CN107730423A - 一种基于生物识别的自助培训考核装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于生物识别的自助培训考核装置，具体包括：身份信息录入单元，登录信息读写单元、生物信息识别单元、培训考核单元、过程监控单元和培训信息管理单元；工作时，登录信息读写单元读取操作者登录信息，生物信息识别单元采集操作者生物识别信息，连同身份信息录入单元已录入的身份信息进行三方比对，判断操作者身份的真实性；若身份相符，培训考核单元播放培训内容并进行考核；培训过程中，过程监控单元实时监控操作者活动，并多次核验用户身份，防止作弊；培训结束后，自动输出考核结果，并将所需信息存储到培训信息管理单元；本发明可单机工作，可联网工作，也可通过手机或电脑软件实现灵活应用，广泛适用于教育、培训等领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于生物识别的自助培训考核装置，属于教育培训领域，尤其涉及强制性培训领域。
背景技术
生物识别技术的进步，为人们的工作、学习和生活带来了更多的便利。现在，人们可以通过计算机与光学、声学、生物传感器等高科技手段结合，利用人体固有的指纹、掌纹、脸象、虹膜等生理特性进行个人身份的鉴定。乘车、登机、验票、安检等均可通过生物识别技术实现。甚至日常生活必备的手机，也广泛应用指纹识别技术和人脸识别技术。
科技的进步，也融入到了教育培训行业。学生可以通过网络学习课程，考试可以通过身份证阅读器或人脸识别技术识别考生身份等。本申请发明在研究中发现，这些新的技术方法并不完全适用于强制性培训领域。究其原因，强制性培训具有极强的强制性，甚至违背培训者的意愿，且更加注重培训的过程。因此，现今的强制性培训仍需要更多的监管，现有的技术手段无法应对，其具体包括以下几个方面：
第一：网络学习无法判断培训者身份的真实性。仅能以登录时间或播放时长等数据测算为培训人员的学习时间。但培训人员是否真正观看课程，无法核实。
第二：生物识别技术目前仅作为身份登记手段，而非过程监控手段。身份核实通过后，仍需人工监管。
第三：培训效果难以保证。在培训过程中，虽然培训人员身在课堂，但其是否认真听讲，无法衡量。
第四：耗费大量的时间与成本。鉴于现有技术手段无法解决强制性培训存在的问题，因此强制性培训依然采用集中学习、集中考核的方式进行，耗费大量的时间与成本。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明提供了一种基于生物识别的自助培训考核装置，本发明通过生物识别技术和计算机技术的深层次运用，实现完全的无人化培训考核：无人监管、自助学习、自助考核、无法作弊、过程可追溯。
本发明实施例提供的技术方案为：
一种基于生物识别的自助培训考核装置，其特征在于，包括：身份信息录入单元、登录信息读写单元、生物信息识别单元、培训考核单元、过程监控单元和培训信息管理单元；
所述身份信息录入单元用于身份信息的录入；
所述登录信息读写单元读取操作者登录信息；
所述生物信息识别单元采集操作者生物识别信息，所述生物识别信息与所述登录信息和已录入的所述身份信息三者共同比对，判断操作者身份的真实性；
所述培训考核单元播放培训资料并对操作者进行考核，
所述过程监控单元监控培训过程中的操作者活动，并能够根据操作者的活动情况暂停或退出所述培训考核单元的播放和考核；
培训结束后，自动输出结果，并将所需信息存储到所述培训信息管理单元。
进一步地，所述过程监控单元包括人脸识别装置，所述人脸识别装置识别人脸的面积和数量，若：
人脸占画面比例≥1/n时，则对人脸进行检测计数；
当人脸占画面比例＜1/n时；则不对人脸进行检测计数；
其中，n=3或4；
同时，若：
人脸数量=1，判断为正常操作，播放培训内容；
人脸数量=0，判断为连续性中断，暂停培训内容；
人脸数量＞1，判断为有作弊嫌疑，培训自动退出。
进一步地，暂停培训内容后，若再次检测到人脸数量=1，重启登录信息读写单元，重新登陆后继续前次培训内容。
进一步地，培训自动退出后，若再次检测到人脸数量=1，重启登录信息读写单元，重新登陆后重新开始培训内容。
进一步地，所述身份信息录入单元录入的信息包括：
姓名、单位、部门、岗位、住址、证件信息、人脸图像、指纹图像、掌纹图像、虹膜图像。
进一步地，所述登录信息读写单元为键盘、触摸屏、身份证阅读器、IC卡ID卡读写设备、二维码读写设备或生物信息设备设备。
进一步地，所述生物信息识别单元支持人脸识别、指纹识别、掌纹识别与虹膜识别。
进一步地，所述身份信息录入单元、所述登录信息读写单元和所述生物信息识别单元共享信息，相互验证。
进一步地，所述登录信息读写单元和所述生物信息识别单元为同一结构。
进一步地，操作者登录时采集的生物识别信息，在录入到所述身份信息录入单元的同时会存储在缓存中。
进一步地，若操作者初次登录在某台终端上，将自动建立服务器与终端索引，并将登陆信息同步到周边的终端上。
与现有技术和产品相比，本发明的优势主要体现在以下方面：
第一：过程监控机制，全程确保培训人员身份真实性；
第二：全程无人干预，无需教师授课，无需人工监管；
第三：培训时间灵活，学员自行安排时间、自助学习；
第四：提升培训效果，无作弊可能，无外界因素干扰；
第五：过程追溯机制，留存培训信息，做到有据可查；
简言之，本发明在强制性的基础上，给予培训人员充分的自主性，降低培训成本、提升培训效果，适用于教育培训领域，尤其适用于强制性培训领域，具有良好的创造性、实用性和新颖性。
附图说明
图1是本发明实施例的基于生物识别的自助培训考核装置的结构示意图；
图2是本发明实施例的基于生物识别的自助培训考核装置的结构的工作流程示意图。
图3是本发明实施例的基于生物识别的自助培训考核装置的身份信息自动完善与更新机制结构图。
图4是本发明实施例的基于生物识别的自助培训考核装置的过程控制工作示意图。
具体实施方式
参见图1，本发明公开了一种基于生物识别的自助培训考核装置，具体包括：身份信息录入单元，登录信息读写单元、生物信息识别单元、培训考核单元、过程监控单元和培训信息管理单元；工作时，登录信息读写单元读取操作者登录信息，生物信息识别单元采集操作者生物识别信息，连同身份信息录入单元已录入的身份信息进行三方比对，判断操作者身份的真实性；若身份相符，培训考核单元播放培训内容并进行考核；培训过程中，过程监控单元实时监控操作者活动，并多次核验用户身份，防止作弊；培训结束后，自动输出结果，并将所需信息存储到培训信息管理单元。
本发明的核心设备为计算机、服务器或其它信息化设备，用于信息的存储、识别和运算等工作，其既可以独立连接其它单元，也可以通过网络连接实现集中管理。本申请的工作流程参见图2。
本发明不仅可以终端机的形式应用，也可以利用手机的人脸识别传感器、指纹传感器以及手机摄像头等实现APP应用。以下对各个单元进行详细介绍。
1. 身份信息录入单元
身份信息录入单元，用于录入具有使用资格人员的身份信息，阻止外部人员登录和访问，并与登录信息读写单元和生物信息识别单元共同判断操作者身份是真实性与合法性。
身份信息录入单元录入的个人身份信息具有多样性和灵活性，既可以包括：姓名、单位、部门、岗位、住址等基本信息，也可以包括：证件信息、人脸图像、指纹图像、掌纹图像、虹膜图像等。所述证件信息，既可以是通用证件，如：身份证、护照、驾照、暂住证等；也可以是内部证件，如员工卡、IC卡、ID卡，甚至二维码等。上述信息均存储于服务器或计算机中。
身份信息录入完毕后，向录入信息的人员发生登录信息。登录信息可分为三类：
第一类：用户名和密码；
第二类：身份信息载体，如身份证件、IC卡、ID卡、二维码等；
第三类：生物识别信息，如人脸图像、指纹图像、掌纹图像、虹膜图像等；
身份信息录入单元具有相对的独立性，既可以与本发明其它部分组合应用，也可以独立应用。
2. 登录信息读写单元
登录信息读写单元，其核心为登录设备，与计算机或服务器连接，实现登录功能。具体设备可以为鼠标键盘、触摸屏、身份证件阅读器、IC和ID卡读写器、一维码二维码阅读器，以及人脸识别、指纹识别、掌纹识别和虹膜识别等生物识别传感器。
登录信息读写单元用于鉴别操作者身份的合法性。身份合法，则进入下一流程；身份非法，则无法进入下一流程。登录信息读写单元的类型取决于登录信息的类型。如登录信息为用户名和密码，则登录信息读写单元为键盘或触摸屏等输入设备；如登录信息为身份信息载体，则登录信息读写单为身份证阅读器、IC卡ID卡读写设备或二维码读写设备；如登录信息为生物识别信息，则登录信息读写单元为生物信息设备设备。
鉴于登录信息的多样性，本发明也支持多种登录方式。在实际应用中，应保证登录信息与登录方式的一致性。
3. 生物信息识别单元
生物信息识别单元用于鉴别操作者身份的真实性。登录后，生物识别信息单元开启，操作者需输入本人的生物识别信息。生物识别信息与登录信息和已录入的身份信息三者共同比对。若相符，则进入培训考核流程。
本发明可支持人脸识别、指纹识别、掌纹识别与虹膜识别等多种生物信息识别方式，即通过采集操作者的人脸信息、指纹信息、掌纹信息或虹膜信息，与已录入的身份信息和登录信息进行比对，实现验证操作者身份的真实性。
在实际应用中，登录信息读写单元和生物信息识别单元可以为同一结构，合二为一，即生物识别的采集设备既可以用于登录，也可以用于生物识别。
生物信息识别单元的信息采集设备，可依据实际情况选择人脸识别设备、指纹识别设备、掌纹识别设备或虹膜识别设备。对于本发明而言，仅为生物信息采集方式不同，不存在本质差别。
优选地，本申请采用生物识别优化机制：
在整个培训过程中，需要多次识别操作者身份真实性，若每项任务都数据库完成，对网络和计算机造成负载压力。为提升工作效率，本装置具有以下优化机制：
第一：缓存机制。操作者登录时采集的生物识别信息，在录入到身份信息录入单元同时会存储在缓存中。在过程监控事，调取缓存中的生物信息，而非服务器或计算机数据库中的信息，以此提升效率；
第二：区块机制。对于绝大多数培训者，会选择在距离自己较近的终端上完成培训。若操作者初次登录在某台终端上，将自动建立服务器与终端索引，并同步到周边的终端上，以提升运行效率。
特别地，本申请的身份信息录入单元具有身份信息自动完善与更新机制：本发明对操作者身份的验证由身份信息录入单元、登录信息读写单元、生物信息识别单元共同完成。三个单元相互验证、相互完善。在身份信息录入过程中，预留多个未填写的信息；在操作者身份验证完成后，自动完善之前未填写的信息并应用到以后的身份识别过程中。操作者的每次身份识别，均可视为一次身份信息的更新。
结合图3，自动完善与更新机制的具体实现流程如下：
第一步：采集操作者生物信息与登录信息；
第二步：生物信息、登录信息与已录入的身份信息比对。
第三步：比对通过，将登录信息与已录入身份信息差别部分录入到身份信息录入单元。
第四步：比对通过，将生物信息分更新到身份信息录入单元。在以后的登录时，直接采用最新的生物信息进行比对。
举例来讲，在身份录入过程中，只录入了身份证号，其它信息均未填写。操作者第一次登录时，用身份证登录。此时，身份证阅读器自动采集身份证的证件号码，若证件号码与已录入的数据相符，且身份真实性验证通过，则自动录入姓名、性别、家庭住址、照片等身份证上采集的全部信息。采用身份证初次登录以后，人脸识别传感器采集操作者人脸图像，并与身份证图像比对；比对通过，再录入操作者当前的照片信息，实现身份信息的更新。
至此，操作者的身份信息由最初录入的身份证号码，完善为：身份证号码、姓名、性别、家庭住址、证件有效期、身份证照片、人脸图像等更为完善的身份信息。从而实现身份信息的自动完善。操作者第二次登录时，即可采用初次登录时采集的人脸信息进行人脸识别，而无需再使用身份证进行登录。从而实现简化、优化登录操作。
可见，操作者的每次操作都是一次身份信息的更新与完善，从而提升生物识别的准确性。
4. 培训考核单元
培训考核单元包括图像、声音输出设备，以及键盘、鼠标、触摸屏等输入设备。
身份真实性核验通过，自动播放培训课程内容。培训课程通过使用单位根据实际情况进行管理，如根据不同职业、岗位、经验等部署不同的培训内容。
培训课程播放完毕后，进入考核流程。培训人员通过输入设备完成答题。答题结束后，自动评分。
5. 过程监控单元
过程监控单元用于监控培训过程，确保培训和考核过程真实，结果有效，防止作弊。
过程监控通过多次身份验证实现，即在培训考核过程中，依然会多次进行没有提示的身份信息验证，以确保身份信息的真实性，
过程监控主要通过生物识别的方式实现，过程监控具体分为以下三种情况：
第一：人脸识别和虹膜识别方式
在培训和考核过程中，视频摄像机持续运行，监测操作者动态。当操作者视线脱离屏幕时，认定培训者不专注，培训自动暂停并提示；当操作者头部脱离摄像机画面时，认定有作弊嫌疑，培训自动停止，需重新登录；当摄像机画面出现多个人脸时，认定有作弊嫌疑，培训自动停止，需重新登录。
第二：指纹识别和掌纹识别方式
如果采用指纹或掌握方式，在培训和考核过程中，手指或手掌应始终放置于传感器上；如离开，则身份信息连续性验证失败，培训自动停止，需重新登录；
参见图4，本申请的过程监控机制为：
过程监控单元用于监控培训过程，确保培训和考核过程真实，结果有效，防止作弊。
过程监控的依据为操作者身份的真实性与连续性。其中，真实性判断通过多次随机的生物信息识别实现，即：在培训考核过程中，多次随机地进行没有提示的生物信息识别，验证操作者身份的真实性；连续性判断通过摄像机和生物识别传感器共同实现，即：在培训考核过程中，操作者不能脱离生物识别传感器和摄像机，否则认定为连续性中断；
过程监控机制由视频识别技术与生物识别技术共同实现，具体设备可为摄像机和指纹识别传感器、掌纹识别传感器或虹膜识别传感器等生物识别传感器。
真实性判断：生物识别传感器会在整个过程中多次采集操作者的生物识别信息，并与已录入的身份信息进行比对，实现真实性判断。多次采集以随机的方式进行，为保证随机的均衡性，其随机次数公式为：
随机次数=培训分钟数+2
因为已知培训的时长，所以上述公式的含义为：在培训开始播放时,采集并识别1次；培训结束播放时,采集并识别1次；培训内容播放过程中，每分钟内随机采集并识别1次。
连续性判断：在整个操作过程中，所识别的生物特征必须自始至终放置于生物传感器上，不能脱离。具体分为以下情况：
第一：若生物传感器为指纹识别传感器或掌纹识别传感器，则操作者的手指或手掌必须始终放置于传感器上，不能脱离。
第二：若生物传感器为摄像机或虹膜识别传感器，则操作者的面部必须始终处于传感器检测范围内，不能脱离。
无论采用上述那种方式，若操作者生物识别特征信息脱离生物识别传感器，则连续性验证失败，培训暂停。待恢复后，重新进行连续性和真实性验证；若真实性验证失败，自动关闭培训并退出
摄像机在培训过程中用以实现身份连续性验证和单人、多人识别判断。摄像机实时拍摄操作者在摄像机前的操作画面，采用人脸识别算法检测图面内的人脸的数量。
当人脸数量=1时，判断正常操作，播放培训内容；
当人脸数量=0时，判断为连续性中断，暂停培训内容；
当人脸数量＞1时，判断为有作弊嫌疑，培训自动退出；
摄像机不对操作者脸部真实性进行验证，仅用于检测画面内人脸的数量，因此可适用的各种人脸检测方法，如：几何特征方法、局部特征分析方法、特征脸方法、弹性模型的方法以及神经网络方法等。
在人脸数量检测过程，应首先进行人脸远近的检测。当人脸过小时，认为其可能是排队者或其他无关人员。因摄像机视角不同，本发明不采用像素数量作为判断人脸远近的依据，而采用人脸屏幕占比的方式进行相对的判断，具体规则如下：
当人脸占画面比例≥1/n时，则对人脸进行检测计数；
当人脸占画面比例＜1/n时；则不对人脸进行检测计数；
在实际应用中，n=3~4时，具有较好的检测效果。
上述人脸占比含义为：当人脸占画面1/3(或1/4)以上时，进行人脸检测；当人脸占画面不足1/3(或1/4)时，认为人员距离摄像机较远，不会对培训过程造成干扰，不进行人脸检测。。
6. 培新信息管理单元
培训过程视频和考核结果自动存储，以备查询。如有需要，也可以生成考试合格文件，通过本装置打印或生成电子文件，发送至培训者邮箱。
本发明不仅支持单机运行，也可以多机联网工作，实现集中管理。
本发明可以采用手机APP或电脑软件的方式应用。利用手机的指纹识别传感器、人脸识别传感器等实现身份真实性验证。
本发明通过生物识别技术和计算机技术的深层次运用，在全程确保人员身份真实性的前提下，实现完全的无人化培训考核。与现有技术和设备相比，本发明在以下方面具有显著创造性：
第一、身份真实性：过程监控机制，全程确保人员身份真实性；
第二、人为干预性：全程无人干预，无需教师授课，无需人工监管；
第三、培训自主性：培训时间灵活，人员可自行安排时间、自行培训、自行考核；
第四：无作弊可能性，无外界因素干扰，提升培训效果；
本发明实现了完全的无人化自助培训考核，与同领域现有技术和设备相比，在全程确保人员身份真实性的前提下，无需教师授课，无需人员监管， 培训时间更灵活，考核结果更准确，培训效果更客观，尤其适用于高频率的专业性培训行业领域。
本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (10)
1.一种基于生物识别的自助培训考核装置，其特征在于，包括：身份信息录入单元、登录信息读写单元、生物信息识别单元、培训考核单元、过程监控单元和培训信息管理单元；
所述身份信息录入单元用于身份信息的录入；
所述登录信息读写单元读取操作者登录信息；
所述生物信息识别单元采集操作者生物识别信息，所述生物识别信息与所述登录信息和已录入的所述身份信息三者共同比对，判断操作者身份的真实性；
所述培训考核单元播放培训资料并对操作者进行考核，
所述过程监控单元监控培训过程中的操作者活动，并能够根据操作者的活动情况暂停或退出所述培训考核单元的播放和考核；
培训结束后，自动输出结果，并将所需信息存储到所述培训信息管理单元。
2.根据权利要求1所述的自助培训考核装置，其特征在于：所述过程监控单元包括人脸识别装置，所述人脸识别装置识别人脸的面积和数量，若：
人脸占画面比例≥1/n时，则对人脸进行检测计数；
当人脸占画面比例＜1/n时；则不对人脸进行检测计数；
其中，n=3或4；
同时，若：
人脸数量=1，判断为正常操作，播放培训内容；
人脸数量=0，判断为连续性中断，暂停培训内容；
人脸数量＞1，判断为有作弊嫌疑，培训自动退出。
3.根据权利要求1或2所述的自助培训考核装置，其特征在于：暂停培训内容后，若再次检测到人脸数量=1，重启登录信息读写单元，重新登陆后继续前次培训内容。
4.根据权利要求1或2所述的自助培训考核装置，其特征在于：培训自动退出后，若再次检测到人脸数量=1，重启登录信息读写单元，重新登陆后重新开始培训内容。
5.根据权利要求1-3之一所述的自助培训考核装置，其特征在于：所述身份信息录入单元录入的信息包括：
姓名、单位、部门、岗位、住址、证件信息、人脸图像、指纹图像、掌纹图像、虹膜图像。
6.根据权利要求1至4之一所述的自助培训考核装置，其特征在于：所述登录信息读写单元为键盘、触摸屏、身份证阅读器、IC卡ID卡读写设备、二维码读写设备或生物信息设备设备。
7.根据权利要求1至5之一所述的自助培训考核装置，其特征在于：所述生物信息识别单元支持人脸识别、指纹识别、掌纹识别与虹膜识别。
8.根据权利要求1-6之一所述的自助培训考核装置，其特征在于：所述身份信息录入单元、所述登录信息读写单元和所述生物信息识别单元共享信息，相互验证。
9.根据权利要求1至8之一所述的自助培训考核装置，其特征在于：操作者登录时采集的生物识别信息，在录入到所述身份信息录入单元的同时会存储在缓存中。
10.根据权利要求1至9之一所述的自助培训考核装置，其特征在于：若操作者初次登录在某台终端上，将自动建立服务器与终端索引，并将登陆信息同步到周边的终端上。
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