摘 要：随着智慧校园建设的不断推进，基于人脸识别的信息化应用也在逐步增多，但在目前实际应用场景中普遍存在管理和安全等方面的问题。对此，首先总结了智慧校园人脸识别应用中存在的问题，进而从建设原则和建设内容等方面详细介绍了人像库管理平台的建设实践经验，最后分析了平台在迎新报到、消费结算、门禁管理、会议签到等场景中的实际应用效果。实际应用表明，使用该平台可以有效统一管理人像数据，规范人脸识别技术的应用，提升管理效率和智慧化使用体验。
关键词：人脸识别；人像库；人像采集；统一管理
中图分类号：TP391.4 文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2024）16-0074-05
Construction and Application of Face Database Management Platform under the Background of Smart Campus
Abstract： With the continuous promotion of smart campus construction， the application of information technology based on face recognition is also gradually increasing， but there are generally management and security issues in current practical application scenarios. In this regard， firstly， this paper summarizes the problems existing in the application of face recognition in the smart campus， and then introduces the practical experience of the construction of the face database management platform in detail from the aspects of construction principles and construction content. Finally， it analyzes the practical application effect of the platform in the scene of new registration， consumption settlement， access control management， and conference sign-in. The practical application shows that using this platform can effectively manage face data， standardize the application of face recognition technology， and improve management efficiency and intelligent use experience.
Keywords： face recognition; face database; face collection; unified management
0 引 言
人脸识别技术因其便捷性、唯一性、非接触性、并发性等特点[1-2]，被广泛应用到校园各业务场景中，有效提升了学校信息化服务水平。但人脸识别给师生带来便利的同时，人像数据的管理问题和安全问题也不容忽视。在智慧校园建设背景下，建设人像库管理平台，安全高效地管理人像数据，将人脸数据和人脸比对算法能力统一赋能至校内各人脸识别业务系统中，具有很强的必要性和紧迫性[2]。目前专门针对人像库建设的研究相对较少，刘红[3]从人脸图像检测、人脸图像质量评估和底片库自动更新等方面研究了人脸识别系统底片库构建的具体技术，罗郁[4]针对视频监控和门禁管理问题构建了校园统一的人脸特征库平台，进而构建校园人脸大数据信息化平台，杨宏伟等[5]结合实际工作需求探究了人脸识别平台的建设和实现方法，建设了具备人员管理、人脸管理、应用管理等功能的人脸识别平台。从目前研究来看，研究人员在理论层面解决了人像库构建的相关技术，在应用层面根据实际需要设计了满足不同需求的人脸识别管理系统，但随着相关法律和标准文件的完善，针对人脸数据的安全防护和管理方面都有了更加明确和更高水平的要求。本文针对校园人脸识别应用的问题现状，考虑实际的应用需求以及合规要求，建设了功能完善、使用便捷、兼容性好、安全合规的人像库管理平台。
1 智慧校园人脸识别的应用现状
学校人脸识别应用场景较多，但由于各场景业务系统的建设部门不同，上线时间不同，以及设备品牌不同等原因，导致目前校内相关系统平台众多，各系统间相对独立，实际应用过程中出现了不少问题[2-4]。
1.1 管理混乱
各部门维护自行建立的人脸识别应用场景，缺少统一管理机制。由于各业务系统在应用场景、管理方式以及设备厂商等方面都存在差异，导致采集的人像数据质量和存储方式不同，无法进行重复利用，造成人像数据散乱在各业务系统，形成数据孤岛现象[6]，既不利于统一管理，又不利于安全风险控制。
1.2 采集困难
每个应用场景各自采集所需的人像数据，缺乏统一的采集和审核手段。不同品牌的识别设备对人像数据的质量要求不同，各厂商所提供的采集方法也不同，有的采用线上采集，有的线下终端机自助采集，有的使用专业摄像机集中统一采集，还有的直接人工收集照片使用介质导入。多场景重复采集，导致师生体验较差。
1.3 识别率低
由于数据采集和审核不规范，人像数据质量难以得到保证，导致各应用场景人像数据的来源不唯一，人像使用时识别效果也参差不齐。部分应用场景的人脸识别功能因识别速度慢或无法识别等问题，导致服务质量和效率大大下降，师生使用率也低。
1.4 安全性差
部分应用场景设置及使用比较随意，没有充分考虑人像数据在采集、存储、分发、使用、销毁等过程中的风险隐患以及相关标准规范的要求，系统缺乏整体性的安全合规机制，导致无法对人像数据的流转进行有效监控，出现数据安全事件也难以追踪溯源。
2 人像库管理平台的建设原则
为有效解决当前人脸识别应用存在的问题，人像库平台的建设应从管理、使用、安全等方面综合考虑，做到高效统一管理，方便易于使用，同时又安全合规[7]。
2.1 统一管理
建立人像数据标准，规范照片的格式、大小等质量要求，统一采集核验满足各业务系统使用要求。为校内各业务系统提供标准、权威、唯一的人像数据来源，实现数据和应用的统一管理。
2.2 方便采集
使用手机端进行人像数据采集，师生可随时随地上传个人照片，平台将对照片质量进行自动核验，确保质量满足设备识别的要求，通过核验后能够实时同步至被授权使用该照片的各业务系统。
2.3 安全合规
人像数据为敏感隐私信息，平台应具有完善的隐私保护机制。人像数据的采集、存储、传输、分发、使用、销毁等流程需采取相应的安全保护措施，人像采集和使用时坚持“最小够用”原则，并且需对师生进行授权告知和授权询问，确保是在师生知情同意之后进行相关数据处理操作，从而在保障数据使用安全的同时，满足相关法律法规和标准规范的要求[8]。
3 人像库管理平台的建设内容
平台建设将统一管理、方便采集、安全合规等原则整体融入人像数据的全生命周期管理过程中，师生可通过企业微信核验身份后登录自助采集平台上传照片，平台对上传的人像照片进行质量检测、身份核验等处理确保人像数据的质量合格，并在后续人像数据处理活动中使用加密、水印、去标识化等技术，保障数据的安全性。
3.1 业务架构
人像库管理平台作为智慧校园人脸识别应用的基础，主要为校内各人脸识别业务系统提供人脸识别数据和算法能力服务，整体业务架构如图1所示。
数据开放平台是学校数据的汇聚中心和公共服务平台，整合了学校各类人员的信息，为人像库管理平台和人脸识别业务系统提供姓名、学号（工号）、学院（部门）、班级、身份证号等基础信息。
人像库管理平台统一管理各个算法平台的人像特征数据，如图2所示，主要包括人像采集、存储、分发、销毁等功能。师生通过身份认证登录人像采集平台，拍照上传所需使用的业务系统的人像照片，平台将对上传的人像照片进行质量检测、身份核验等处理，然后将合格的人像照片和特征值进行加密存储和统一管理。同时，人像库管理平台还封装整合各算法平台的算法能力，对外提供人脸识别算法能力服务。
各算法平台接收人像库管理平台的照片质量核验请求，进行各自平台照片质量的核验，并返回照片质量核验结果。同时，具备使用特征值核验能力的厂商，还可以提供特征值换算接口，接收人像库管理平台的特征值换算请求，返回人像特征值数据。
人脸识别业务系统经申请授权后，从人像库管理平台获取特定人员的人像照片或特征值数据，如图3所示，根据人像照片或特征值数据和人员信息实现身份核验等功能。不具备人像识别算法能力的业务系统，可以申请使用人像库管理平台提供的算法能力接口实现身份核验等功能。
3.2 平台功能
平台主要功能包括人像采集、人像管理和人像应用，整体功能如图4所示。
3.2.1 人像采集
为了提高便捷性和安全性，人像采集的入口设置在企业微信中，通过移动端H5方式进行采集，采集流程如图5所示。
首次采集人像时，师生使用身份认证账号核验人员身份后，系统将展示用户隐私授权协议，经本人同意后才可进行拍照上传照片。为了保证照片质量和真实性，平台首先对上传的照片进行像素大小、光照明暗、距离远近、倾斜角度等情况进行综合质量核验，通过之后再调用公安认证接口核验身份真实性，最后再进行各算法平台的质量核验，若照片满足要求将加密存储到相应数据库中。单独更新某算法平台的照片时，平台将上传的新照片和原有照片进行一对一比较，无须再进行公安接口认证，若相似度满足阈值要求并且质量通过核验，将替换原有照片进行更新[4，9]。
除人脸识别所需的人像照片外，人像库管理平台还提供了展示照片上传入口，可以为校内各业务系统中头像展示照片提供权威统一的照片来源。另外，因高校人员类别比较多，考虑到部分用户因特殊原因导致采集困难的情况，平台还支持线下人证机终端刷身份证采集人像，以及扫描二维码使用手机号认证采集人像。
人像采集坚持“最小够用”原则，学校应用场景较多，每个场景用户不同，不同用户所需采集的人像照片类型也不一样，在人像库管理平台中可以根据算法平台类型对用户的采集权限进行精准的细颗粒度的设置。
3.2.2 人像管理
人像管理主要包括人像存储、分发、溯源、删除、导入导出、检索查询等操作，具体内容如下：
1）存储管理。平台统一存储所有厂商质量标准的人像数据，并使用国密算法对数据进行加密，同时将人像数据和其他个人信息数据分开存储，以提高数据的安全性。
2）分发管理。建立人像数据使用申请流程，由各业务系统的管理部门发起请求，明确数据使用场景、使用目的、底片算法平台、人员数据范围等信息，经过评估满足管理和技术方面的各项要求并签署保密协议后，才可获取数据的使用权。平台对需要分发的数据进行数据范围最小化设置以及数据同步更新设置，只有数据使用申请通过并且师生同意授权后，数据才会根据设置同步更新到相应的业务系统[8，10]。
3）溯源管理。人像分发和导出时平台都会添加隐形数字水印，在溯源时可以将该水印还原，以便查看数据分发和导出操作的相关信息。
4）删除管理。当教职工离职、退休，学生毕业、退学离校时，平台将删除存储的相关人像数据。如果业务系统对接了删除接口，平台将下发删除指令通知相关业务系统删除相应的人像数据；如果业务系统未对接删除接口，平台可下发无效数据信息到业务系统覆盖相应的人像数据。
5）导入导出。管理员可通过管理维护界面导入照片来上传照片，作为师生自助采集方式的有效补充，以解决特殊情况下无法采集的问题。当有需要进行人像导出时，平台将自动添加隐形数字水印，记录导出操作的相关信息，以便进行溯源。
6）检索查询。在管理维护界面中，管理员可通过学号（工号）、姓名等信息，检索相关人员的基本信息、采集照片，以及照片核验分发状态等内容。
3.2.3 人像应用
人像库管理平台作为人脸识别应用的基础服务平台，为第三方业务系统提供了终端对比和中心对比两种应用模式：
1）终端对比。业务系统从人像库中获取人像底片或特征值并存储在相应设备上，摄像头抓取到人像后直接在设备上进行人脸比对，完成人脸辨识功能。这种方式适合对人脸识别实时性要求高并且终端设备具有人脸识别能力的业务系统，如学校大门出入门禁、大型会议签到等场景。
2）中心对比。业务系统不需要从人像库中获取人像数据，摄像头抓取到人像后，系统调用人像库平台提供的人脸识别算法能力接口（1：1或1： N），将人像数据传送到人像库平台中进行人脸比对，完成人脸辨识或人脸验证功能。这种方式适合对人脸识别实时性要求不高或是终端设备不具备人脸识别能力的业务系统，如教室电子班牌，业务流程中的身份验证等场景。
平台可对使用中心对比模式的业务系统进行算法能力接口授权，同时可对接口调用状态进行监控，包括接口调用统计、缓冲队列列表、当前接口调度列表、历史调度异常列表、接入业务请求数据等业务数据。
4 人像库管理平台的应用效果
通过人像库管理平台的建设，实现了学校人脸识别数据和应用场景的统一管理，解决了管理混乱、采集困难、识别率低、安全性差等问题。与其他已有平台相比，具有功能齐全、使用便捷、兼容性好、安全合规等优势，具体如表1所示。
人像库管理平台建成后，已在迎新报到、消费结算、门禁管理、会议签到等多个场景推广应用，并取得了较好的应用效果。
4.1 迎新报到
新生在入学前使用手机完成人像采集，报到时在设备上现场刷脸核验身份，平台将新生的人像采集状态以及现场报到状态实时传送到迎新系统，从而快速完成入学报到核验工作，如图6所示。在2023年迎新工作中，使用人脸识别代替了工作人员人工核验，一天时间完成了4 400多名新生的报到工作，极大地提升了报到效率。受化妆、光照等因素影响，整体识别率约为94.55%。针对现场识别不过的情况，可以使用人证机刷身份证进行核验。
4.2 消费结算
校园消费结算场景新增人脸识别方式之后，解决了忘记带卡、扫码速度慢、卡片丢失、结算排队等问题，给师生带来了便捷的智能化体验，如图7所示。据统计，师生使用人脸识别方式进行消费结算的比例约为66.43%，平均结算时间1秒左右。
4.3 门禁管理
作为疫情期间应急上线的应用场景，人脸识别门禁系统在常态化疫情防控期间发挥了重要作用，给师生进出校园以及安保人员进出管理带来了极大的便利，如图8所示。人脸识别门禁系统集测温、健康码查验、行程卡查验、刷脸识别功能于一体，每天约有87.21%的师生使用人脸识别认证方式进出校园，有效解决了代刷、排队、查验身份等问题。
4.4 会议签到
学校会议签到传统方式主要靠人工进行签到、统计等会务管理工作。人脸识别签到功能上线之后，有效解决了之前签到效率低、纪律差、统计难等问题，提升了签到效率和使用体验，如图9所示。人脸识别签到功能上线以来，累计完成学校各类会议24场，累计签到3 100余人次。
5 结 论
作为智能化应用的核心技术，人脸识别已成为智慧校园建设不可或缺的一部分。本文结合作者所在高校智慧校园建设，详细介绍了人像库管理平台的具体建设内容，分析了该平台在多场景的实际应用效果。该平台的建设以及成功应用，进一步推进了智慧校园的建设，有效提升了管理效率和使用体验，同时也提高了个人隐私信息保护的水平，为AI全方位赋能校园管理和服务打下了良好的基础。
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