人像智能识别系统设计说明书.doc

XXXX 人像智能识别系统人像智能识别系统 系统设计说明书系统设计说明书 历史修订记录历史修订记录 日期日期版本版本说明说明作者作者 目目 录录 第第 1 章章 概述概述.- 5 - 1.1. 文档编制目的- 5 - 1.2. 项目背景- 5 - 第第 2 章章 系统总体设计方案系统总体设计方案.- 6 - 2.1. 系统的目标- 6 - 2.2. 系统总体架构设计- 6 - 第第 3 章章 系统功能设计系统功能设计.- 8 - 3.1. 人脸动态检测识别与人脸认证识别- 8 - 3.1.1. 人脸数据检测与采集.- 9 - 3.1.1.1. 功能描述.- 9 - 3.1.1.2. 主要功能界面.- 9 - 3.1.2. 人脸特征数据建模.- 9 - 3.1.2.1. 功能描述.- 9 - 3.1.2.2. 主要功能界面.- 9 - 3.1.3. 人脸识别.- 9 - 3.1.3.1. 功能描述.- 9 - 3.1.3.2. 主要功能界面.- 10 - 3.2. 识别情况监测处理- 10 - 3.2.1. 动态识别监测- 10 - 3.2.1.1. 功能描述.- 10 - 3.2.1.2. 主要功能界面.- 11 - 3.2.2. 异常情况处理- 12 - 3.2.2.1. 功能描述.- 12 - 3.2.2.2. 主要功能界面.- 13 - 3.2.3. 识别结果及处理情况统计- 14 - 3.2.3.1. 功能描述.- 14 - 3.2.3.2. 主要功能界面.- 15 - 3.3. 集成数据管理- 16 - 3.3.1. 考生考务信息下载.- 16 - 3.3.1.1. 功能描述.- 16 - 3.3.1.2. 主要功能界面.- 16 - 3.3.2. 考生考务信息导入.- 17 - 3.3.2.1. 功能描述.- 17 - 3.3.2.2. 主要功能界面.- 17 - 3.3.3. 人脸识别结果和处理情况上传.- 17 - 3.3.3.1. 功能描述.- 17 - 3.3.3.2. 主要功能界面.- 17 - 3.3.4. 统计数据发送- 17 - 3.3.4.1. 功能描述.- 17 - 3.3.4.2. 主要功能界面.- 17 - 第第 4 章章 数据设计数据设计.- 18 - 4.1. 概念数据模型设计- 18 - 4.2. 物理数据模型设计- 18 - 第第 1 章章 概述概述 1.1. 文文档档编编制制目目的的 本文档的目的是针对用户需求，以 XXXX 为基础，对系统的总体架构、功 能模块、数据结构、关键业务流程等方面进行详细的设计，作为系统编程开发 的依据。 本文档的读者主要包括：系统设计人员、系统编码人员、系统测试人员。 1.2. 项项目目背背景景 近年来，由于各类考试的考生持续大幅度增加，给考场安排、考试组织等 一系列管理增加了工作量和难度；特别是有些地方的替考现象，在一定程度上 威胁着考试的公平、公正的原则，给考试管理工作带来严峻的考验。 传统的考生身份认证由监考老师或者考场相关工作人员通过对真人和准考 证上的照片进行人工查对来实现，这种认证方式速度慢，并且由于人眼识别多 了容易产生疲乏，这样就会存在人为漏洞（工作人员有意无意中放进代考枪手） ， 传统的人工验证考生身份的方法已不能满足教育考试院加强考生身份认证的需 求。 随着技术的发展，人像识别技术已经广泛应用于公安、金融、保险、机要 等安全和保密级别较高的单位。人像识别技术在 2001 年被列为国家信息产业部 电子信息产业发展基金支持项目（信部运2001705 号）国家科技部 2002 年度 国家级火炬计划项目（2002EB010207） 。 人脸识别技术作为一种新兴的生物特征识别技术，是将人脸识别技术、网 络数据库技术、计算机并行处理技术、人像组合技术、模糊图像复原技术、视 频图像采集与处理技术等综合集成为一个高效运行的系统。 XXXXXX 拟将人脸识别系统作为一项先进的高科技技术防范和管理手段引入 考试管理工作中，提高行政管理效率，有效阻止考试中替考现象的发生。 第第 2 章章 系统总体设计方案系统总体设计方案 系统总体设计方案包括系统目标和总体架构设计两部份，系统目标对系统 建设的总体目标和当前目标进行了表述，系统总体架构对系统应用架构和硬件 逻辑结构进行了设计，详见下文。 2.1. 系系统统的的目目标标 人像识别系统的总体建设目标是通过人脸识别技术对现场考生的身份进行 认证，提供对身份认证的结果展现和异常情况处理。实现比对结果和相关处理 数据的级连上传和展现，并能实现与远程电子巡查系统的有效集成。 当前项目建设的主要目标是实现一个考点一个考点的现场人像比对、比对结果展现 以及异常情况的处理，同时实现与电子巡查系统的有效集成。 以下文档以一个考点的人像比对为依据进行设计。以下文档以一个考点的人像比对为依据进行设计。 2.2. 系系统统总总体体架架构构设设计计 通过对用户需求的分析和项目背景的调查，我们发现本系统具有如下的特 点： 考点入口部署人脸动态监视识别模块，人脸动态监视识别模块，完成对入场考生人脸的动态比对， 将比对的结果保存到考点监控中心的数据库服务器中； 考点监控中心部署人脸认证识别模块人脸认证识别模块，对人脸动态监视识别系统发现的 可以考生进行进一步的确认； 考点监控中心部署识别结果监测处理模块识别结果监测处理模块,对人脸动态监视识别系统记 录的比对结果进行实时的监测、统计分析以及处理。 考点监控中心部署集成数据管理模块集成数据管理模块,与电子巡查系统进行通信，将人 像比对的实时统计数据传送到电子巡查系统，由电子巡查系统在大屏大 集成展示。同时实现中心分发数据的下载与导入，人像比对及处理结果 的逐级上传。 各系统之间通过校园网进行连接。 针对以上的特点，我们设计了如下的应用总体框架和系统硬件逻辑部署结 构： 图图 2.2-12.2-1 系统应用总体框架图系统应用总体框架图 网网 络络 前前端端动动态态识识别别工工作作站站前前端端动动态态识识别别工工作作站站 摄摄像像机机 人人脸脸动动态态 监监视视识识别别 人人脸脸动动态态 监监视视识识别别 数数据据库库服服务务器器 后后端端认认证证工工作作站站 电电子子巡巡查查系系统统服服务务器器 电电视视墙墙 人人脸脸认认 证证识识别别 识识别别结结果果 监监测测处处理理 集集成成数数 据据管管理理 多路视频采集与处理 摄摄像像机机 多路视频采集与处理 多路视频采集与处理 摄摄像像机机 图图 2.22.22 2 系统硬件逻辑部署结构图系统硬件逻辑部署结构图 第第 3 章章 系统功能设计系统功能设计 根据北京教育考试院人像识别系统的建设目标，经过对用户需求的总结和 归纳得出系统的功能由人脸动态识别、人脸认证识别、识别情况监测处理以及 集成数据管理几部分组成，如下图所示。 人人像像识识别别系系统统 人人脸脸动动态态 监监测测识识别别 人人脸脸认认 证证识识别别 识识别别情情况况 监监测测处处理理 集集成成数数 据据管管理理 图图 3-13-1 人像识别系统功能组成图人像识别系统功能组成图 3.1. 人人脸脸动动态态检检测测识识别别 与与人人脸脸认认证证识识别别 人脸动态检测识别模块和人脸认证识别模块由苏教授提供，其中人脸动态 检测识别模块通过多路摄像机对位置不断变化的考生的图象进行动态的跟踪和 采集，通过相应的算法提取出人脸区域，并与数据库中的标准照片进行比对。 在人脸认证识别模块，考生需要正面固定站立在一路摄像机前，摄像机对人的 正面图象进行采集，通过相应的算法提取出人脸区域，并与数据库中的标准照 片进行比对。这两个模块的主要功能包括人脸数据检测与采集、人脸特征数据 建模以及人脸识别。如下图所示。 人人脸脸动动态态监监测测识识别别 & &人人脸脸认认证证识识别别 人脸数据检 测与采集 人人脸脸 识识别别 人脸特征 数据建模 图图 3.1-13.1-1 人脸动态监测识别人脸动态监测识别& &人脸认证识别功能组成图人脸认证识别功能组成图 3.1.1. 人脸数据检测与采集人脸数据检测与采集 3.1.1.1. 功能描述功能描述 自动搜索摄像机所摄视频区域内所有存在的人脸信息，并记录下来。通过设 备将考生的人像信息采集进入系统，为比对提供数据支持。 3.1.1.2. 主要功能界面主要功能界面 无。 3.1.2. 人脸特征数据建模人脸特征数据建模 3.1.2.1. 功能描述功能描述 将摄像区域内找到的人脸信息进行校正、截取、保存并进行标准化工作。 3.1.2.2. 主要功能界面主要功能界面 无。 3.1.3. 人脸识别人脸识别 3.1.3.1. 功能描述功能描述 将建模后得到的图像与数据库中已存储的人脸数据进行比较，计算两个特征 值之间的相似度，以此可以判断比对者的身份，当两个特征相似度大于特定的 阈值时，就认定其身份。 3.1.3.2. 主要功能界面主要功能界面 无。 3.2. 识识别别情情况况 监监测测处处理理 识别结果监测处理以人脸动态检测识别记录的结果为依据(包括通过和可疑)， 对动态识别的情况进行实时的监测和统计。对动态监测中发现的可疑情况进行 进一步的确认、处理以及相关信息的统计，同时提供对相关信息的打印功能。 识别结果监测处理主要包括动态识别结果实时监测、动态识别异常情况打 印、异常情况处理、异常情况处理结果打印以及识别结果及处理情况统计几部 分。其功能组成图如下： 识识别别情情况况监监测测处处理理 动动态态识识 别别监监测测 数数据据 统统计计 异异常常情情 况况处处理理 图图 3.2-13.2-1 识别结果监测处理功能组成图识别结果监测处理功能组成图 3.2.1. 动态识别监测动态识别监测 3.2.1.1. 功能描述功能描述 动态识别监测对人脸动态识别中记录的正常和可疑情况进行监测。动态识 别监测包括列表监测、动态识别情况查询以动态识别可疑情况确认。详细叙述 如下： 列表监测：以列表形式将人脸动态识别中的结果进行显示并实时更新， 同时支持对监测结果的打印； 动态识别情况查询：按照比对时间、确认情况、比对结果等条件对动态 识别的结果进行查询并以列表显示，同时支持对查询结果的打印； 可疑情况确认：对人脸动态识别中发现的可疑情况，在经过人脸认证系 统的二次确认和处理后，将对应考生的准考证号录入到系统中，对可疑 信息进行确认。 3.2.1.2. 主要功能界面主要功能界面 图图 3.2.1.2-13.2.1.2-1 动态识别监测主界面动态识别监测主界面 图图 3.2.1.2-23.2.1.2-2 动态识别情况查询界面动态识别情况查询界面 图图 3.2.1.2-33.2.1.2-3 可疑情况确认界面可疑情况确认界面 3.2.2. 异常情况处理异常情况处理 3.2.2.1. 功能描述功能描述 以人脸动态识别中发现的可疑信息为依据，通过人脸认证识别系统对考生 的身份进行二次确认，并按照二次确认的情况进行相关的处理，异常情况处理 主要包括：异常情况确认、异常处理情况查询。详细叙述如下： 异常情况确认：通过人脸认证识别系统对考生的身份进行二次确认，根 据确认的结果进行相关的处理，同时可以生成并打印标准格式的处理意 见表供处理人员和可考生双方签字确认； 异常处理情况查询：按照处理时间、处理人员、处理结果等条件对异常 情况处理的结果进行查询并以列表显示，同时支持对查询结果的打印。 3.2.2.2. 主要功能界面主要功能界面 图图 3.2.1.3-13.2.1.3-1 异常情况处理主界面异常情况处理主界面 图图 3.2.1.3-23.2.1.3-2 异常情况处理查询界面异常情况处理查询界面 图图 3.2.1.3-33.2.1.3-3 异常情况确认界面异常情况确认界面 3.2.3. 识别结果及处理情况统计识别结果及处理情况统计 3.2.3.1. 功能描述功能描述 识别结果及处理情况统计包括：人脸动态监测识别情况实时统计和处理情 况统计两部分，详细叙述如下： 人脸动态监测识别情况实时统计：以人脸动态监测识别为依据，对动 态监测识别的总人数、通过人数、通过率、可疑人数、可疑率等指标 进行实时的统计，统计结果以列表和图形相结合的形式进行展现，同 时支持打印； 处理情况统计：以异常情况处理的结果为依据，对异常情况处理的总 人数、通过人数、不通过人数、通过率、不通过等指标进行统计，统 计结果以列表和图形相结合的形式进行展现，同时支持打印。 3.2.3.2. 主要功能界面主要功能界面 图图 3.2.3.2-13.2.3.2-1 人脸动态识别情况实时统计列表界面人脸动态识别情况实时统计列表界面 图图 3.2.3.2-23.2.3.2-2 人脸动态识别情况实时统计图示界面人脸动态识别情况实时统计图示界面 3.3. 集集成成数数据据管管理理 管理中心在服务器上分发考生的考务信息并通知下属单位下载，下属单位 接收到信息后，在规定的时间内下载并将考务信息导入到系统中。考点定时将 人脸识别的结果和处理的情况上传到区中心，各区定时将人脸识别的结果和处 理的情况上传到市中心。另外系统定时将人脸识别结果和处理情况的统计数据 发送到电子巡考系统，电子巡考系统接收到数据后进行相关处理并集成展示。 集成数据管理主要包括考生考务信息下载、考生考务信息导入、人脸识别 结果和处理情况上传、统计数据发送几部分。其功能组成图如下： 集集成成数数据据管管理理 考考 生生 考考 务务 信信 息息 下下 载载 考考 生生 考考 务务 信信 息息 导导 入入 人人脸脸 识识别别 结结果果 和和处处 理理情情 况况上上 传传 统统 计计 数数 据据 发发 送送 图图 3.3-13.3-1 集成数据管理功能组成图集成数据管理功能组成图 3.3.1. 考生考务信息下载考生考务信息下载 3.3.1.1. 功能描述功能描述 管理中心在服务器上分发考生的考务信息并通知下属单位下载，下属单位 接收到信息后，在规定的时间内下载。 3.3.1.2. 主要功能界面主要功能界面 无。 3.3.2. 考生考务信息导入考生考务信息导入 3.3.2.1. 功能描述功能描述 将下载的考生考务信息导入到系统中，考生考务信息的导入功能的实现方法 需要根据考生考务信息的格式来确定。 3.3.2.2. 主要功能界面主要功能界面 无。 3.3.3. 人脸识别结果和处理情况上传人脸识别结果和处理情况上传 3.3.3.1. 功能描述功能描述 将人脸识别结果以及异常情况处理相关数据打包上传到上一级管理部门， 各考点上传到区中心，各区中心上传到市中心，各区中心或市中心对所辖范围 内的考点的识别结果和处理情况进行处理和集成展示。 3.3.3.2. 主要功能界面主要功能界面 无。 3.3.4. 统计数据发送统计数据发送 3.3.4.1. 功能描述功能描述 将人脸动态监测识别统计以及异常情况处理统计所需数据打包发送到电子 巡考系统，电子巡考系统接收后进行相关处理并集成展示。 3.3.4.2. 主要功能界面主要功能界面 无。 第第 4 章章 数据设计数据设计 4.1. 概概念念数数据据模模型型设设计计 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 A10 VA20 PIC VA50 VA100 VA200 A20 A10 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 A8 VA20 A18 A1 A4 VA100 A6 VA20 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 I PIC DT A1 A1 A1 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 I VA50 A1 A18 VA50 VA20 A1 VA100 VA50 DT 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 A1 VA30 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 A2 VA100 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 A2 VA50 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 A2 VA100 图图 4.1-14.1-1 概念数据模型概念数据模型 4.2. 物物理理数数据据模模型型设设计计 业 业 业 业 业 业 报名号 准考证号 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 业 char(8) char(10) varchar(20) longblob varchar(50) varchar(100) varchar(200) char(20) char(10) 业