校園簽到技術(shù)發(fā)展研究

張飛躍 吳國棟 彭婭 韓琪

摘要：論文敘述了各種校園簽到技術(shù)的發(fā)展過程，分析了各種常見的校園簽到方式及其優(yōu)缺點(diǎn)，針對(duì)各種傳統(tǒng)簽到方式中存在的成本較高、耗時(shí)較長(zhǎng)、簽到數(shù)據(jù)難以實(shí)時(shí)更新統(tǒng)計(jì)、虛假簽到等問題，提出“人臉識(shí)別+地理位置服務(wù)”和“指紋識(shí)別+WiFi測(cè)距”兩種新型校園簽到技術(shù)。與傳統(tǒng)簽到方式相比，新型簽到方式更能適應(yīng)現(xiàn)代高效、精準(zhǔn)的簽到需求，更符合現(xiàn)代信息化教學(xué)管理的要求。

關(guān)鍵詞：校園簽到;發(fā)展;地理位置服務(wù);WiFi測(cè)距

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2020）22-0169-02

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

隨著社會(huì)生產(chǎn)力的進(jìn)步和信息技術(shù)的高速發(fā)展，各種校園簽到技術(shù)也在不斷發(fā)展中，從紙質(zhì)簽到發(fā)展到刷卡簽到、掃碼簽到、指紋簽到、刷臉簽到和虹膜簽到等。校園考勤簽到技術(shù)逐漸走向信息化、智能化和生物化，不僅提高了考勤簽到的效率，而且大大方便了教師對(duì)班級(jí)的管理。

1 傳統(tǒng)校園簽到技術(shù)

1.1紙質(zhì)簽到

紙質(zhì)簽到是最傳統(tǒng)、最常見的簽到方式之一。此種簽到方式簡(jiǎn)單，幾乎無須投入任何成本。適合少數(shù)人群簽到，不適用與體量較大的校園簽到。

1.2刷卡簽到

刷卡簽到需要提前將簽到者的信息錄入磁卡或IC卡等簽到卡片中，簽到時(shí)使用簽到卡片靠近電子感應(yīng)機(jī)進(jìn)行識(shí)別簽到。刷卡簽到操作簡(jiǎn)單、成本低廉，且能夠及時(shí)地向簽到管理人員提供簽到情況。但由于每次刷卡簽到都需要簽到者使用卡片，極易導(dǎo)致卡片磨損過重。并且刷卡機(jī)只認(rèn)卡不認(rèn)人的缺陷，很容易導(dǎo)致代簽現(xiàn)象的發(fā)生;另外，卡片體積較小，容易丟失，將給簽到者帶來很多不必要的麻煩。刷卡簽到本身存在的這些問題，導(dǎo)致其無法成為校園簽到中的理想簽到方式。

1.3掃碼簽到

掃碼簽到（以二維碼簽到為例）是指用幾何圖形表示相關(guān)信息，并通過圖象輸入設(shè)備或光電掃描設(shè)備自動(dòng)識(shí)讀，是一種全新的信息傳遞、存儲(chǔ)和識(shí)別技術(shù)，簽到時(shí)參與者只需在二維碼終端識(shí)別設(shè)備掃描即可顯示[1]。

二維碼具有編碼密度高，信息存儲(chǔ)量較大，且成本低、易于制作、持久耐用等等優(yōu)點(diǎn)。而在實(shí)際的校園簽到中，二維碼簽到存在二維碼易于偽造、掃碼機(jī)器認(rèn)碼不認(rèn)人、個(gè)人信息容易泄漏等問題，這些問題對(duì)于校園簽到存在致命的危害，極易造成代簽現(xiàn)象的出現(xiàn)，使得校園考勤簽到失去意義。

1.4指紋簽到

指紋識(shí)別是指通過人類手指末端皮膚上的紋路對(duì)身份進(jìn)行識(shí)別。主要依據(jù)是手指上紋線形成的不同紋型以及手指紋線的端點(diǎn)、分叉點(diǎn)等特征點(diǎn)[2]。

由于指紋簽到安全性高、方便管理、操作簡(jiǎn)單，現(xiàn)已被校園簽到廣泛采用。然而，手上的汗?jié)n以及污濁物會(huì)影響指紋簽到機(jī)的正常工作，且隨著人們對(duì)衛(wèi)生安全的廣泛關(guān)注，指紋簽到給細(xì)菌傳播提供了很好的載體，這無疑對(duì)指紋簽到技術(shù)是不利的。另外，對(duì)于校園簽到，會(huì)有學(xué)生完成指紋識(shí)別后就離開教室或買來指紋貼用以代簽，當(dāng)人數(shù)較多時(shí)，學(xué)生排隊(duì)進(jìn)行指紋識(shí)別勢(shì)必造成時(shí)間的大量浪費(fèi)。

1.5人臉簽到

人臉識(shí)別是基于人的臉部特征信息進(jìn)行身份識(shí)別的一種生物識(shí)別技術(shù)，用攝像機(jī)采集含有人臉的圖像或視頻流，并自動(dòng)在圖像中檢測(cè)和跟蹤人臉，進(jìn)而對(duì)檢測(cè)到的人臉，進(jìn)行臉部特征識(shí)別的一系列相關(guān)技術(shù)[3]。

人臉簽到與指紋簽到十分類似，但相較指紋簽到其準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性有所欠缺，且各種人臉簽到算法參差不齊，導(dǎo)致識(shí)別速度與準(zhǔn)確度亟待提高。例如2017年西北政法大學(xué)校園內(nèi)，學(xué)生們?yōu)槌孔x打卡排起了長(zhǎng)長(zhǎng)的隊(duì)伍，有學(xué)生調(diào)侃道“晨讀五分鐘，打卡兩小時(shí)”。部分同學(xué)表示，幾千個(gè)學(xué)生，就4個(gè)打卡機(jī)能用，晨讀時(shí)間都浪費(fèi)在排隊(duì)刷臉上[4]。因此，在試行一日之后，該校不得已放棄刷臉簽到。

2 新型校園簽到技術(shù)

針對(duì)傳統(tǒng)簽到技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，結(jié)合現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，本文提出“人臉識(shí)別+地理位置服務(wù)”簽到技術(shù)和“指紋識(shí)別+WiFi測(cè)距”簽到技術(shù)兩種新型簽到技術(shù)。

2.1“人臉識(shí)別+地理位置服務(wù)”簽到技術(shù)

隨著我國北斗系統(tǒng)的不斷發(fā)展，北斗系統(tǒng)在全國范圍內(nèi)已具備高精度定位的能力，不僅可以為用戶提供廣域?qū)崟r(shí)米級(jí)精度定位服務(wù)，而且可以電網(wǎng)用戶提供分米級(jí)、厘米級(jí)及后處理毫米級(jí)精度定位服務(wù)[6]。

本簽到方式以手機(jī)軟件為載體，通過獲取手機(jī)攝像頭權(quán)限進(jìn)行人臉識(shí)別（對(duì)圖像進(jìn)行科學(xué)處理和計(jì)算），人臉識(shí)別成功后，應(yīng)在指定時(shí)間內(nèi)輸入教師給出的隨機(jī)密碼，若未能在指定時(shí)間內(nèi)完成隨機(jī)密碼的輸入，則身份識(shí)別信息過期，需重新進(jìn)行身份識(shí)別;在此過程中利用地理位置服務(wù)技術(shù)，確保每臺(tái)學(xué)生簽到機(jī)所處地理位置離教師指令機(jī)不超過限定距離，超出限定距離視為簽到不成功。

整個(gè)簽到過程包括教師端和學(xué)生端。簽到時(shí)，教師打開App登錄進(jìn)入到簽到界面，選擇相應(yīng)的課程簽到，并發(fā)布八位隨機(jī)密碼。學(xué)生獲得密碼后，登錄學(xué)生端，進(jìn)行人臉識(shí)別，由后臺(tái)匹配人臉信息，匹配成功后，學(xué)生進(jìn)入輸入密碼界面，輸入的密碼和定位信息錄入到數(shù)據(jù)庫中，匹配成功，則簽到成功。簽到成功信息返回到教室簽到界面并保存，用于期末成績(jī)考核指標(biāo)等等。教師端和學(xué)生端簽到過程如圖1所示。

2.2“指紋識(shí)別+WiFi測(cè)距”簽到技術(shù)

隨著無線通信技術(shù)的快速發(fā)展，WiFi技術(shù)已被廣泛地應(yīng)用于眾多領(lǐng)域。通過WiFi技術(shù)實(shí)現(xiàn)定位同時(shí)降低了定位所需的部署成本，增加了網(wǎng)絡(luò)利用率，具有多種技術(shù)集成的應(yīng)用價(jià)值[7]。

本簽到方式需提前在教室安裝WiFi信號(hào)發(fā)射器，并事先將學(xué)生的信息和每臺(tái)WiFi信號(hào)接收器的Mac地址綁定。簽到時(shí)，只需簽到者使用指紋解鎖WiFi信號(hào)接收器，解鎖之后WiFi信號(hào)接收器自動(dòng)與WiFi信號(hào)發(fā)射器匹配，由WiFi信號(hào)發(fā)射器測(cè)算所匹配的信號(hào)接收器距離，距離符合要求后將WiFi信號(hào)接收器的Mac地址發(fā)送到后臺(tái)，由后臺(tái)計(jì)算機(jī)匹配學(xué)生信息完成簽到。

2.3 優(yōu)點(diǎn)及其分析

本文所提出的兩種新型校園簽到技術(shù)，同時(shí)具有零代簽、零成本、高效率和簽到信息能夠及時(shí)匯總等優(yōu)點(diǎn)，而這些優(yōu)點(diǎn)都是目前各種傳統(tǒng)校園簽到技術(shù)所無法媲美的。

（1）零代簽。在“人臉識(shí)別+地理位置服務(wù)”簽到技術(shù)中，人臉識(shí)別技術(shù)能確保是學(xué)生本人正在進(jìn)行操作，有效防止他人進(jìn)行代簽到操作;地理位置服務(wù)技術(shù)能確保學(xué)生簽到時(shí)在簽到機(jī)附近，而不是在其他地方完成操作。在指紋識(shí)別+WiFi測(cè)距”簽到技術(shù)中，指紋識(shí)別可確定學(xué)生身份，WiFi測(cè)距可確定學(xué)生的地點(diǎn)。兩種簽到技術(shù)都在時(shí)間和空間上保證了學(xué)生本人的唯一性，真正地實(shí)現(xiàn)零代簽。

（2）零成本。兩種新型簽到技術(shù)均可以手機(jī)軟件為載體，無須成本投入，只需下載安裝該簽到軟件即可進(jìn)行簽到操作，以零成本投入使用軟件。

（3）高效率。在“人臉識(shí)別+地理位置服務(wù)”簽到技術(shù)中，人臉識(shí)別可在各自手機(jī)上進(jìn)行，隨機(jī)密碼的驗(yàn)證以各自驗(yàn)證信息提交的時(shí)間（精確到毫秒）為區(qū)分度，整個(gè)簽到過程每個(gè)人可以各自進(jìn)行各自的，無須排隊(duì)，大約在十幾秒即可完成整個(gè)班級(jí)的簽到。在指紋識(shí)別+WiFi測(cè)距”簽到技術(shù)中，在WiFi信號(hào)接收器上進(jìn)行指紋識(shí)別解鎖后，接收器自動(dòng)與發(fā)射器進(jìn)行信號(hào)匹配，隨后由發(fā)射器測(cè)算出接收器的距離，距離符合要求即可完成個(gè)人的簽到，整個(gè)過程操作簡(jiǎn)單，學(xué)生無須關(guān)注別人的進(jìn)程，允許多人同時(shí)進(jìn)行簽到。

（4）簽到數(shù)據(jù)信息能夠及時(shí)統(tǒng)計(jì)匯總。在兩種新型簽到技術(shù)中，所有簽到數(shù)據(jù)均保存在服務(wù)器上，簽到信息均能夠自動(dòng)統(tǒng)計(jì)匯總，并進(jìn)行數(shù)據(jù)備份留作日后個(gè)人出勤情況考核依據(jù)，方便學(xué)生信息管理。

3 結(jié)束語

縱觀校園簽到技術(shù)的發(fā)展，校園簽到方式從最初的人工化簽到現(xiàn)在的電子化簽到，從最初的手工化簽到到現(xiàn)在智能化簽到，都是在隨著科技進(jìn)步而不斷完善，相信在不久的未來會(huì)有更加先進(jìn)、高效和準(zhǔn)確的簽到方式出現(xiàn)，更好地服務(wù)于人類的日常生活和工作。

參考文獻(xiàn)：

[1]田麗，張巍，劉春瑞.校園一卡通會(huì)議簽到系統(tǒng)的應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)時(shí)代，2016（1）：22-24.

[2]張麗娜，基于自動(dòng)指紋識(shí)別的考勤系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].南京郵電大學(xué)，2016.

基金項(xiàng)目：本文受到國家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（201810364044X）資助

作者簡(jiǎn)介：張飛躍（1998-），男，安徽阜陽人，學(xué)士;吳國棟（1972-），男，安徽安慶人，通信作者，副教授，碩士，主要研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)教育、人工智能及個(gè)性化推薦系統(tǒng)。