基于面部识别的智能课堂考勤系统

刘爱萍 刘志坚 杨文婷 刘琪

【摘要】 该文主要介绍一种新型的课堂自能考勤系统，该系统可以智能的完成考察学生出勤的情况，系统通过面部正面摄像、总控处理器、面部录入装置、对比处理器、数据库、信号屏蔽装置、时间节点控制器等实时的自动采集数据信息、自动对所采集数据进行分析处理，然后以可视化界面进行汇报。比起传统的点名方式既方便、快捷，又省资源。

【关键词】 面部摄入装置 智能考勤

目前，随着高等教育的普及化，高等院校的不断扩招，一定程度上导致部分高校教学资源紧张，学生参差不齐、难以管理的问题。采用门禁系统，虽然能免除教师的点名工作，但门禁系统不能动态掌握学生进入教室后的状态，如再次离开教室等，并且门禁系统也不能杜绝代人签到的情况。现有的技术存在以下缺点：1）人工点名方式即浪费时间又没有效率，常有学生替答到，教师也难以发现；2）缺少中继环节，数据传输不够稳定，可靠性不高。

一、系统总体设计方案

本系统主要介绍在校生上课考勤智能签到，无需任课教师进行传统的点名核实，并做手写记录。它涉及电子通信技术领域，首先通过面部录入装置将每一个学生的面部特征录入数据库，然后在学生上课时通过面部正面摄像捕捉面部特征，在数据库进行对比完成初步签到，同时信号屏蔽装置自动启动屏蔽手机信号，防止上课玩手机，另外在上课过程中，时间节点控制器不定时捕捉学生面部特征，实现上课过程中二次签到，避免中途翘课。系统包含的面部正面摄像和时间节点控制器分别与总控处理器连接，总控处理器与信号屏蔽装置连接，总控处理器与对比处理器互相连接，对比处理器与数据库互相连接，面部录入装置与数据库连接（如图1所示）。它结构简单，设计巧妙，在座位上安装有面熟摄像头，上课前系统自动录入正面面孔，有对比装置进行对比完成签到，同时配合时间节点控制器和信号屏蔽装置，有效的防止中途翘课及上课玩手机的问题。

二、面部识别系统

检测——当系统连接到视频监视系统后，识别软件会在摄影机的视野中搜寻面部信息。如果在视野中存在一张面孔，它会在几分之一秒的时间内检测到它。它使用多尺度算法以低分辨率搜索面部图像。（算法是提供一组指令以完成特定任务的一个程序）。系统只有在检测到类似头部的形状后，才切换到高分辨率搜索。

对齐——一旦检测到面部图像，系统会确定头部的位置、大小和姿态。

标准化——头部图像经过缩放和旋转，以便能记录和映射到相应的大小和姿态。无论头部的位置如何以及相距摄像机的距离有多远，都可以执行标准化过程。光线不会对标准化过程产生影响。

表示——系统将面部数据转换成一个唯一的代码。通过编码，可以更加容易地将新近捕获的面部数据与存储的面部数据进行比较。

匹配——将新捕获的面部数据与存储的数据进行对比，并（在理想情况下）链接到至少一个已存储的面部图像。

面部识别系统的核心是局部特征分析（LFA）算法。这是系统在对面孔进行编码时使用的数学技术。系统对面孔进行测量，并生成一个面纹，即面部的唯一数字代码。在存储了面纹之后，系统会将它与数据库中存储的成千或成百万的面纹数据进行对比。每个面纹都存储为一个84字节的文件。系统可以用每分钟6000万张面孔的速度对内存中的面纹数据进行匹配，对于硬盘中的面纹数据，每分钟可以匹配1500万张面孔。

三、总结

本文主要研究学生通过面部识别系统智能签到，在电脑终端显示、处理。在整个研究、实验过程中都取得了良好效果。该系统在校园教室内进行安装使用，让任课老师无需传统的点名记录，只要登录电脑终端系统便可考察学生的出勤情况，有效提高了学校对学生的管理效率。另外，该智能签到系统还可以在校园内的其它方面派上用场，比如教师大会、讲座、活动签到等。甚至还可以在政府、企业等部门相关方面使用，可提高会议管理的工作效率。随着面部识别技术的不断成熟，该套系统也会得到创新的改变，不断完善并相信在诸多方面广泛应用。

参 考 文 献

[1] 周晓光，王晓华.射频识别（RFID）技术原理与应用实例[M] .北京：人民邮电出版社.2006：12-26.

[2] 张敏贵.面部检测与面部特征提取技术研究[D].西北大学硕士学位，2004，5，1

[3] 山士官.面像识别技术及应用技术[D].东北大学大学硕士学位，2010，6，5.

[4] 景英娟，董育宁.生物特征识别技术综述[J].桂林电子工业学院学报，2005，4.