CN107301687A - 一种基于人脸识别技术的面授课程签到和签退系统 - Google Patents

一种基于人脸识别技术的面授课程签到和签退系统 Download PDF

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Abstract

一种基于人脸识别技术的面授课程上下课签到系统，包括：教室服务器，所述教室服务器包括视频录制模块，该视频录制模块被配置为根据当前教学课程设置的教学模式对应的录制特征参数来录制教学视频，其中，所述教室服务器还被配置为，根据班级课程表利用视频录制模块的人像识别技术对教师或学生每课节上课进行签到或签退登记。

Description

一种基于人脸识别技术的面授课程签到和签退系统
技术领域
本发明涉及面授课程签到签退技术。
背景技术
传统的学校课程签到方式有多种，包括传统的纸笔签到、点名、通过机械、指纹和基于无线射频技术的感应式等签到方式，上述传统的课程签到是一项费时费力的繁重工作，占用大量的人力、资源和课堂的宝贵时间，对签到结果的汇总和分析都存在费时费力、不易保存的缺点。
随着智能手机的出现以及移动互联网的发展，现在也出现了一些手机考勤方法。用户可凭手机、平板等移动终端，使用基于GPS、北斗定位系统，在所在地点实现快速签到，但这种签到方式一般只限于平层空间，很难区分高度空间，并且卫星定位易受建筑物的遮挡，卫星信号无法穿透建筑物，使得卫星定位无法很好地对室内进行定位，尤其是对于高层教学楼，极易造成签到不准确。
用户还可通过wifi信号源进行签到，目前的学校面授课程，每名学生上课的教室不是固定不变的，学生的课程签到涉及不同教室、不同时段、不同授课教师等，在教室内设置无线接入点(AP：access point)发送wifi信号，有可能存在利用他人的移动终端为媒介进行的远程非法签到的情况。
如何利用智能设备和移动互联网实现省时、便捷、准确、安全地在学校教室进行面授课程的签到，既避免了人工点名的时间浪费，又能有效避免代签到喊到，并且还可向远程用户实时提供上课视频以及提供远程签到，提高课堂交互性，是本发明实际要解决的技术问题。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种基于人脸识别技术的面授课程上下课签到系统，该面授课程上下课签到系统包括：教室服务器，所述教室服务器包括视频录制模块，该视频录制模块被配置为根据当前教学课程设置的教学模式对应的录制特征参数来录制教学视频，其特中，所述教室服务器还被配置为，根据班级课程表利用视频录制模块的人像识别技术对教师或学生每课节上课进行签到或签退登记。
根据本发明的第二方面的面授课程上下课签到系统还包括：学校教务管理云中心、教室网络模块无线接入点AP和用户终端；所述学校教务管理云中心被配置为管理学校所有班级课程表中的课程时间、教室地点、授课教师信息、报班学生信息、选课学生注册注销、教师或学生的签到或签退信息以及教学视频录播控制；所述教室服务器被配置为提供所述用户终端进行联网认证、选座、签到或签退功能的技术支持，各个所述教室服务器将采集到的教师签到或签退信息、学生签到或签退信息以及课程相关信息存储备份并发送到所述学校教务管理云中心；每间教室被分配一个所述教室网络模块无线接入点AP，所述教室网络模块无线接入点AP被分配有一个唯一的服务集标识SSID作为标识号，并且所述教室网络模块无线接入点AP布置在教室内以覆盖教室的全部区域；以及所述用户终端被配置为连入所述教室网络模块无线接入点 AP，并与所述教室服务器通信，以进行课程的签到或签退。
根据本发明的第三方面的面授课程上下课签到系统还包括：信号强度判断模块，所述信号强度判断模块用于接收正在签到或签退的所述用户终端所发送的多个不同时间点的终端信号强度指示测量值，并判断所述多个不同时间点的终端信号强度指示测量值是否符合当前教室的所述教室网络模块无线接入点AP的无线信号功率随时间变化的规律，在所述信号强度判断模块判断所述多个不同时间点的终端信号强度指示测量值符合当前教室的所述教室网络模块无线接入点AP的无线信号功率随时间变化的规律时，所述面授课程上下课签到系统验证通过所述用户终端的签到或签退。
根据本发明的第四方面的面授课程上下课签到系统中，所述信号强度判断模块通过判断所述多个不同时间点的终端信号强度是否符合公式(1)RSSI计算＝﹣(10γklg P(PAP(t),dk)﹣α)来判断所述多个不同时间点的终端信号强度指示测量值是否符合当前教室的所述教室网络模块无线接入点AP的无线信号功率随时间变化的规律，其中， RSSI计算为终端信号强度指示计算值，k为大于0的自然数，dk是以所述教室网络模块无线接入点AP为圆心，将每个座位划入具有不同半径的第k个环与所述教室网络模块无线接入点AP之间的距离，PAP(t)是当前教室网络模块无线接入点AP的随时间t 变化的无线信号功率，P(PAP(t),dk)是在dk处的随时间t变化的无线信号功率，γk为信号传播衰减因子，α是距所述教室网络模块无线接入点AP一米处的信号强度。
根据本发明的第五方面的面授课程上下课签到系统中，在所述信号强度判断模块判断所述多个不同时间点的终端信号强度指示测量值不符合当前教室的所述教室网络模块无线接入点AP的无线信号功率随时间变化的规律或者在未提供所述多个不同时间点的终端信号强度指示测量值时，所述信号强度判断模块进一步通过从所述教学视频中提取出的在时间t时图像来识别所述用户终端的主人是否在教室内。
根据本发明的第六方面的面授课程上下课签到系统中，当远程用户登录视频课堂后，所述学校教务管理云中心将录制的教学视频发送到已选课注册的远程上课学生的所述用户终端处。
根据本发明的第七方面的面授课程上下课签到系统中，所述教室服务器将在所述班级课程表的时间范围内最后一次采集到的教师人像作为教师在本课节的签退登记。
根据本发明的第八方面的面授课程上下课签到系统中，所述教室服务器包括显示触屏模块，在所述显示触屏模块上显示当次课程的课程开始时间、结束时间、每个座位上对应的学生姓名以及学号信息，通过视频图像统计人脸数量，并在授课教师点击特定座位上的学生进行点名或提问时，由视频录制模块针对该学生进行录像和人脸识别。
根据本发明的第九方面的面授课程上下课签到系统中，所述人脸识别采用Gabor算法。
根据本发明的第十方面的面授课程上下课签到系统中，当现场上课学生进入教室选定座位后，符合匹配条件的所述教室网络模块无线接入点AP触发所述用户终端的信息提示，点击所述信息提示即自动向所述教室服务器发送联网请求，所述教室服务器对所述用户终端发送的联网请求进行报文分析处理，得到该用户终端的手机号码或者国际移动设备身份码IMEI，使用所述手机号码或者所述国际移动设备身份码IMEI 生成一个成对密钥PMK，所述联网请求至少还包括第一消息完整性校验码MIC，如果在所述教室服务器的数据库内能查找到该手机号码或者所述国际移动设备身份码 IMEI，利用该成对密钥PMK校验该第一消息完整性校验码MIC的正确性，若校验结果正确则确定查找到的手机号码为请求验证的所述用户终端的当前手机号码或所述国际移动设备身份码IMEI，所述教室服务器直接通过所述用户终端的联网请求或者向通过验证的所述用户终端发送随机验证码，所述随机验证码输入正确后，所述用户终端实现与所述教室网络模块无线接入点AP的安全连接。
根据本发明的第十一方面的面授课程上下课签到系统中，所述信息提示包括文字、声讯或震动。
前述发明内容仅仅是示例性的，且并不是对本发明的任何限制。除了上面描述的实施方式之外，通过参考附图以及下面的详细描述，其它的实施方式也将是明显的。
附图说明
图1示出了根据本发明的实施方式的面授课程上下课签到系统的示意图。
具体实施方式
在附图中，类似的附图标记通常表示类似部件，除非上下文有相反的说明。在详细的说明书、附图和权利要求中描述的例示性实施方式并非是限制性的。在不背离本文的精神或者范围的情况下，可以利用其它实施方式，并且可以进行其它改变。
如图1所示，本公开总体上提供了一种基于人脸识别技术的面授课程上下课签到系统，该面授课程上下课签到系统包括：教室服务器101，所述教室服务器101包括视频录制模块102，该视频录制模块102被配置为根据当前教学课程设置的教学模式对应的录制特征参数来录制教学视频，其中，所述教室服务器101还被配置为，根据班级课程表利用视频录制模块102的人像识别技术对教师或学生每课节上课进行签到或签退登记。
在一些实施方式中，所述面授课程上下课签到系统还包括：学校教务管理云中心103、教室网络模块无线接入点AP104和用户终端105；所述学校教务管理云中心103 被配置为管理学校所有班级课程表中的课程时间、教室地点、授课教师信息、报班学生信息、选课学生注册注销、教师或学生的签到或签退信息以及教学视频录播控制；所述教室服务器101被配置为提供所述用户终端105进行联网认证、选座、签到或签退功能的技术支持，各个所述教室服务器101将采集到的教师签到或签退信息、学生签到或签退信息以及课程相关信息存储备份并发送到所述学校教务管理云中心103；每间教室被分配一个所述教室网络模块无线接入点AP104，所述教室网络模块无线接入点AP104被分配有一个唯一的服务集标识SSID作为标识号，并且所述教室网络模块无线接入点AP104布置在教室内以覆盖教室的全部区域；以及所述用户终端105 被配置为连入所述教室网络模块无线接入点AP104，并与所述教室服务器101通信，以进行课程的签到或签退。
在一些实施方式中，所述面授课程上下课签到系统还包括：信号强度判断模块，所述信号强度判断模块用于接收正在签到或签退的所述用户终端105所发送的多个不同时间点的终端信号强度指示测量值，并判断所述多个不同时间点的终端信号强度指示测量值是否符合当前教室的所述教室网络模块无线接入点AP104的无线信号功率随时间变化的规律，在所述信号强度判断模块判断所述多个不同时间点的终端信号强度指示测量值符合当前教室的所述教室网络模块无线接入点AP104的无线信号功率随时间变化的规律时，所述面授课程上下课签到系统验证通过所述用户终端105 的签到或签退。本发明中，通过对不同的教室提供不同的随时间变化无线信号功率，由此，即使存在利用他人的移动终端为媒介进行的远程非法签到的情况，由于无法提供正确的符合当前教室的所述教室网络模块无线接入点AP104的无线信号功率随时间变化的规律的终端信号强度指示测量值，非法签到不能通过。
在一些实施方式中，所述信号强度判断模块通过判断所述多个不同时间点的终端信号强度是否符合公式(1)RSSI计算＝﹣(10γklg P(PAP(t),dk)﹣α)来判断所述多个不同时间点的终端信号强度指示测量值是否符合当前教室的所述教室网络模块无线接入点AP104的无线信号功率随时间变化的规律，其中，RSSI计算为终端信号强度指示计算值，k为大于0的自然数，dk是以所述教室网络模块无线接入点AP104为圆心，将每个座位划入具有不同半径的第k个环与所述教室网络模块无线接入点AP104之间的距离，PAP(t)是当前教室网络模块无线接入点AP104的随时间t变化的无线信号功率，P(PAP(t),dk)是在dk处的随时间t变化的无线信号功率，γk为信号传播衰减因子，α是距所述教室网络模块无线接入点AP104一米处的信号强度。基于本发明中的公式(1)，能够相对准确地判断出所述多个不同时间点的终端信号强度指示测量值是否符合当前教室的所述教室网络模块无线接入点AP104的无线信号功率随时间变化的规律。
在一些实施方式中，在所述信号强度判断模块判断所述多个不同时间点的终端信号强度指示测量值不符合当前教室的所述教室网络模块无线接入点AP104的无线信号功率随时间变化的规律或者在未提供所述多个不同时间点的终端信号强度指示测量值时，所述信号强度判断模块进一步通过从所述教学视频中提取出的在时间t时图像来识别所述用户终端105的主人是否在教室内。
在一些实施方式中，当远程用户登录视频课堂后，所述学校教务管理云中心103将录制的教学视频发送到已选课注册的远程上课学生的所述用户终端105处。
在一些实施方式中，所述教室服务器101将在所述班级课程表的时间范围内最后一次采集到的教师人像作为教师在本课节的签退登记。
在一些实施方式中，所述教室服务器101包括显示触屏模块，在所述显示触屏模块上显示当次课程的课程开始时间、结束时间、每个座位上对应的学生姓名以及学号信息，通过视频图像统计人脸数量，并在授课教师点击特定座位上的学生进行点名或提问时，由视频录制模块102针对该学生进行录像和人脸识别。
在一些实施方式中，所述人脸识别采用Gabor算法。
在一些实施方式中，当现场上课学生进入教室选定座位后，符合匹配条件的所述教室网络模块无线接入点AP104触发所述用户终端105的信息提示，点击所述信息提示即自动向所述教室服务器101发送联网请求，所述教室服务器101对所述用户终端105发送的联网请求进行报文分析处理，得到该用户终端105的手机号码或者国际移动设备身份码IMEI，使用所述手机号码或者所述国际移动设备身份码IMEI生成一个成对密钥PMK，所述联网请求至少还包括第一消息完整性校验码MIC，如果在所述教室服务器101的数据库内能查找到该手机号码或者所述国际移动设备身份码 IMEI，利用该成对密钥PMK校验该第一消息完整性校验码MIC的正确性，若校验结果正确则确定查找到的手机号码为请求验证的所述用户终端105的当前手机号码或所述国际移动设备身份码IMEI，所述教室服务器101直接通过所述用户终端105 的联网请求或者向通过验证的所述用户终端105发送随机验证码，所述随机验证码输入正确后，所述用户终端105实现与所述教室网络模块无线接入点AP104的安全连接。
在一些实施方式中，所述信息提示包括文字、声讯或震动。

Claims (10)

1.一种基于人脸识别技术的面授课程上下课签到系统，该面授课程上下课签到系统包括：
教室服务器，所述教室服务器包括视频录制模块，该视频录制模块被配置为根据当前教学课程设置的教学模式对应的录制特征参数来录制教学视频，
其特征在于，所述教室服务器还被配置为，根据班级课程表利用视频录制模块的人像识别技术对教师或学生每课节上课进行签到或签退登记。
2.根据权利要求1所述的面授课程上下课签到系统，所述面授课程上下课签到系统还包括：学校教务管理云中心、教室网络模块无线接入点AP和用户终端；
所述学校教务管理云中心被配置为管理学校所有班级课程表中的课程时间、教室地点、授课教师信息、报班学生信息、选课学生注册注销、教师或学生的签到或签退信息以及教学视频录播控制；
所述教室服务器被配置为提供所述用户终端进行联网认证、选座、签到或签退功能的技术支持，各个所述教室服务器将采集到的教师签到或签退信息、学生签到或签退信息以及课程相关信息存储备份并发送到所述学校教务管理云中心；
每间教室被分配一个所述教室网络模块无线接入点AP，所述教室网络模块无线接入点AP被分配有一个唯一的服务集标识SSID作为标识号，并且所述教室网络模块无线接入点AP布置在教室内以覆盖教室的全部区域；以及
所述用户终端被配置为连入所述教室网络模块无线接入点AP，并与所述教室服务器通信，以进行课程的签到或签退。
3.根据权利要求2所述的面授课程上下课签到系统，所述面授课程上下课签到系统还包括：
信号强度判断模块，所述信号强度判断模块用于接收正在签到或签退的所述用户终端所发送的多个不同时间点的终端信号强度指示测量值，并判断所述多个不同时间点的终端信号强度指示测量值是否符合当前教室的所述教室网络模块无线接入点AP的无线信号功率随时间变化的规律，在所述信号强度判断模块判断所述多个不同时间点的终端信号强度指示测量值符合当前教室的所述教室网络模块无线接入点AP的无线信号功率随时间变化的规律时，所述面授课程上下课签到系统验证通过所述用户终端的签到或签退。
4.根据权利要求3所述的面授课程上下课签到系统，其中，在所述信号强度判断模块判断所述多个不同时间点的终端信号强度指示测量值不符合当前教室的所述教室网络模块无线接入点AP的无线信号功率随时间变化的规律或者在未提供所述多个不同时间点的终端信号强度指示测量值时，所述信号强度判断模块进一步通过从所述教学视频中提取出的在时间t时图像来识别所述用户终端的主人是否在教室内。
5.根据权利要求2-4中任一项所述的面授课程上下课签到系统，其中，当远程用户登录视频课堂后，所述学校教务管理云中心将录制的教学视频发送到已选课注册的远程上课学生的所述用户终端处。
6.根据权利要求2-4中任一项所述的面授课程上下课签到系统，其中，所述教室服务器将在所述班级课程表的时间范围内最后一次采集到的教师人像作为教师在本课节的签退登记。
7.根据权利要求2-4中任一项所述的面授课程上下课签到系统，其中，所述教室服务器包括显示触屏模块，在所述显示触屏模块上显示当次课程的课程开始时间、结束时间、每个座位上对应的学生姓名以及学号信息，通过视频图像统计人脸数量，并在授课教师点击特定座位上的学生进行点名或提问时，由视频录制模块针对该学生进行录像和人脸识别。
8.根据权利要求7所述的面授课程上下课签到系统，其中，所述人脸识别采用Gabor算法。
9.根据权利要求2-4中任一项所述的面授课程上下课签到系统，其中，当现场上课学生进入教室选定座位后，符合匹配条件的所述教室网络模块无线接入点AP触发所述用户终端的信息提示，点击所述信息提示即自动向所述教室服务器发送联网请求，所述教室服务器对所述用户终端发送的联网请求进行报文分析处理，得到该用户终端的手机号码或者国际移动设备身份码IMEI，使用所述手机号码或者所述国际移动设备身份码IMEI生成一个成对密钥PMK，所述联网请求至少还包括第一消息完整性校验码MIC，如果在所述教室服务器的数据库内能查找到该手机号码或者所述国际移动设备身份码IMEI，利用该成对密钥PMK校验该第一消息完整性校验码MIC的正确性，若校验结果正确则确定查找到的手机号码为请求验证的所述用户终端的当前手机号码或所述国际移动设备身份码IMEI，所述教室服务器直接通过所述用户终端的联网请求或者向通过验证的所述用户终端发送随机验证码，所述随机验证码输入正确后，所述用户终端实现与所述教室网络模块无线接入点AP的安全连接。
10.根据权利要求9所述的面授课程上下课签到系统，其中，所述信息提示包括文字、声讯或震动。
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