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    电子论文

    考生身份验证系统在教育考试中的应用

    时间:2019年06月18日 所属分类:电子论文 点击次数:

    【摘要】考生身份验证是国家教育考试管理部门对标准化考试考点工作的基本要求,也是构建考生诚信档案、社会诚信档案的重要信息来源。采用先进的人脸生物识别技术与互联网技术,建设考生身份验证系统,有望大大提高教育考试中考生身份验证环节的速度和准确性

      【摘要】考生身份验证是国家教育考试管理部门对标准化考试考点工作的基本要求,也是构建考生诚信档案、社会诚信档案的重要信息来源。采用先进的人脸生物识别技术与互联网技术,建设考生身份验证系统,有望大大提高教育考试中考生身份验证环节的速度和准确性,在一定程度上减少作弊,净化考场环境,从而提高考试管理水平与服务能力,在技术上为考试的公平公正保驾护航。

      【关键词】人脸识别,教育考试,身份验证

    山西电子技术

      一、人脸识别技术的发展现状及其应用于考试的意义

      随着我国信息化社会的不断发展和互联网应用的普及,人脸识别技术被广泛应用于多个领域。比如,智能交通领域,中国超过30个城市的100多条地铁和高铁线路都有应用人脸识别技术,南方航空更是上线了国内首个人脸识别智能登机系统;谌斯ぶ悄芮把靥剿,有些公司还应用智能视频/语音、生物特征识别、智能人机交互等先进技术,在智能金融、智慧政务、智能安全等领域成功运用人脸识别技术。

      目前,数字视频监控已经遍布全国,据统计,我国有1.76亿个监控摄像头,由公安部门控制的超过2000万个。这2000万个摄像头处在一个被称为“天网工程”的政府监控系统中,具有特定的人脸识别、大规模人群监控等功能。BBC制作了一段视频节目,展示数字视频监控系统如何工作:贵州贵阳警方用手机拍摄了一张JohnSudworth的证件照片,将他的身份加入了监控系统,随后,Sudworth开始“潜逃”,他在市中心随便走了一段路,然后前往车站,在进入车站大厅后,监控摄像发现了他,他的大幅照片被以红色底色显示在了控制中心的屏幕上,车站派出所立刻出动了6名警察将他围在了中间。

      视频里,生产监控设备的杭州大华科技表示,他们的监控摄像头产品可以直接识别人脸并且对应身份证号,能从过去的录像里追踪过去一周此人出现过的路径、时间,能把人和使用过的交通工具进行匹配,甚至,还能把监控对象最近接触密切的人直接挑出来追踪。与目前公安系统先进的设备和技术相比,考生的身份验证技术和考试的监控技术就显得不太成熟了。

      考生身份验证是国家教育考试管理部门对标准化考试考点工作的基本要求,也是构建考生诚信档案、社会诚信档案的重要信息来源。在以往考生进场身份验证环节,监考老师通常根据考场名册上的照片,对考生本人及其身份证信息进行人工比对。鉴于人工比对的局限性,监考老师有时不能立即做出准确判断,于是,屡有考生铤而走险,寻找“抢手”替考。

      随着互联网技术的快速发展,有个别考点采用了电子读卡器实现身份证信息的电子化读取与防伪验证,但这种验证仅局限在考生报名阶段使用,考生入考场的身份核验仍需监考老师人工判断?忌矸莺硕越崾,监考老师要手工登记核对情况,并经由考点办公室统一汇总上报。这些考务工作十分冗杂,责任重大,存在误判与导致作弊事故风险的可能,且还存在缺失信息化管理、无记录、不可追溯、无大数据积累与价值挖掘等问题。由此可见,开发一套人脸识别系统服务于考生身份验证迫在眉睫。

      二、考生身份验证系统中的人脸识别系统架构

      1.考生身份验证系统中的人脸识别系统

      考生身份验证系统是利用成熟的互联网技术与先进的生物识别技术,结合教育考试实际应用场景专门设计的一款考生身份信息认证及信息管理的应用系统。人脸识别的原理是人脸与照片(包括身份证照片)进行比对,不需要额外采集其他信息,可适用于所有类型的考试,识别速度快,识别率高。人证核验终端应集身份证识别、指纹识别、人脸识别于一体,设备小巧,操作简便,并具有完善的统计功能,可根据采集的考生信息,自动完成各类数据的统计。在考生进入考点之前,考生身份验证系统应设定该终端对应的考点信息,考生持个人身份证进行身份验证。

      那么,“人脸识别”技术是怎么实现在考生入场前的身份核验的?身份认证时,考生在核验终端前站立,脸部面对核验终端摄像头,将身份证放置于核验终端身份证信息读取区,实时视频人脸信息采集,读取身份证信息。采用身份证芯片照片专用低清人脸识别算法,对身份证芯片人脸照片与现场人脸照片进行1:1验证,单张比对通过时间小于1秒钟。

      2.人脸识别系统核验流程

      第一步:考生信息核验获取考生身份证信息后,系统首先在数据库中查找该考生的考试信息,若无该考生信息,系统提示“无该考生信息,请核对!”;若查找到该考生信息,则进入第二步“考点核对”。此步骤保证无关人员不能进入考场。第二步:考点核对系统获取考生考试信息后,将该考生考试信息中的考点信息与终端事前设置的考点信息进行比对,若不一致,提示“考点错误”;若考点信息一致则允许考生进入,此步骤解决考生走错考点的问题,便于考生能够及时参加考试。第三步:身份核验获取考生考试信息后也就获取了该考生报名时的照片信息。此时,核验系统将考生报名照片、现场人脸照片、身份证照片三者之间进行比对。若比对通过,显示“完成验证,请进入考场”;不通过时,则提示“人脸匹配度低,请刷指纹核验”或者“人脸匹配度低,请监考老师人工核验并确认结果”。

      此步骤不仅解决了考生身份验证问题,避免替考,同时也对考务工作人员人工干预的核验进行电子化记录。所有考生核验记录有数据可追溯?嫉憧忌矸菅橹び牍芾硐低呈钦攵钥嫉愕囊桓龊筇ü芾沓绦,它的设计理念是集中管理、分级授权、实时监控、远程指挥、自动报表。系统安装于考点考务办公室,设有专用服务器,并加密网络传输,用户可远程查看考点入口身份验证实时记录、考场入口身份验证实时记录、排队滞留情况、异常情况处理、入场时间提醒、到考详情统计、缺考情况提醒、自动报表生成与上传、验证终端异常,等等,是考点考务管理的得力助手。

      3.系统架构

      考生身份验证与管理系统整体架构的设计不局限于市级辖区内考点的考生身份验证,而是依据国家现行的教育考试管理结构,放眼全局,上至国家级、省级考试信息管理,下至每个考点、每个考场、每个考生的全身份信息管理。

      (1)系统管理层级

      系统的“五级管理”结构,分别为:省级考生身份验证管理平台、市级考生身份验证管理平台、区/县级考生身份验证管理系统、考点考生身份验证管理系统。其中,市级、区/县级验证中心统一部署一套具有较强数据权限安全、分布式集群、性能稳定的大型身份验证管理平台,避免从考场到市级上报转发的时间过长,提升数据的及时性。校级考生身份验证管理系统,用于直接实时管理各线下验证终端设备,用于数据收集、分析处理、缓存分流。

      (2)网络部署架构

      在网络部署上,基于网络传输的保密性、安全性考虑,考生身份验证与管理系统将采用敏感信息加密传输与专业防火墙处理技术,并在各级考点建立专用服务器,服务器具有收取上级考试信息与集中上传标准版考点考生身份验证数据报表权限,各级服务器均具有防篡改功能,以防作弊。一般来说,考点配置1台专业服务器,区级、县级、市级部署2台高性能专业服务器,省级建议部署4台专业中央服务器,建立专业数据库,并可做数据集群。

      (3)信息数据库架构

      考生身份验证与管理系统以市为单位建立考生身份识别信息档案库,覆盖从考生报名、报名身份核验、图像指纹信息采集、异?忌矸菘、到考身份核验、到考统计、疑似替考考生库等全流程考生身份识别和信息档案建立。系统在技术架构的设计上非常灵活,支持Windows、Linux,以及各类主流数据库,采用多种服务引擎,便于快速进行二次开发,并能做好客户化设计。

      三、应用研究:考点考生身份验证系统的实测探索

      1.基于2017年全国成人高考的实验案例

      基于整体的架构设计,长沙市教育考试院用了6个月的时间,与各相关人脸识别公司组成专项研究开发小组,不断研讨最适宜的核验模式,对系统设计开发进行了持续得更合理、更便捷、更安全的核验流程优化。

      第一次试点选择的是2017年9月28日全国成人高等学校招生统一考试。作为人脸识别技术在考试中的首次应用,长沙市教育考试院非常慎重,因为系统实测结果既要有代表性,又要保证正常的考试秩序不受其干扰,最终,决定在三个考场门口采用临时布放、离线核验的形式进行考生入场身份核验。在进行了指定考场的两场不同时段考试之后,根据终端设备的核验记录,项目组统计出参与本次试点的三个考场在两场考试中实际参考人数与缺考人数,该系统达到了电子统计效果,减免了该考场监考老师的人工记录工作,实现了无纸化、电子化管理。

      上午的语文考试,从8点30分准时开始“刷脸”进入考场,到9点00分截止,一共有77人刷证,其中,74人自动识别入场,人工识别入场3人。本场考试自动识别率96%,能保证考生顺利、及时进入考场参加考试。生物识别技术与考务人员配合,成功发现替考人员一名。入场之前对考生身份进行核验,在一定程度上避免了考试作弊事故的发生?梢运,考生身份验证与管理系统的首秀成绩令项目组与运通公司都非常振奋。

      但是,下午场的考试还是出现了一些问题。下午举行的是数学考试,从14点00分开始“刷脸”进入考场,到14点30分截止,一共有80人刷证,其中,76人自动识别入场,人工识别入场4人。本场考试的自动识别率为95%,比上午场降低了一个百分点,虽然并未造成考生入场时间的延误,但是也引起了项目组与运通工程师的高度重视。项目组调取设备日志,通过研究刷卡次数与拍照记录,最终发现光线条件对人脸识别设备使用效果有较大影响。

      紧锣密鼓的方案整改之后,第二次的核验测试安排在2017年12月23日举办的全国硕士研究生入学考试,试点仍在湖南省长沙市长郡双语实验中学,但是核验位置从个别考场入口改为考点大门入口,从针对单一考场30名考生的身份验证升级为对本考点64个考场共计1920名考生身份的集中核验。12月23日清晨,一场突如其来的小雨,对系统的设置和运行开启了新的考验。7点30分整,考点大门开启,考生陆续通过人证核验进入考场。根据考点验证管理系统统计显示,本次上午场与下午场的两场考试人证核验情况差异较大。上午场的自动识别率为69%,明显低于下午场93%的自动识别率。

      五、系统应用的前景展望

      长沙市教育考试院本次的课题研究不仅仅局限于辖区内考点的考生身份验证,而是从设计理念上依据国家现行的教育考试五级管理结构原则,坚持全局统筹理念,系统地设计了上至省级考试信息管理,下至每个考点、每个考场、每个考生的全身份信息管理;涵盖了从考试报名到考试进行,甚至到考试成绩查询的全流程环节;还把涉及考试的考务、考生全部纳入验证与管理,实现了全方位防作弊考试管理?梢运,考生身份验证的课题研究,具有深远的教育考试系统拓展性。

      同时,项目组也希望把先进的人脸识别技术,通过研究拓展为人证核验闸机、桌面核验终端、人证核验与信息管理平板等终端展现形式,将其应用到校园安防管理、教学管理、业务管理等各个层面,让人脸识别系统也成为教育系统的一种常态化管理手段。

      1.基于底层系统应用,建立完善的教育考试

      诚信信息数据库教育部明确指出,各省级招生考试机构负责采集、确认本地区考生的考试诚信记录信息,并建立相应的考试诚信信息档案库。建立考试诚信信息档案的主旨不仅体现在依法规范国家级考试的秩序,同时,还可以为维护广大考生的合法权益提供有力的法律保障和司法救济,是保障考试这种人才选拔机制坚守“平等竞争”的灵魂,是“公平、公开、公正”的权威凸显?际陨矸菪畔⒌蛋缚獾氖堇丛从诒镜厍嫉憧忌矸菅橹は低。

      按照现行“五级管理”结构,逐级按“考点考试身份档案—区/县考试身份档案—市级考试身份档案—省级考试身份档案”汇总完善,如有需要,甚至可接入国家级诚信档案,为建立诚信社会体系提供数据支撑?际陨矸菪畔⒌蛋缚獾氖荻韵笪胁斡肟际缘娜,主体是考生,亦可拓展到考试参办单位的工作人员。在本课题研究的实测工作中,项目组已经将值守考生身份核验终端的考务人员纳入必须经过人脸识别、人证合一验证的名单。防作弊,需要从全方位做工作才能有效避免疏漏。

      考试身份信息档案库的数据采集时机可覆盖教育考试管理工作的全环节。从技术上来说,考试报名、试卷保存、监考进场、考生进考场、考生查分、网报志愿等环节,均可成为身份信息采集的良机,我们有望利用身份信息档案库数据为考试管理决策提供数据支撑。

      2.借力考点人证核验终端,构建校园综合信息管理

      各相关人脸识别公司人证核验终端,同时集成了计算机技术、云平台技术、数据分布技术、大数据处理技术、生物识别技术、触摸屏手写技术、数码摄像技术、网络技术等,其形态亦可根据实际使用环境灵活部署为人证核验闸机、桌面核验终端、人证核验与信息管理平板等;谌肆呈侗鸬目忌矸菅橹は低,一般都会设置在校园出入口,或者考场入口,这些地段一直是校园安防最核心的区域。在人脸识别系统应用过程中,项目组可以参照高铁、机场人脸识别道闸等设计出人员进出验证通道,作为永久性装置,固定在相应的关键点位。

      (1)对不同人员,如嘉宾、访客、员工、学生,可分别进行迎宾、签到、考勤等管理,成为智能迎宾前台。

      (2)完善的信息发布功能,可发布学校公告、课程信息、视频系统,成为学校与教育管理单位的信息发布平台。

      (3)接口完善,可自动获取对接互联网上的天气、日期、新闻、资讯等信息,提供更完善的服务。

      (4)后台记录完善,可进行大数据统计分析,也可与其他设备兼容使用。其相应的管理系统可构建大门通行和考勤子系统、宿舍通行和考勤子系统、教室通行和考勤子系统、移动端信息管理、微信信息通知?楹椭悄芎筇ü芾硐低,等等。通过考点考生身份验证终端这个载体,学?梢越冉娜肆呈侗鸺际醺惴旱赜τ糜谌粘Sτ糜牍芾碇,提供更为可靠的教学管理,创造更优质的用户体验,提高校园信息化水平,提高考生身份验证系统的应用效益。

      参考文献:

      [1]张俊虎,郝晓剑,邢昊.人脸图像识别中的PCA算法实现[J].微计算机信息,2010(19).

      [2]于世华,杜福涛.基于人脸识别的上机辅助身份验证系统设计与实现[J].呼伦贝尔大学学报,2009(1).

      [3]张成功.自动人脸识别在网上考试系统中的应用[J].大同大学学报(自然科学版),2009(3).

      [4]马桂英.人脸识别技术的应用及研究趋势[J].福建电脑,2009(10).

      [5]韩增锟.基于人脸识别技术的考生身份验证系统的设计与实现[J].计算机与数字工程,2012(1).

      [6]郑崇微.人脸识别方法综述[J].山西电子技术,2013(2).

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