基于面部識(shí)別的智能課堂考勤系統(tǒng)

劉愛萍 劉志堅(jiān) 楊文婷 劉琪

【摘要】 該文主要介紹一種新型的課堂自能考勤系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以智能的完成考察學(xué)生出勤的情況，系統(tǒng)通過(guò)面部正面攝像、總控處理器、面部錄入裝置、對(duì)比處理器、數(shù)據(jù)庫(kù)、信號(hào)屏蔽裝置、時(shí)間節(jié)點(diǎn)控制器等實(shí)時(shí)的自動(dòng)采集數(shù)據(jù)信息、自動(dòng)對(duì)所采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，然后以可視化界面進(jìn)行匯報(bào)。比起傳統(tǒng)的點(diǎn)名方式既方便、快捷，又省資源。

【關(guān)鍵詞】 面部攝入裝置 智能考勤

目前，隨著高等教育的普及化，高等院校的不斷擴(kuò)招，一定程度上導(dǎo)致部分高校教學(xué)資源緊張，學(xué)生參差不齊、難以管理的問(wèn)題。采用門禁系統(tǒng)，雖然能免除教師的點(diǎn)名工作，但門禁系統(tǒng)不能動(dòng)態(tài)掌握學(xué)生進(jìn)入教室后的狀態(tài)，如再次離開教室等，并且門禁系統(tǒng)也不能杜絕代人簽到的情況?，F(xiàn)有的技術(shù)存在以下缺點(diǎn)：1）人工點(diǎn)名方式即浪費(fèi)時(shí)間又沒(méi)有效率，常有學(xué)生替答到，教師也難以發(fā)現(xiàn)；2）缺少中繼環(huán)節(jié)，數(shù)據(jù)傳輸不夠穩(wěn)定，可靠性不高。

一、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案

本系統(tǒng)主要介紹在校生上課考勤智能簽到，無(wú)需任課教師進(jìn)行傳統(tǒng)的點(diǎn)名核實(shí)，并做手寫記錄。它涉及電子通信技術(shù)領(lǐng)域，首先通過(guò)面部錄入裝置將每一個(gè)學(xué)生的面部特征錄入數(shù)據(jù)庫(kù)，然后在學(xué)生上課時(shí)通過(guò)面部正面攝像捕捉面部特征，在數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行對(duì)比完成初步簽到，同時(shí)信號(hào)屏蔽裝置自動(dòng)啟動(dòng)屏蔽手機(jī)信號(hào)，防止上課玩手機(jī)，另外在上課過(guò)程中，時(shí)間節(jié)點(diǎn)控制器不定時(shí)捕捉學(xué)生面部特征，實(shí)現(xiàn)上課過(guò)程中二次簽到，避免中途翹課。系統(tǒng)包含的面部正面攝像和時(shí)間節(jié)點(diǎn)控制器分別與總控處理器連接，總控處理器與信號(hào)屏蔽裝置連接，總控處理器與對(duì)比處理器互相連接，對(duì)比處理器與數(shù)據(jù)庫(kù)互相連接，面部錄入裝置與數(shù)據(jù)庫(kù)連接（如圖1所示）。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)巧妙，在座位上安裝有面熟攝像頭，上課前系統(tǒng)自動(dòng)錄入正面面孔，有對(duì)比裝置進(jìn)行對(duì)比完成簽到，同時(shí)配合時(shí)間節(jié)點(diǎn)控制器和信號(hào)屏蔽裝置，有效的防止中途翹課及上課玩手機(jī)的問(wèn)題。

二、面部識(shí)別系統(tǒng)

檢測(cè)——當(dāng)系統(tǒng)連接到視頻監(jiān)視系統(tǒng)后，識(shí)別軟件會(huì)在攝影機(jī)的視野中搜尋面部信息。如果在視野中存在一張面孔，它會(huì)在幾分之一秒的時(shí)間內(nèi)檢測(cè)到它。它使用多尺度算法以低分辨率搜索面部圖像。（算法是提供一組指令以完成特定任務(wù)的一個(gè)程序）。系統(tǒng)只有在檢測(cè)到類似頭部的形狀后，才切換到高分辨率搜索。

對(duì)齊——一旦檢測(cè)到面部圖像，系統(tǒng)會(huì)確定頭部的位置、大小和姿態(tài)。

標(biāo)準(zhǔn)化——頭部圖像經(jīng)過(guò)縮放和旋轉(zhuǎn)，以便能記錄和映射到相應(yīng)的大小和姿態(tài)。無(wú)論頭部的位置如何以及相距攝像機(jī)的距離有多遠(yuǎn)，都可以執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)化過(guò)程。光線不會(huì)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化過(guò)程產(chǎn)生影響。

表示——系統(tǒng)將面部數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成一個(gè)唯一的代碼。通過(guò)編碼，可以更加容易地將新近捕獲的面部數(shù)據(jù)與存儲(chǔ)的面部數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。

匹配——將新捕獲的面部數(shù)據(jù)與存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，并（在理想情況下）鏈接到至少一個(gè)已存儲(chǔ)的面部圖像。

面部識(shí)別系統(tǒng)的核心是局部特征分析（LFA）算法。這是系統(tǒng)在對(duì)面孔進(jìn)行編碼時(shí)使用的數(shù)學(xué)技術(shù)。系統(tǒng)對(duì)面孔進(jìn)行測(cè)量，并生成一個(gè)面紋，即面部的唯一數(shù)字代碼。在存儲(chǔ)了面紋之后，系統(tǒng)會(huì)將它與數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的成千或成百萬(wàn)的面紋數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。每個(gè)面紋都存儲(chǔ)為一個(gè)84字節(jié)的文件。系統(tǒng)可以用每分鐘6000萬(wàn)張面孔的速度對(duì)內(nèi)存中的面紋數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配，對(duì)于硬盤中的面紋數(shù)據(jù)，每分鐘可以匹配1500萬(wàn)張面孔。

三、總結(jié)

本文主要研究學(xué)生通過(guò)面部識(shí)別系統(tǒng)智能簽到，在電腦終端顯示、處理。在整個(gè)研究、實(shí)驗(yàn)過(guò)程中都取得了良好效果。該系統(tǒng)在校園教室內(nèi)進(jìn)行安裝使用，讓任課老師無(wú)需傳統(tǒng)的點(diǎn)名記錄，只要登錄電腦終端系統(tǒng)便可考察學(xué)生的出勤情況，有效提高了學(xué)校對(duì)學(xué)生的管理效率。另外，該智能簽到系統(tǒng)還可以在校園內(nèi)的其它方面派上用場(chǎng)，比如教師大會(huì)、講座、活動(dòng)簽到等。甚至還可以在政府、企業(yè)等部門相關(guān)方面使用，可提高會(huì)議管理的工作效率。隨著面部識(shí)別技術(shù)的不斷成熟，該套系統(tǒng)也會(huì)得到創(chuàng)新的改變，不斷完善并相信在諸多方面廣泛應(yīng)用。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 周曉光，王曉華.射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)原理與應(yīng)用實(shí)例[M] .北京：人民郵電出版社.2006：12-26.

[2] 張敏貴.面部檢測(cè)與面部特征提取技術(shù)研究[D].西北大學(xué)碩士學(xué)位，2004，5，1

[3] 山士官.面像識(shí)別技術(shù)及應(yīng)用技術(shù)[D].東北大學(xué)大學(xué)碩士學(xué)位，2010，6，5.

[4] 景英娟，董育寧.生物特征識(shí)別技術(shù)綜述[J].桂林電子工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2005，4.