CN109829995A - 一种人脸识别课堂签到系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种人脸识别课堂签到系统，包括：控制模块以及与控制模块通信连接的注册信息模块、人脸库模块、采集人脸模块、人脸识别模块、定位模块、时间对比模块、显示模块、补签模块、签到信息电子表模块和重建信息模块。本发明提供的人脸识别课堂签到系统不需要采集教室的图像，通过依次比对位置、人脸照片和时间来确定学生的签到信息，更加准确和高效，允许签到学生在一定位置范围和时间内进行签到，更加灵活。

Description

一种人脸识别课堂签到系统

技术领域

本发明属于课堂签到技术领域，特别涉及一种人脸识别课堂签到系统。

背景技术

目前，很多高校课堂存在着教师点名签到、纸张记录学生考勤，课后需要人力将学生考勤情况录入电子表单这一费事费力的情况。手工签到方式还存在着冒名代签的情况，不利于正常的教学课堂秩序。人脸识别，指使用人脸的特征信息识别出人脸所属的事先划分的类别的计算机技术。人脸的生物特征具有较好的唯一特性，人脸识别主要用于人的身份识别。

申请号为CN201710066586.5的中国专利文献公开了一种基于JSON技术的移动智能教学系统。系统基于ISO平台，由服务器，教师端，客户端组成。使用JSON的数据交互技术，采用数据库操作技术，具有管理资料题库、课堂、班级、学生信息等数据表，管理学生签到等功能和学生答题情况统计等功能。JSON是一种服务器和客户端的数据交互格式，AJAX可以使用JSON和XML这两种数据格式完成数据的交互。该专利存在的问题是：ISO平台的设备昂贵，该系统难以推广。

申请号为CN201410086928.6的中国专利文献公开了一种基于WIFI和智能手机的课堂自动点名系统，包括智能手机点名控制终端、WIFI无线路由器、基于人脸识别的签名子系统，智能手机点名控制终端通过WIFI无线路由器与基于人脸识别的签名子系统连接，所述基于人脸识别的签名子系统用于对基于智能手机点名控制终端发送的点名指令现场采集学生的学生人脸图像，完成学生人脸图像的识别，并向智能手机点名控制终端发送人脸识别成功所对应的学生身份认证信息。该专利适用于上课过程中的点名，不适合用于课堂签到。

申请号为CN201710603419.X的中国专利文献公开了一种基于人脸识别技术的课堂考勤签到系统及其工作方法，该系统包括学生自主考勤装置、服务器自动考勤装置、人脸识别考勤装置。本发明操作简单、准确度高，利用摄像机定时拍照结合人脸识别技术，通过服务器自动签到实现了对学生课堂考勤的实时监控，能够准确处理课堂中发生的代课、迟到、早退等现象；教师无需管理学生课堂考勤，课程结束后服务器会自动计算全部学生的课堂考勤分数。该专利通过摄像机定时拍照、学生再从更新的图像中进行标记，从图像采集及比对都比较复杂，效率较低。。

发明内容

本发明的目的在于提供一种人脸识别课堂签到系统，不需要采集教室的图像，通过依次比对位置、人脸照片和时间来确定学生的签到信息，更加准确和高效，允许签到学生在一定位置范围和时间内进行签到，更加灵活。

本发明提供如下技术方案：

一种人脸识别课堂签到系统，包括：

注册信息模块，用于存储学生信息，包括姓名、学号、班级、学院及上课信息，上课信息包括教室位置和上课时间段；

人脸库模块，用于存储学生人脸照片信息；

采集人脸模块，接收控制模块发送的指令，通过学生端的摄像头采集学生的人脸照片并发送到人脸识别模块；

人脸识别模块，识别采集人脸模块发送的人脸照片，识别后发送到控制模块；

定位模块，用于采集学生的位置信息，并发送到控制模块；

时间对比模块，用于采集学生的签到时间，与注册信息模块中存储的上课时间段对比，判断是否在截止签到时间范围内；

控制模块，与注册信息模块、人脸库模块、采集人脸模块、人脸识别模块、定位模块和时间对比模块通信连接；控制模块接收定位模块发送的位置信息后，与注册信息模块中的教室位置比对；若比对成功，控制模块发送指令至采集人脸模块，对学生的人脸照片进行采集，并发送到人脸识别模块，人脸识别模块识别采集人脸模块发送的人脸照片，控制模块调取识别后的人脸照片并与人脸库模块中的人脸比对；若比对成功，控制模块调取时间对比模块的判断结果，发送签到信息到显示模块，所述签到信息包括准时签到或迟到；

显示模块，用于显示控制模块发送的签到信息，调取注册信息模块，显示准时签到、迟到和缺勤的学生信息。

所述人脸识别课堂签到系统包括：

补签模块，用于教师修改请假学生的签到信息；

签到信息电子表模块，用于统计签到信息；

重建信息模块，用于删除过时的签到信息、学生信息和添加新学生的信息。

因生病或有事请假的学生不能进行签到，显示模块显示为缺勤，教师可以修改，从缺勤修改为请假。由教师进行修改，而不是学生自主进行，可以避免学生因请假而无法签到的问题，同时避免学生弄虚作假。

每学期的开始，新生入学，毕业生离校，管理员可以删除过时的签到信息，学生信息，并重建学生的信息。

所述人脸识别课堂签到系统包括：

补课模块，存储有补课信息，包括姓名、学号、班级、学院及上课信息，用于非上课时间段的学生签到，控制模块接收定位模块发送的位置信息后，与补课模块中的补课信息对比。

所述教室位置包括教室位置的经纬度和预设阀值，当定位模块采集到的位置信息与教室位置的经纬度相同或在预设阀值内，则比对成功。

若比对不成功，则拒绝学生此次的签到请求，发送错误指令到学生端，提醒学生不在签到的教室位置。

预设阀值根据实际确定，如在教室位置的十米或二十米之内签到均可以视为签到成功。通过定位模块，确定学生的位置是否在距离上课教室的一定范围内，避免了学生在寝室或其他非教学区签到。本发明首先进行位置比对后再进行人脸识别，有利于提高系统的运行效率。

所述人脸库模块存储的人脸照片上标注有标签，所述标签为ID号；所述控制模块调取识别后的人脸照片并与人脸库模块中的人脸照片比对，人脸照片比对成功后，调取人脸库模块中对应的人脸照片的ID号，并与学生输入的ID号再进行比对，若一致，则比对成功。

所述人脸识别模块对人脸照片进行识别的方法包括：图像灰度处理、高斯滤波、直方图均衡化、灰度图像归一化、基于OpenCV库的人脸检测、人脸分割和统一化分割出的人脸图像的大小。

所述时间对比模块可以实现以下功能：判断是否在截止签到时间范围内，若在，则表示签到成功，若不在，则表示迟到；另外可以根据签到时间判断学生是否重复签到，若重复签到，控制模块提示重复签到，且不进行人脸识别签到。

在本发明中，定位模块可以实时采集学生的位置信息，防止学生早退，若学生在距离下课时间一定时间内离开教室，控制模块会发送早退的签到信息至显示模块。

与现有技术相比，本发明提供的人脸识别课堂签到系统不需要固定的摄像头去批量采集上课学生的图像，学生通过移动端的摄像头就可以实现自主实时签到，不需要购买或安装嵌入式、路由器、网络摄像头等设备，更加简单和高效。

附图说明

图1为本发明提供的人脸识别课堂签到系统的结构图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步的说明。

如图1所示，一种人脸识别课堂签到系统，包括：

注册信息模块，用于存储学生信息，包括姓名、学号、班级、学院及上课信息，上课信息包括教室位置和上课时间段；教室位置包括教室位置的经纬度和预设阀值，上课时间段包括每节课的截止签到时间。预设阀值和截止签到时间根据实际确定。

具体地，经纬度为教室位置的中心点的经纬度，上课时间段为8:00-8:45，预设阀值为距离中心点100米之内，截止签到时间为8:05。

人脸库模块，用于存储学生人脸照片信息，人脸照片上有标签标注，标签为ID号。

采集人脸模块，通过学生端的摄像头采集学生的人脸照片并发送到人脸识别模块。

人脸识别模块，接收控制模块发送的指令，识别采集人脸模块发送的人脸照片，识别后发送到控制模块。因为本发明首先需要判断学生的签到位置，如果不在教室位置，则没有必要进行人脸识别，直接拒绝学生的签到请求。

定位模块，用于采集学生的位置信息，并发送到控制模块。

具体地，定位模块采集学生的位置信息为经纬度。

时间对比模块，用于采集学生的签到时间，与注册信息模块中存储的上课时间段对比，判断是否在截止签到时间范围内；若在，表示准时签到，控制模块调取判断结果后将发送准时签到至显示模块；若不在，表示迟到，控制模块调取判断结果后将发送迟到至显示模块。

控制模块，与注册信息模块、人脸库模块、采集人脸模块、人脸识别模块、定位模块和时间对比模块通信连接，执行以下步骤：

控制模块接收定位模块发送的位置信息后，与注册信息模块中的教室位置比对；包括：根据定位模块采集到的经纬度计算签到位置与中心点的距离，通过计算两者的经纬度差近似计算距离，若距离小于等于100米，则表示教室位置比对成功；

若比对成功，控制模块发送指令至采集人脸模块，对学生的人脸照片进行采集，并发送到人脸识别模块，人脸识别模块识别采集人脸模块发送的人脸照片；若比对不成功，控制模块发送错误指令到学生端。

在本发明中，在教室位置比对成功后，才进行学生的人脸采集，这样可以减少系统的计算量。

具体地，人脸识别模块对人脸照片进行如下处理：图像灰度处理、高斯滤波、直方图均衡化、灰度图像归一化、基于OpenCV库的人脸检测、人脸分割、统一化分割出的人脸图像的大小。得到识别后的人脸照片。

控制模块调取识别后的人脸照片并与人脸库模块中的人脸照片比对，人脸照片比对成功后，调取人脸库模块中对应的人脸照片的ID号，并与学生输入的ID号再进行比对，若一致，则比对成功。这样可以进一步提高签到的准确率；

若比对成功，控制模块调取时间对比模块的判断结果，发送签到信息到显示模块，签到信息包括准时签到或迟到。

显示模块，用于显示控制模块发送的签到信息，调取注册信息模块，显示准时签到以及缺勤的学生信息。

补课模块，存储有补课信息，包括姓名、学号、班级、学院及上课信息，用于非上课时间段的学生签到，控制模块接收定位模块发送的位置信息后，与补课模块中的补课信息对比。常常遇到教师临时补课的情况，由于时间和位置不固定，教师可以用补课模块添加临时补课信息，并与控制模块通信连接。

补签模块，用于教师增加请假学生的签到信息。

签到信息电子表模块，用于统计签到信息。

重建信息模块，用于删除过时的签到信息、学生信息和添加新学生的信息。

用本发明提供的人脸识别课堂签到系统进行课堂签到的方法为：

S1、学生通过学生端登陆，登陆账号为学号，在学生端，学生可以看到自己的上课信息，如教室位置和上课时间段，选择进入需要签到的上课信息。

S2、定位模块采集学生的位置信息，得到学生所处位置的经纬度并发送到控制模块；控制模块将此经纬度与注册信息模块中的教室位置对比，比对学生所处位置是否为有效签到位置；若比对成功，进入步骤S3；若比对不成功，发送错误指令到学生端。

S3、控制模块发送指令至人脸采集模块，学生端的摄像头开始采集学生的人脸照片，并发送到人脸识别模块，对人脸进行识别，识别后的人脸照片发送到控制模块。

S4、控制模块将识别后的人脸照片与人脸库模块中的人脸照片进行比对，找出与识别后的人脸照片所对应的人脸照片，并比对其标签，即，ID号与学生输入的ID号是否一致；若一致，进入步骤S4；若不一致，发送错误指令到学生端。

S5、控制模块调取时间对比模块的判断结果，发送准时签到、迟到、缺勤的签到信息至显示模块，显示模块显示学生信息及对应的签到信息。

S6、教师通过补签模块对请假的学生的签到信息进行修改，由缺勤修改为请假。

S7、教师通过签到信息电子表模块导出签到信息的EXCEL表，用于后续统计。

以上所述的具体实施方式对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的最优选实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种人脸识别课堂签到系统，包括：

注册信息模块，用于存储学生信息，包括姓名、学号、班级、学院及上课信息，上课信息包括教室位置和上课时间段；

人脸库模块，用于存储学生人脸照片信息；

采集人脸模块，接收控制模块发送的指令，通过学生端的摄像头采集学生的人脸照片并发送到人脸识别模块；

人脸识别模块，识别采集人脸模块发送的人脸照片，识别后发送到控制模块；

定位模块，用于采集学生的位置信息，并发送到控制模块；

时间对比模块，用于采集学生的签到时间，与注册信息模块中存储的上课时间段对比，判断是否在截止签到时间范围内；

控制模块，与注册信息模块、人脸库模块、采集人脸模块、人脸识别模块、定位模块和时间对比模块通信连接；控制模块接收定位模块发送的位置信息后，与注册信息模块中的教室位置比对；若比对成功，控制模块发送指令至采集人脸模块，对学生的人脸照片进行采集，并发送到人脸识别模块，人脸识别模块识别采集人脸模块发送的人脸照片，控制模块调取识别后的人脸照片并与人脸库模块中的人脸比对；若比对成功，控制模块调取时间对比模块的判断结果，发送签到信息到显示模块，所述签到信息包括准时签到或迟到；

显示模块，用于显示控制模块发送的签到信息，调取注册信息模块，显示准时签到、迟到和缺勤的学生信息。

2.根据权利要求1所述的人脸识别课堂签到系统，其特征在于，所述人脸识别课堂签到系统包括：

补签模块，用于教师修改请假学生的签到信息；

签到信息电子表模块，用于统计签到信息；

重建信息模块，用于删除过时的签到信息、学生信息和添加新学生的信息。

3.根据权利要求1所述的人脸识别课堂签到系统，其特征在于，所述人脸识别课堂签到系统包括：

补课模块，存储有补课信息，包括姓名、学号、班级、学院及上课信息，用于非上课时间段的学生签到，控制模块接收定位模块发送的位置信息后，与补课模块中的补课信息对比。

4.根据权利要求1所述的人脸识别课堂签到系统，其特征在于，所述教室位置包括教室位置的经纬度和预设阀值，当定位模块采集到的位置信息与教室位置的经纬度相同或在预设阀值内，则比对成功。

5.根据权利要求1所述的人脸识别课堂签到系统，其特征在于，所述人脸库模块存储的人脸照片上标注有标签，所述标签为ID号；所述控制模块调取识别后的人脸照片并与人脸库模块中的人脸照片比对，人脸照片比对成功后，调取人脸库模块中对应的人脸照片的ID号，并与学生输入的ID号再进行比对，若一致，则比对成功。

6.根据权利要求1所述的人脸识别课堂签到系统，其特征在于，所述人脸识别模块对人脸照片进行识别的方法包括：图像灰度处理、高斯滤波、直方图均衡化、灰度图像归一化、基于OpenCV库的人脸检测、人脸分割、统一化分割出的人脸图像的大小。