(gòu)建的人臉識(shí)別引擎則直接影響到識(shí)別的精確度和穩(wěn)定性。本系統(tǒng)基于Seetaface人臉識(shí)別算法和Face++人臉識(shí)別算法搭建了系統(tǒng)的人臉識(shí)別引擎。其中基于C++語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)的SeetaFace人臉識(shí)別算法，具有較高的運(yùn)算速度和效率，而在線識(shí)別的Face++人臉識(shí)別算法，能夠支持多種人臉姿態(tài)，并能應(yīng)對(duì)復(fù)雜光照的情況，兩種算法均具有較高的識(shí)別準(zhǔn)確度和可靠性。

綜合考慮系統(tǒng)的運(yùn)算效率和在不同場(chǎng)景下識(shí)別的準(zhǔn)確度，本系統(tǒng)搭建的人臉識(shí)別引擎對(duì)兩種算法按照公式k=ax+by進(jìn)行加權(quán)計(jì)算，其中k值為最終系統(tǒng)給出的圖像相似度，x為SeetaFace人臉識(shí)別算法計(jì)算的相似度，y為Face++人臉識(shí)別算法計(jì)算的相似度，a和b分別為SeetaFace和Face++人臉識(shí)別算法的權(quán)值。該權(quán)值將根據(jù)系統(tǒng)測(cè)試情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。根據(jù)算法仿真計(jì)算發(fā)現(xiàn)，k值小于75代表兩張照片錯(cuò)誤識(shí)別率為1/1 000，75～80代表錯(cuò)誤識(shí)別率在1/10 000，照片相似度大于80代表錯(cuò)誤識(shí)別率小于1/100 000。為確保資格復(fù)查的準(zhǔn)確性，本系統(tǒng)設(shè)置當(dāng)k值低于80時(shí)對(duì)工作人員提示加強(qiáng)核查。

3 系統(tǒng)應(yīng)用成效

基于人臉識(shí)別技術(shù)的高校新生入學(xué)資格復(fù)查系統(tǒng)開(kāi)發(fā)完成后，針對(duì)某高校2017級(jí)不同專(zhuān)業(yè)的新生進(jìn)行了抽樣測(cè)試，共計(jì)有1 639名學(xué)生參加了測(cè)試工作。根據(jù)本系統(tǒng)給出的置信區(qū)間進(jìn)行衡量，參加檢測(cè)的1 639名學(xué)生當(dāng)中有1 617名學(xué)生相似度高于80，可以認(rèn)為是本人；有41名學(xué)生的相似度低于80，需要進(jìn)行審查。經(jīng)過(guò)排查，相似度低于80的41名學(xué)生當(dāng)中，有32名學(xué)生是由于高考學(xué)籍照片模糊，無(wú)法進(jìn)行識(shí)別；有9名學(xué)生是由于高考錄取后進(jìn)行了微整形手術(shù)，造成現(xiàn)場(chǎng)采集照片和高考學(xué)籍照片產(chǎn)生差異，導(dǎo)致出現(xiàn)警示信息。此次測(cè)試結(jié)果表明系統(tǒng)各功能模塊運(yùn)行正常，具有較好的識(shí)別準(zhǔn)確度和可靠性。

4 結(jié)語(yǔ)

基于人臉識(shí)別技術(shù)的新生入學(xué)資格復(fù)查系統(tǒng)的應(yīng)用，是入學(xué)資格復(fù)查工作的一種創(chuàng)新，也是學(xué)生工作精細(xì)化管理的一次探索，能夠有效提升工作的質(zhì)量和效率[1]。在下一階段的工作中，將基于本系統(tǒng)探索實(shí)現(xiàn)圖像采集工作與新生報(bào)到電子注冊(cè)工作相結(jié)合，即將電子注冊(cè)工作由錄入通知書(shū)條形碼轉(zhuǎn)變?yōu)槿四槇D像采集和識(shí)別，進(jìn)一步提高工作效率和效果，在高校新生入學(xué)工作中發(fā)揮更大的作用。