基于圖像處理技術(shù)的身份識別應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計

基于圖像處理技術(shù)的身份識別應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計

0基于遠程人臉比對服務(wù)的模擬系統(tǒng)設(shè)計考慮到傳統(tǒng)手動身份識別的主觀性強、可靠性低、執(zhí)行效率低的缺點，本文采用先進的圖像識別技術(shù)，結(jié)合申請人身份識別和實際應(yīng)用需求，設(shè)計了一個完整的應(yīng)用系統(tǒng)，可以收集真實的身份數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)，并與現(xiàn)場的遠程照片進行比較。1人工信息比對社會各類職業(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)考人員對參考人員的有效證件人工進行信息比對,以確認是否為本人參考。對比方式以參考人員持有有效證件,監(jiān)考人員對比考場參考人員信息表后,信息正確即認為是本人參考。人工信息比對存在三大明顯不足:(1)這是一種“物”與“物”的對比,而非“物”與“人”的對比,監(jiān)考人員以證件信息核對參考信息;(2)監(jiān)考人員參考證件照與考生本人對比,很大程度上依賴于監(jiān)考人員的主觀判斷,缺乏真實有效性;(3)信息審核比對效率較低,需要人工進行信息的逐條審核,而非計算機自動完成。2輸出匹配結(jié)果人臉識別是基于人的臉部特征信息進行身份識別的一種生物識別技術(shù)。人臉識別系統(tǒng)成功的關(guān)鍵在于是否擁有尖端的核心算法,并使識別結(jié)果具有實用化的識別率和識別速度。人臉相似度比對是人臉識別領(lǐng)域的一個重要研究方向,其方法是提取人臉圖像的特征數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫中存儲的特征模板進行搜索匹配,應(yīng)設(shè)定一個閾值,當相似度超過該閾值時,則輸出匹配得到的結(jié)果。人臉相似度比對的過程分為兩類,即確認,一對一進行圖像比較的過程;辨認,一對多進行圖像匹配對比的過程。目前,國內(nèi)領(lǐng)先的研究人臉識別技術(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免費開放其人臉識別接口,用戶可以將數(shù)據(jù)發(fā)送到其遠程服務(wù)器進行數(shù)據(jù)處理并得到返回結(jié)果。故用戶可以根據(jù)實際應(yīng)用需求開發(fā)各類個性化應(yīng)用程序。針對人工對比身份信息的不足,在調(diào)研相關(guān)先進身份識別技術(shù)并結(jié)合我們所學(xué)知識和實踐能力的基礎(chǔ)上,采用云從科技的開放人臉比對接口,實現(xiàn)了一套能夠?qū)Ρ茸C件照和本人現(xiàn)場照的考生身份識別應(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)場照自動進行比對和審核,大大提高了驗證速度和準確度,同時對比數(shù)據(jù)都保存到數(shù)據(jù)庫,考生的現(xiàn)場考試審核信息都有據(jù)可查。3特征照片與分析經(jīng)過詳細的需求調(diào)研和可行性分析,考生身份識別系統(tǒng)的設(shè)計基本思路和技術(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)當身份證信息讀取成功后,同步鎖定當前場景,通過攝像頭拍攝當前場景下的人臉照片(imgB);(3)將證件照和場景照通過Base64編碼數(shù)據(jù)用Urlencode方式調(diào)用云從開放比對接口(88:7000/face/tool/compare)進行數(shù)據(jù)比對,解析返回結(jié)果,處理并顯示,同時完成其他相應(yīng)的業(yè)務(wù)操作。系統(tǒng)運行的整體業(yè)務(wù)邏輯流程如圖1所示。4系統(tǒng)完成4.1身份證讀卡模塊的實現(xiàn)為了在自行開發(fā)的項目中使用“二代身份證讀卡器”獲得二代身份證信息,需要對現(xiàn)有讀卡器開發(fā)包Sdtapi.dll進行二次開發(fā)。整個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)用程序啟動后,初始化讀卡器線程對象,并綁定讀卡事件。當讀卡器線程正式啟動后便觸發(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。4.2機械線程的使用EmguCV.dll是將OpenCV封裝的一個.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遠程比對接口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)場人臉照(ImgB)。根據(jù)得到的ImgA和ImgB,調(diào)用云從遠程比對接口進行圖像比對,并解析返回值。遠程比對原理如圖4所示。遠程對比顯示模塊主要程序偽代碼描述如圖5所示。5系統(tǒng)硬件配置我們以VisualStudio2012為開發(fā)工具,在Windows平臺和DotNet4.0環(huán)境下C#編程實現(xiàn)了本文所述的考生身份識別系統(tǒng),并將其發(fā)布為PC客戶端安裝程序。同時為簡化環(huán)境配置,我們直接做好Win7系統(tǒng)鏡像,裸機即可恢復(fù)系統(tǒng)運行。系統(tǒng)電腦硬件配置為Intel(R)Core(TM)2DuoCPUT6670@2.20GHz,2GMRAM。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。5.1測試結(jié)果分析為了驗證原型系統(tǒng)的有效性和云從對比結(jié)果的可靠性,我們做了一組對比試驗(A組與B組),A組中本人持自己的身份證進行對比,B組中本人持他人身份證進行對比。對比試驗數(shù)據(jù)見表1所列。對比試驗運行過程充分驗證了系統(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,并成功向遠程服務(wù)器請求比對,得到返回結(jié)果。同時,對比試驗的比對結(jié)果也驗證了遠程比對服務(wù)器的比對效果是可信的。此外,試驗發(fā)現(xiàn),臉部的拍攝角度,現(xiàn)場光線的明暗,有效部位的面積等都會損失人臉圖片的質(zhì)量,會較大程度影響比對結(jié)果。5.2真實科學(xué)測試為了進一步驗證所開發(fā)的考生身份識別系統(tǒng)在實際真實考場環(huán)境下運行的穩(wěn)定性和發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在的缺陷,我們對某班級(30人)進行真實考場模擬測試,測試對象手持本人身份證,通過該系統(tǒng)的身份確認后方可進入考場。測試結(jié)果如圖7所示,測試過程約用時10min。6研究工作和創(chuàng)新點本文所實現(xiàn)的系統(tǒng)是在已有技術(shù)和工具消化吸收的基礎(chǔ)上再創(chuàng)新的作品,本文實現(xiàn)的考生身份識別系統(tǒng)主要的創(chuàng)新點在于將現(xiàn)有技術(shù)和手段綜合運用于解決考生身份人工比對不足的實際應(yīng)用中,是對人工比對的一種有效補充手段。本文所做的工作僅為系統(tǒng)集成開發(fā),并未研究如何進行圖像的相似度比對,比對結(jié)果完全由第三方機構(gòu)云從或EyeKey完成,其相似度比對算法的魯棒性會直接影響該系統(tǒng)的實用性。本文所作的研究工作和創(chuàng)新點如下:(1)系統(tǒng)集成了攝像頭和身份證讀卡器兩大開發(fā)模塊,可以有效同步采集現(xiàn)場人臉照和身份證證件照;(2)系統(tǒng)綜合了多家公司(云從、EyeKey等)的開放對比接口,實現(xiàn)配置文件的修改即可調(diào)用不同公司的接口進行比對(測試后云從更優(yōu))。(3)系統(tǒng)根據(jù)實際應(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)計相對完善。本文所實現(xiàn)的系統(tǒng)不僅僅可以應(yīng)用于考生身份識別,也可以應(yīng)用于任何需要本人信息比對的場合,所以這僅是一個原型系統(tǒng),完全可以根據(jù)不同的實際需求擴展相應(yīng)的功能模塊,實現(xiàn)多元化復(fù)用。云從科技作為國家遠程人臉識別系統(tǒng)標準制定單位,擁有強大的研發(fā)團隊和深厚的技術(shù)積累,其對外開放的各種接口也可用于升級當前的系統(tǒng),以滿足不同領(lǐng)域的應(yīng)用開發(fā)需求。針對現(xiàn)有系統(tǒng),結(jié)合學(xué)校實際情況,今后應(yīng)繼續(xù)努力完善系統(tǒng):(1)添加指紋