引 言

針對(duì)傳統(tǒng)人工身份識(shí)別主觀性強(qiáng)、可靠性弱和執(zhí)行效率低等缺點(diǎn)，文中利用先進(jìn)圖像處理識(shí)別技術(shù)，結(jié)合考生身份識(shí)別實(shí)際應(yīng)用需求，設(shè)計(jì)了一套可采集身份證證件照和通過現(xiàn)場(chǎng)人臉拍攝進(jìn)行遠(yuǎn)程人臉比對(duì)服務(wù)的綜合應(yīng)用系統(tǒng)。

1 考生身份識(shí)別

社會(huì)各類職業(yè)考試，學(xué)校升學(xué)考試，以及就業(yè)招聘考試等都需要針對(duì)考生本人審核參考信息。目前，此類審核都通過監(jiān)考人員對(duì)參考人員的有效證件人工進(jìn)行信息比對(duì)，以確認(rèn)是否為本人參考。對(duì)比方式以參考人員持有有效證件，監(jiān)考人員對(duì)比考場(chǎng)參考人員信息表后，信息正確即認(rèn)為是本人參考。人工信息比對(duì)存在三大明顯不足：

(1) 這是一種 物 與 物 的對(duì)比，而非 物 與 人的對(duì)比，監(jiān)考人員以證件信息核對(duì)參考信息 ；

(2) 監(jiān)考人員參考證件照與考生本人對(duì)比，很大程度上依賴于監(jiān)考人員的主觀判斷，缺乏真實(shí)有效性 ；

(3) 信息審核比對(duì)效率較低，需要人工進(jìn)行信息的逐條審核，而非計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成。

2人臉相似度比對(duì)

人臉識(shí)別是基于人的臉部特征信息進(jìn)行身份識(shí)別的一種生物識(shí)別技術(shù)。人臉識(shí)別系統(tǒng)成功的關(guān)鍵在于是否擁有尖端的核心算法，并使識(shí)別結(jié)果具有實(shí)用化的識(shí)別率和識(shí)別速度。人臉相似度比對(duì)是人臉識(shí)別領(lǐng)域的一個(gè)重要研究方向，其方法是提取人臉圖像的特征數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)的特征模板進(jìn)行搜索匹配，應(yīng)設(shè)定一個(gè)閾值，當(dāng)相似度超過該閾值時(shí)，則輸出匹配得到的結(jié)果。人臉相似度比對(duì)的過程分為兩類，即確認(rèn)，一對(duì)一進(jìn)行圖像比較的過程；辨認(rèn)，一對(duì)多進(jìn)行圖像匹配對(duì)比的過程。

目前，國內(nèi)領(lǐng)先的研究人臉識(shí)別技術(shù)并將其成果商業(yè)化應(yīng)用的公司主要有中科云從（CloudWalk）、曠世科技（Face++）和天誠盛業(yè)（EyeKey）。各公司都有自主核心知識(shí)產(chǎn)權(quán)，并成功應(yīng)用于安防、監(jiān)控以及信息審核等領(lǐng)域。其中，云從科技和Eyekey免費(fèi)開放其人臉識(shí)別接口，用戶可以將數(shù)據(jù)發(fā)送到其遠(yuǎn)程服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并得到返回結(jié)果。故用戶可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求開發(fā)各類個(gè)性化應(yīng)用程序。

針對(duì)人工對(duì)比身份信息的不足，在調(diào)研相關(guān)先進(jìn)身份識(shí)別技術(shù)并結(jié)合我們所學(xué)知識(shí)和實(shí)踐能力的基礎(chǔ)上，采用云從科技的開放人臉比對(duì)接口，實(shí)現(xiàn)了一套能夠?qū)Ρ茸C件照和本人現(xiàn)場(chǎng)照的考生身份識(shí)別應(yīng)用系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過采集身份證照片和參考人員人臉現(xiàn)場(chǎng)照自動(dòng)進(jìn)行比對(duì)和審核，大大提高了驗(yàn)證速度和準(zhǔn)確度，同時(shí)對(duì)比數(shù)據(jù)都保存到數(shù)據(jù)庫，考生的現(xiàn)場(chǎng)考試審核信息都有據(jù)可查。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

經(jīng)過詳細(xì)的需求調(diào)研和可行性分析，考生身份識(shí)別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基本思路和技術(shù)路線為：

(1) 通過身份證讀卡器讀取身份證上的信息和照片（imgA）；

(2) 當(dāng)身份證信息讀取成功后，同步鎖定當(dāng)前場(chǎng)景，通過攝像頭拍攝當(dāng)前場(chǎng)景下的人臉照片（imgB）；

(3) 將證件照和場(chǎng) 景照 通 過 Base64編 碼 數(shù) 據(jù)用Urlencode方式調(diào)用云從開放比對(duì)接口（http：//120.24.168.188： 7000/face/tool/compare）進(jìn)行數(shù)據(jù)比對(duì)，解析返回結(jié)果，處理并顯示，同時(shí)完成其他相應(yīng)的業(yè)務(wù)操作。系統(tǒng)運(yùn)行的整體業(yè)務(wù)邏輯流程如圖 1 所示。

4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

4.1 身份證讀卡模塊

為了在自行開發(fā)的項(xiàng)目中使用 二代身份證讀卡器 獲得二代身份證信息，需要對(duì)現(xiàn)有讀卡器開發(fā)包 Sdtapi.dll 進(jìn)行二次開發(fā)。整個(gè)身份證讀卡模塊被封裝成 IDCardInfo（身份證信息）和 ReaderIDCardThread（讀卡器線程）類。應(yīng)用程序啟動(dòng)后，初始化讀卡器線程對(duì)象，并綁定讀卡事件。當(dāng)讀卡器線程正式啟動(dòng)后便觸發(fā)讀卡事件，調(diào)用Sdtapi.dll 中的接口讀取身份證信息。讀卡模塊主要程序偽代碼描述如圖 2 所示。

圖 2 讀卡模塊主要程序偽代碼描述

4.2 攝像頭采集模塊 

EmguCV.dll 是將 OpenCV 封裝的一個(gè) .net 庫，可以被 C#.net 調(diào)用。EmguCV 的使用方法和 OpenCV 相同，OpenCV 的資料完全可以直接用于 EmguCV。在攝像頭采集模塊中， 我們需要利用 EmguCV.dll 庫中已經(jīng)封裝好的方法 Capture 線 程類捕獲攝像頭的圖像，Capture 對(duì)象初始化只需傳入攝像頭 的地址信息即可。

攝像頭采集模塊主要程序偽代碼描述如圖 3 所示。

4.3 遠(yuǎn)程對(duì)比顯示模塊 

身份證讀卡模塊成功采集信息后得到證件照（ImgA），攝 像頭采集模塊拍攝成功后得到現(xiàn)場(chǎng)人臉照（ImgB）。根據(jù)得到 的 ImgA 和 ImgB，調(diào)用云從遠(yuǎn)程比對(duì)接口進(jìn)行圖像比對(duì)，并 解析返回值。遠(yuǎn)程比對(duì)原理如圖 4 所示。

5 系統(tǒng)測(cè)試

我們以 Visual Studio2012 為開發(fā)工具，在 Windows 平 臺(tái)和 DotNet4.0 環(huán)境下 C# 編程實(shí)現(xiàn)了本文所述的考生身份識(shí) 別系統(tǒng)，并將其發(fā)布為 PC 客戶端安裝程序。同時(shí)為簡化環(huán) 境配置，我們直接做好 Win7 系統(tǒng)鏡像，裸機(jī)即可恢復(fù)系統(tǒng) 運(yùn)行。系統(tǒng)電腦硬件配置為 Intel（R）Core（TM）2 Duo CPU T6670 @ 2.20 GHz，2 GM RAM。外圍硬件設(shè)備為普通家用 免驅(qū)攝像頭和精倫身份證讀卡器，其中身份證讀卡器讀取身 份證信息和攝像頭采集捕獲圖像的二次開發(fā)動(dòng)態(tài)鏈接庫分別 為 Sdtapi.dll 和 EmguCV.dll。系統(tǒng)搭建后的原型如圖 6 所示。

圖 6 系統(tǒng)實(shí)物圖

5.1 對(duì)比試驗(yàn)

為了驗(yàn)證原型系統(tǒng)的有效性和云從對(duì)比結(jié)果的可靠性， 我們做了一組對(duì)比試驗(yàn)（A 組與B 組），A 組中本人持自己的身份證進(jìn)行對(duì)比，B 組中本人持他人身份證進(jìn)行對(duì)比。對(duì)比試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表 1 所列。對(duì)比試驗(yàn)運(yùn)行過程充分驗(yàn)證了系統(tǒng)可以快速有效的完成證件數(shù)據(jù)的采集和人臉數(shù)據(jù)的拍攝，并成功向遠(yuǎn)程服務(wù)器請(qǐng)求比對(duì)，得到返回結(jié)果。同時(shí)，對(duì)比試驗(yàn)的比對(duì)結(jié)果也驗(yàn)證了遠(yuǎn)程比對(duì)服務(wù)器的比對(duì)效果是可信的。此外， 試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，臉部的拍攝角度，現(xiàn)場(chǎng)光線的明暗，有效部位的面積等都會(huì)損失人臉圖片的質(zhì)量，會(huì)較大程度影響比對(duì)結(jié)果。

5.2 模擬測(cè)試

為了進(jìn)一步驗(yàn)證所開發(fā)的考生身份識(shí)別系統(tǒng)在實(shí)際真實(shí)考場(chǎng)環(huán)境下運(yùn)行的穩(wěn)定性和發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在的缺陷，我們對(duì)某班級(jí)（30 人）進(jìn)行真實(shí)考場(chǎng)模擬測(cè)試，測(cè)試對(duì)象手持本人身份證，通過該系統(tǒng)的身份確認(rèn)后方可進(jìn)入考場(chǎng)。測(cè)試結(jié)果如圖 7所示，測(cè)試過程約用時(shí) 10 min。

圖 7 測(cè)試結(jié)果

（3）系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求，開發(fā)了系統(tǒng)設(shè)置，數(shù)據(jù)查詢，數(shù)據(jù)保存等功能，總體設(shè)計(jì)相對(duì)完善。

本文所實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)不僅僅可以應(yīng)用于考生身份識(shí)別，也可以應(yīng)用于任何需要本人信息比對(duì)的場(chǎng)合，所以這僅是一個(gè)原型系統(tǒng)，完全可以根據(jù)不同的實(shí)際需求擴(kuò)展相應(yīng)的功能模塊，實(shí)現(xiàn)多元化復(fù)用。云從科技作為國家遠(yuǎn)程人臉識(shí)別系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)制定單位，擁有強(qiáng)大的研發(fā)團(tuán)隊(duì)和深厚的技術(shù)積累，其對(duì)外開放的各種接口也可用于升級(jí)當(dāng)前的系統(tǒng)，以滿足不同領(lǐng)域的應(yīng)用開發(fā)需求。