互聯(lián)網(wǎng)+面部識(shí)別技術(shù)在大學(xué)生寢室管理中的應(yīng)用研究

崔曉微　董雷剛　張丹　鄒紅

摘要：目前高校的學(xué)生規(guī)模越來越大，學(xué)生管理工作日益繁重。該應(yīng)用結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)+人臉識(shí)別技術(shù)，設(shè)計(jì)一套適于學(xué)生身份認(rèn)定的系統(tǒng)，有助于學(xué)生寢室管理。系統(tǒng)重要分為人臉圖形采集終端、人臉識(shí)別和數(shù)據(jù)管理服務(wù)器，以及Android手機(jī)終端三個(gè)模塊。學(xué)生通過人臉采集終端考勤，服務(wù)器實(shí)現(xiàn)學(xué)生身份識(shí)別，管理者通過手機(jī)終端查看考勤結(jié)果。該應(yīng)用操作方便，正確率高，能有效避免代簽等行為，有效提高學(xué)生的管理工作效率和質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：互聯(lián)網(wǎng)+；人臉識(shí)別；寢室管理；Android

中圖分類號(hào)：TP368.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2018）08-0148-02

隨著高校辦學(xué)規(guī)模擴(kuò)大，在校學(xué)生數(shù)量增加，這給高校學(xué)生管理提出更高的要求，部分學(xué)生自律性差，遲到、曠課、晚歸和不歸的現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，尤其是學(xué)生不按時(shí)歸寢或不歸寢，是影響學(xué)校安全穩(wěn)定的重要因素之一，因?qū)嬍也粴w問題導(dǎo)致悲劇的發(fā)生使學(xué)校在與家長(zhǎng)處理后續(xù)事宜工作上顯得非常被動(dòng)。針對(duì)學(xué)生晚歸或不歸的現(xiàn)象，許多高校也采取了一系列的措施，但均存在著效率低、易出錯(cuò)、統(tǒng)計(jì)繁瑣等問題，對(duì)學(xué)校的管理提供決策信息較為困難。

基于上述原因，本項(xiàng)目基于互聯(lián)網(wǎng)和人臉識(shí)別技術(shù)，研究設(shè)計(jì)一套適于大學(xué)生晚間歸寢考勤的身份檢測(cè)與認(rèn)定系統(tǒng)，由人臉圖像采集終端、后臺(tái)管理、Android客戶端三部分組成。采集終端對(duì)人臉原始圖像進(jìn)行采集，將結(jié)果通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸至后臺(tái)數(shù)據(jù)庫，并進(jìn)行人臉圖像識(shí)別運(yùn)算，同時(shí)將運(yùn)算結(jié)果反饋至圖像采集終端。輔導(dǎo)員可通過Android手機(jī)客戶端瀏覽整個(gè)宿舍樓的歸寢情況，以及每個(gè)宿舍的學(xué)生歸寢情況，也可查看一段時(shí)間內(nèi)各學(xué)生的歸寢情況，極大方便了學(xué)校對(duì)學(xué)生的晚間歸寢管理。

1總體設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)充分利用現(xiàn)有的科技手段，功能是進(jìn)行學(xué)生晚間歸寢的考勤管理。系統(tǒng)主要有三部分組成，人臉圖形采集終端采用嵌入式Linux技術(shù)在arm平臺(tái)上進(jìn)行設(shè)計(jì)，后臺(tái)管理由C#和Sql server數(shù)據(jù)庫開發(fā)而成，Android手機(jī)智能終端由Android進(jìn)行APP的開發(fā)，三者組成的示意圖如下所示。人臉圖形采集端將學(xué)生人臉圖形采集后，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸至后臺(tái)進(jìn)行信息比對(duì)，并將比對(duì)結(jié)果及時(shí)反饋至采集終端；學(xué)生管理者可通過自己手機(jī)的APP來實(shí)現(xiàn)學(xué)生歸寢情況的查詢。各模塊之間的信息傳輸通過無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)。

2人臉圖像采集終端

人臉圖形采集終端的作用是在本地實(shí)現(xiàn)考勤人員面部的識(shí)別與照片的采集與存儲(chǔ)，主要組成是搭載嵌入式Linux系統(tǒng)的arm開發(fā)板，以及視頻采集模塊、觸屏顯示模塊等設(shè)備。人臉面部的識(shí)別與圖像采集主要有以下幾個(gè)階段。

2.1人臉檢測(cè)

人臉檢測(cè)指的是在圖像窗口內(nèi)，采取一定的技術(shù)手段判斷該窗口內(nèi)容是否有人臉存在，并用彩色矩形框?qū)θ四樳M(jìn)行動(dòng)態(tài)標(biāo)注。人臉檢測(cè)是人臉識(shí)別技術(shù)的關(guān)鍵步驟，由于人臉的器官特征以及人臉?biāo)幍谋尘皬?fù)雜，還有受光線，采集設(shè)備清晰度等因素的影響，人臉檢測(cè)的難度很大。基于此，采用OpenCV的API進(jìn)行人臉檢測(cè)模塊的開發(fā)，該API具有算法先進(jìn)，識(shí)別度高，速度快等優(yōu)點(diǎn)，為人臉識(shí)別的后續(xù)工作奠定了很好的基礎(chǔ)。

2.2人臉圖像的存取與傳輸

在獲得人臉圖像后，在將其保存在本地存儲(chǔ)器的同時(shí)，將其傳送至后臺(tái)服務(wù)器進(jìn)行信息比對(duì)。這樣做的目的是，一方面可以對(duì)考勤信息進(jìn)行本地存檔，以便特殊需要時(shí)進(jìn)行查詢，另一方面，將信息比對(duì)運(yùn)算放在后臺(tái)進(jìn)行，也減輕了客戶端的計(jì)算量，提高了人臉識(shí)別的速度。

3后臺(tái)設(shè)計(jì)

3.1信息存儲(chǔ)

本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分為兩部分：將訓(xùn)練階段得到的特征值，投影矩陣等數(shù)據(jù)存為.XML文件，以備測(cè)試時(shí)使用，XML文件存放于臉部識(shí)別終端，用于本地快速完成人臉的識(shí)別；用于服務(wù)器端的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)則采用SQL SERVER數(shù)據(jù)庫，存儲(chǔ)的信息主要包括學(xué)生的基本信息、學(xué)生的宿舍分布信息、考勤記錄等。其中學(xué)生的基本信息和宿舍分布信息由手工錄入；考勤記錄是在學(xué)生進(jìn)行考勤時(shí)自動(dòng)形成的信息，包括考勤的學(xué)生姓名、宿舍、時(shí)間、考勤的結(jié)果，它是管理人員進(jìn)行各種查詢統(tǒng)計(jì)操作的基礎(chǔ)。

3.2人臉識(shí)別

把人臉數(shù)據(jù)存儲(chǔ)以后，就可以進(jìn)行人臉識(shí)別了。建立—個(gè)test.txt來存儲(chǔ)人臉檢測(cè)時(shí)圈出的人臉圖像；加載測(cè)試圖像，操作與加載訓(xùn)練圖像集的步驟一樣，不同之處是cvLoadlmage把test.txt中的信息讀取到facelmgArr空間中。用loadTrainingData加載人臉訓(xùn)練時(shí)保存到.xml文件中的訓(xùn)練結(jié)果，然后cvEigen-Decomposite將測(cè)試圖像投影到子空間中，最后找出測(cè)試人臉的特征值和.xml文件中的特征值較近的那一個(gè)，輸出它的ID。

在后臺(tái)對(duì)人臉識(shí)別是靠.txt文檔來讀取該人臉的學(xué)號(hào)和該人臉?biāo)诘穆窂?，因此需要建立一個(gè)train.txt文檔，文檔里記錄了學(xué)號(hào)和人臉保存的位置，為了提高人臉識(shí)別的準(zhǔn)確率，每個(gè)學(xué)號(hào)訓(xùn)練了五張圖片。

4 Android手機(jī)終端

該終端采用Android進(jìn)行開發(fā)，運(yùn)行在智能手機(jī)終端。用戶在登錄后，具備遠(yuǎn)程訪問數(shù)據(jù)庫的功能，以及查詢所管轄學(xué)生的歸寢信息，并支持多種自定義查詢。該功能使得學(xué)生管理人員可以不用親自深入學(xué)生寢室進(jìn)行實(shí)地查詢，即可得到學(xué)生的歸寢信息，在很大程度上增強(qiáng)了工作的便利性和實(shí)效性。

5總結(jié)

本文采用人臉識(shí)別技術(shù)和Android技術(shù)，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，設(shè)計(jì)了面向高校學(xué)生寢室管理的系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要有三部分組成，分別實(shí)現(xiàn)了人臉圖像采集、圖像識(shí)別匹配以及遠(yuǎn)程無線信息查詢等功能。該應(yīng)用的實(shí)施，不僅有助于提高學(xué)生管理工作的效率，也在一定程度上保證了學(xué)生的安全。