基于物联网技术的考生身份识别系统

引 言

针对传统人工身份识别主观性强、可靠性弱和执行效率低等缺点，文中利用先进图像处理识别技术，结合考生身份识别实际应用需求，设计了一套可采集身份证证件照和通过现场人脸拍摄进行远程人脸比对服务的综合应用系统。

1 考生身份识别

社会各类职业考试，学校升学考试，以及就业招聘考试等都需要针对考生本人审核参考信息。目前，此类审核都通过监考人员对参考人员的有效证件人工进行信息比对，以确认是否为本人参考。对比方式以参考人员持有有效证件，监考人员对比考场参考人员信息表后，信息正确即认为是本人参考。人工信息比对存在三大明显不足：

(1) 这是一种 物 与 物 的对比，而非 物 与 人的对比，监考人员以证件信息核对参考信息 ；

(2) 监考人员参考证件照与考生本人对比，很大程度上依赖于监考人员的主观判断，缺乏真实有效性 ；

(3) 信息审核比对效率较低，需要人工进行信息的逐条审核，而非计算机自动完成。

2人脸相似度比对

人脸识别是基于人的脸部特征信息进行身份识别的一种生物识别技术。人脸识别系统成功的关键在于是否拥有尖端的核心算法，并使识别结果具有实用化的识别率和识别速度。人脸相似度比对是人脸识别领域的一个重要研究方向，其方法是提取人脸图像的特征数据与数据库中存储的特征模板进行搜索匹配，应设定一个阈值，当相似度超过该阈值时，则输出匹配得到的结果。人脸相似度比对的过程分为两类，即确认，一对一进行图像比较的过程；辨认，一对多进行图像匹配对比的过程。

目前，国内领先的研究人脸识别技术并将其成果商业化应用的公司主要有中科云从（CloudWalk）、旷世科技（Face++）和天诚盛业（EyeKey）。各公司都有自主核心知识产权，并成功应用于安防、监控以及信息审核等领域。其中，云从科技和Eyekey免费开放其人脸识别接口，用户可以将数据发送到其远程服务器进行数据处理并得到返回结果。故用户可以根据实际应用需求开发各类个性化应用程序。

针对人工对比身份信息的不足，在调研相关先进身份识别技术并结合我们所学知识和实践能力的基础上，采用云从科技的开放人脸比对接口，实现了一套能够对比证件照和本人现场照的考生身份识别应用系统。该系统通过采集身份证照片和参考人员人脸现场照自动进行比对和审核，大大提高了验证速度和准确度，同时对比数据都保存到数据库，考生的现场考试审核信息都有据可查。

3 系统设计

经过详细的需求调研和可行性分析，考生身份识别系统的设计基本思路和技术路线为：

(1) 通过身份证读卡器读取身份证上的信息和照片（imgA）；

(2) 当身份证信息读取成功后，同步锁定当前场景，通过摄像头拍摄当前场景下的人脸照片（imgB）；

(3) 将证件照和场 景照 通 过 Base64编 码 数 据用Urlencode方式调用云从开放比对接口（http：//120.24.168.188： 7000/face/tool/compare）进行数据比对，解析返回结果，处理并显示，同时完成其他相应的业务操作。系统运行的整体业务逻辑流程如图 1 所示。

4 系统实现

4.1 身份证读卡模块

为了在自行开发的项目中使用 二代身份证读卡器 获得二代身份证信息，需要对现有读卡器开发包 Sdtapi.dll 进行二次开发。整个身份证读卡模块被封装成 IDCardInfo（身份证信息）和 ReaderIDCardThread（读卡器线程）类。应用程序启动后，初始化读卡器线程对象，并绑定读卡事件。当读卡器线程正式启动后便触发读卡事件，调用Sdtapi.dll 中的接口读取身份证信息。读卡模块主要程序伪代码描述如图 2 所示。

图 2 读卡模块主要程序伪代码描述

4.2 摄像头采集模块 

EmguCV.dll 是将 OpenCV 封装的一个 .net 库，可以被 C#.net 调用。EmguCV 的使用方法和 OpenCV 相同，OpenCV 的资料完全可以直接用于 EmguCV。在摄像头采集模块中， 我们需要利用 EmguCV.dll 库中已经封装好的方法 Capture 线 程类捕获摄像头的图像，Capture 对象初始化只需传入摄像头 的地址信息即可。

摄像头采集模块主要程序伪代码描述如图 3 所示。

4.3 远程对比显示模块 

身份证读卡模块成功采集信息后得到证件照（ImgA），摄 像头采集模块拍摄成功后得到现场人脸照（ImgB）。根据得到 的 ImgA 和 ImgB，调用云从远程比对接口进行图像比对，并 解析返回值。远程比对原理如图 4 所示。

5 系统测试

我们以 Visual Studio2012 为开发工具，在 Windows 平 台和 DotNet4.0 环境下 C# 编程实现了本文所述的考生身份识 别系统，并将其发布为 PC 客户端安装程序。同时为简化环 境配置，我们直接做好 Win7 系统镜像，裸机即可恢复系统 运行。系统电脑硬件配置为 Intel（R）Core（TM）2 Duo CPU T6670 @ 2.20 GHz，2 GM RAM。外围硬件设备为普通家用 免驱摄像头和精伦身份证读卡器，其中身份证读卡器读取身 份证信息和摄像头采集捕获图像的二次开发动态链接库分别 为 Sdtapi.dll 和 EmguCV.dll。系统搭建后的原型如图 6 所示。

图 6 系统实物图

5.1 对比试验

为了验证原型系统的有效性和云从对比结果的可靠性， 我们做了一组对比试验（A 组与B 组），A 组中本人持自己的身份证进行对比，B 组中本人持他人身份证进行对比。对比试验数据见表 1 所列。对比试验运行过程充分验证了系统可以快速有效的完成证件数据的采集和人脸数据的拍摄，并成功向远程服务器请求比对，得到返回结果。同时，对比试验的比对结果也验证了远程比对服务器的比对效果是可信的。此外， 试验发现，脸部的拍摄角度，现场光线的明暗，有效部位的面积等都会损失人脸图片的质量，会较大程度影响比对结果。

5.2 模拟测试

为了进一步验证所开发的考生身份识别系统在实际真实考场环境下运行的稳定性和发现系统存在的缺陷，我们对某班级（30 人）进行真实考场模拟测试，测试对象手持本人身份证，通过该系统的身份确认后方可进入考场。测试结果如图 7所示，测试过程约用时 10 min。

图 7 测试结果

（3）系统根据实际应用需求，开发了系统设置，数据查询，数据保存等功能，总体设计相对完善。

本文所实现的系统不仅仅可以应用于考生身份识别，也可以应用于任何需要本人信息比对的场合，所以这仅是一个原型系统，完全可以根据不同的实际需求扩展相应的功能模块，实现多元化复用。云从科技作为国家远程人脸识别系统标准制定单位，拥有强大的研发团队和深厚的技术积累，其对外开放的各种接口也可用于升级当前的系统，以满足不同领域的应用开发需求。