CN111210192A

CN111210192A - 一种基于多模态特征分析的智能考勤系统

Info

Publication number: CN111210192A
Application number: CN201911367651.3A
Authority: CN
Inventors: 张一帆; 冷聪; 程健
Original assignee: Institute of Automation of Chinese Academy of Science
Current assignee: Nanjing Zhongzi Qizhi Technology Co ltd
Priority date: 2019-12-26
Filing date: 2019-12-26
Publication date: 2020-05-29
Anticipated expiration: 2039-12-26
Also published as: CN111210192B

Abstract

本发明公开了一种基于多模态特征分析的智能考勤系统，属于智能电子考勤技术领域。一种基于多模态特征分析的智能考勤系统，包括站立装置和考勤机，所述考勤机外壁依次连接有采集区和显示屏，所述采集区包括指纹采集区和人脸图像采集区，所述考勤机内集成有指纹数据库、人脸图像数据库、指纹采集器、摄像装置、计时器、语音器、第二NFC芯片和单片机，所述指纹数据库、人脸图像数据库、指纹采集器、摄像装置、计时器、语音器、第二NFC芯片和显示屏均与单片机电性相连，所述人脸图像采集区内连接有定位系统；本发明通过对使用者进行定位，再控制摄像头对准使用者的脸部，提高考勤的准确性，避免影响使用者的考勤情况。

Description

一种基于多模态特征分析的智能考勤系统

技术领域

本发明涉及智能电子考勤技术领域，尤其涉及一种基于多模态特征分析的智能考勤系统。

背景技术

目前，社会上各企事业单位通过考勤机对员工的上下班情况进行记录，现今使用最普遍的两种方式就是感应卡考勤机和指纹识别考勤机，其中感应卡考勤机是通过读取预先写入磁卡、IP卡等感应卡来识别是否为有效卡并进一步读取卡片中信息，判断后将考勤信息记录下来，虽然此方式简单方便，但是存在卡片容易丢失、代为打卡现象等缺点，对于指纹识别考勤机来说，是通过对员工的指纹与预先输入的指纹进行比较，根据是否匹配来确定员工本人的出勤情况，有效地杜绝员工代为考勤的情形。

现有技术中专利号为CN201821735512.2的中国实用新型公开了基于多模态特征分析的智能考勤系统，包括站立装置和考勤机，站立装置包括垫本体，垫本体内有压力传感器、控制器和第一无线通讯模块，压力传感器和第一无线通讯模块均与控制器电连接，考勤机包括壳体，壳体正面由上至下依次设有采集区和显示区，采集区设有指纹采集区和人脸图像采集区，人脸图像采集区设有竖直长孔，显示区设有显示屏，壳体内有指纹数据库、人脸图像数据库、指纹采集器、摄像装置、计时器、语音器、第二无线通讯模块和单片机，第二无线通讯模块与第一无线通讯模块通讯连接，摄像装置正对竖直长孔，指纹数据库、人脸图像数据库、指纹采集器、摄像装置、计时器、语音器、第二无线通讯模块和显示屏均与单片机电连接，该实用新型通过两种考勤方式结合为一体，大大提高了考勤的准确性和适应性，操作简单，速度快，能够有效地杜绝员工代为考勤的情形；但是该实用新型摄像头虽然可以调节上下高低，但是需要多次调整以检测到正面人脸区域，并不能一次定位到使用者的正脸，对于身高不同的使用者，摄像头无法保证每次都可以拍到正脸，可能需要对人脸进行多次拍照比对，才能验证通过，影响使用者的考勤打卡时间，导致出现考勤迟到的现象。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的问题，而提出的一种基于多模态特征分析的智能考勤系统。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种基于多模态特征分析的智能考勤系统，包括站立装置和考勤机，所述考勤机外壁依次连接有采集区和显示屏，所述采集区包括指纹采集区和人脸图像采集区，所述考勤机内集成有指纹数据库、人脸图像数据库、指纹采集器、摄像装置、计时器、语音器、第二NFC芯片和单片机，所述指纹数据库、人脸图像数据库、指纹采集器、摄像装置、计时器、语音器、第二NFC芯片和显示屏均与单片机电性相连，所述人脸图像采集区内连接有定位系统，所述定位系统包括两个采集模块和数据处理模块，两个所述采集模块分别对称连接在摄像装置的两端，所述数据处理模块与单片机电性相连。

优选的，所述站立装置包括垫本体，所述垫本体内集成有压力传感器、控制器和第一NFC芯片，所述压力传感器和第一NFC芯片均与控制器电性相连。

优选的，所述第一NFC芯片与第二NFC芯片电性相连。

优选的，所述采集模块包括分贝计和角度传感器。

优选的，所述摄像装置包括底座和弧形齿条，所述弧形齿条连接在底座的外壁，所述弧形齿条外壁开凿有凹槽，所述底座的顶部连接有工作管，所述工作管外壁连接有第一电机，所述第一电机的输出端连接有转轴，所述转轴转动连接在工作管内，所述转轴外壁连接有圆球，所述圆球外壁连接有摆动杆，所述摆动杆外壁连接有与弧形齿条相啮合的齿条板，所述摆动杆远离圆球的一端穿过齿条板并连接有摄像头，所述弧形齿条两侧外壁均连接有固定板，所述分贝计连接在固定板的外壁，所述固定板外壁还连接有第二电机，所述第二电机的输出端连接有齿轮，所述角度传感器连接在齿轮的外壁。

优选的，所述工作管外壁开凿有与摆动杆相配合的凹孔。

优选的，所述摆动杆两侧外壁均连接有滑块，所述凹槽内壁开凿有与滑块相配合的滑槽。

优选的，两个所述分贝计对称连接在弧形齿条的两端。

优选的，所述转轴外壁固定连接有限位板，所述限位板连接在圆球内。

与现有技术相比，本发明提供了一种基于多模态特征分析的智能考勤系统，具备以下有益效果：

1、该基于多模态特征分析的智能考勤系统，某一企业的上班时间是上午9：00、下班时间是下午5：30，若上班时间高峰期是8：30-9：00以及下班时间高峰期是5：30-6：00，则在时钟当前显示的时间为上午8：30或下午5：30时，计时器开始计时并发送一唤醒信号给单片机PLC，单片机PLC启动工作并唤醒其他电子元器件启动工作，在计时器计时达到30分钟时计时器暂停工作，在这段时间内由于处于上班或下班高峰期，所以单片机PLC以及其他电子元器件一直处于工作状态，这期间压力传感器不发挥作用，之后，计时器暂停工作，压力传感器启动工作发挥作用，压力传感器感知垫本体上是否有人，在垫本体上有人时，压力传感器检测到压力后发送一唤醒信号给控制器，控制器通过第一NFC芯片和第二NFC芯片将唤醒信号传输至单片机PLC，单片机PLC启动工作并唤醒其他电子元器件启动工作，单片机PLC以及其他电子元器件启动工作后，员工站立在垫本体上，员工的手指放在指纹采集区上，指纹采集器用于采集员工的指纹信息并将采集的指纹信息传输至单片机PLC，单片机PLC将收到的指纹信息与指纹数据库中的预设指纹信息进行匹配，在匹配成功时表明该员工的指纹信息在指纹数据库中已找到，需要人脸识别时，需要员工正视工作管的位置，说出自己的名字或者发出声音，使分贝计感应到声源，两个分贝计采集数据，将感知到的信号发送给数据处理模块，根据接收到的分贝强弱，通过单片机PLC控制第二电机转动不同的角度，建立直角坐标系，经过标定和映射后就可得到当前角度，可利用三角函数解析，上下两侧采集模块置于摄像装置的两端，两端间的距离为d,上方角度传感器偏转角度α1，下方角度传感器偏转角度α2，计算声源位置S；

通过正弦定理可得：

d/sin(a1+a2)=L/sin a2，

L=d*[sin a2/sin(a1+a2）]，

从而计算出发生声音的位置，即为正脸区域，数据处理模块再将计算出的声音坐标信息传递给单片机PLC，单片机PLC根据已经计算到的正脸区域位置来控制第一电机旋转，使第一电机通过转轴带动摆动杆转动，摆动杆带动齿条板与弧形齿条相互啮合，滑块滑动在凹槽内壁开凿的滑槽之中，提高摆动杆移动的平稳性，直至摆动杆带动摄像头与人脸相对，从而使摄像装置检测图像中的正面人脸图像与人脸图像数据库中的预设人脸图像进行匹配，避免多次调节摄像头的高低，浪费时间，导致出现考勤迟到的现象。

该装置中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现，本发明通过对使用者进行定位，再控制摄像头对准使用者的脸部，提高考勤的准确性，避免影响使用者的考勤情况。

附图说明

图1为本发明提出的一种基于多模态特征分析的智能考勤系统考勤机的控制原理图；

图2为本发明提出的一种基于多模态特征分析的智能考勤系统站立装置的控制原理图；

图3为本发明提出的一种基于多模态特征分析的智能考勤系统声源定位方法原理图；

图4为本发明提出的一种基于多模态特征分析的智能考勤系统摄像装置的结构示意图一；

图5为本发明提出的一种基于多模态特征分析的智能考勤系统摄像装置的结构示意图一；

图6为本发明提出的一种基于多模态特征分析的智能考勤系统凹槽内部的结构示意图；

图7为本发明提出的一种基于多模态特征分析的智能考勤系统工作管内部的结构示意图；

图8为本发明提出的一种基于多模态特征分析的智能考勤系统圆球内部的结构示意图。

图中：1、底座；2、弧形齿条；201、凹槽；3、工作管；4、第一电机；401、转轴；402、圆球；403、摆动杆；404、凹孔；405、限位板；5、齿条板；6、摄像头；7、固定板；8、分贝计；9、齿轮；10、角度传感器；11、滑块；12、滑槽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

参照图1-3，一种基于多模态特征分析的智能考勤系统，包括站立装置和考勤机，考勤机外壁依次连接有采集区和显示屏，采集区包括指纹采集区和人脸图像采集区，考勤机内集成有指纹数据库、人脸图像数据库、指纹采集器、摄像装置、计时器、语音器、第二NFC芯片和单片机，指纹数据库、人脸图像数据库、指纹采集器、摄像装置、计时器、语音器、第二NFC芯片和显示屏均与单片机电性相连，人脸图像采集区内连接有定位系统，定位系统包括两个采集模块和数据处理模块，两个采集模块分别对称连接在摄像装置的两端，数据处理模块与单片机电性相连。

参照图2，站立装置包括垫本体，垫本体内集成有压力传感器、控制器和第一NFC芯片，压力传感器和第一NFC芯片均与控制器电性相连。

参照图1-2，第一NFC芯片与第二NFC芯片电性相连。

参照图4-5，采集模块包括分贝计8和角度传感器10。

参照图4-5，摄像装置包括底座1和弧形齿条2，弧形齿条2连接在底座1的外壁，弧形齿条2外壁开凿有凹槽201，底座1的顶部连接有工作管3，工作管3外壁连接有第一电机4，第一电机4的输出端连接有转轴401，转轴401转动连接在工作管3内，转轴401外壁连接有圆球402，圆球402外壁连接有摆动杆403，摆动杆403外壁连接有与弧形齿条2相啮合的齿条板5，摆动杆403远离圆球402的一端穿过齿条板5并连接有摄像头6，弧形齿条2两侧外壁均连接有固定板7，分贝计8连接在固定板7的外壁，固定板7外壁还连接有第二电机，第二电机的输出端连接有齿轮9，角度传感器10连接在齿轮9的外壁。

参照图4、图5和图7，工作管3外壁开凿有与摆动杆403相配合的凹孔404。

参照图6，摆动杆403两侧外壁均连接有滑块11，凹槽201内壁开凿有与滑块11相配合的滑槽12。

参照图4-5，两个分贝计8对称连接在弧形齿条2的两端。

参照图8，转轴401外壁固定连接有限位板405，限位板405连接在圆球402内。

本发明中，该基于多模态特征分析的智能考勤系统，某一企业的上班时间是上午9：00、下班时间是下午5：30，若上班时间高峰期是8：30-9：00以及下班时间高峰期是5：30-6：00，则在时钟当前显示的时间为上午8：30或下午5：30时，计时器开始计时并发送一唤醒信号给单片机PLC，单片机PLC启动工作并唤醒其他电子元器件启动工作，在计时器计时达到30分钟时计时器暂停工作，在这段时间内由于处于上班或下班高峰期，所以单片机PLC以及其他电子元器件一直处于工作状态，这期间压力传感器不发挥作用，之后，计时器暂停工作，压力传感器启动工作发挥作用，压力传感器感知垫本体上是否有人，在垫本体上有人时，压力传感器检测到压力后发送一唤醒信号给控制器，控制器通过第一NFC芯片和第二NFC芯片将唤醒信号传输至单片机PLC，单片机PLC启动工作并唤醒其他电子元器件启动工作，单片机PLC以及其他电子元器件启动工作后，员工站立在垫本体上，员工的手指放在指纹采集区上，指纹采集器用于采集员工的指纹信息并将采集的指纹信息传输至单片机PLC，单片机PLC将收到的指纹信息与指纹数据库中的预设指纹信息进行匹配，在匹配成功时表明该员工的指纹信息在指纹数据库中已找到，需要人脸识别时，需要员工正视工作管3的位置，说出自己的名字或者发出声音，使分贝计8感应到声源，两个分贝计8采集数据，将感知到的信号发送给数据处理模块，根据接收到的分贝强弱，通过单片机PLC控制第二电机转动不同的角度，建立直角坐标系，经过标定和映射后就可得到当前角度，可利用三角函数解析，上下两侧采集模块置于摄像装置的两端，两端间的距离为d,上方角度传感器10偏转角度α1，下方角度传感器10偏转角度α2，计算声源位置S。

通过正弦定理可得：

d/sin(a1+a2)=L/sin a2，

L=d*[sin a2/sin(a1+a2）]，

从而计算出发生声音的位置，即为正脸区域，数据处理模块再将计算出的声音坐标信息传递给单片机PLC，单片机PLC根据已经计算到的正脸区域位置来控制第一电机4旋转，使第一电机4通过转轴401带动摆动杆403转动，摆动杆403带动齿条板5与弧形齿条2相互啮合，滑块11滑动在凹槽201内壁开凿的滑槽12之中，提高摆动杆403移动的平稳性，直至摆动杆403带动摄像头6与人脸相对，从而使摄像装置检测图像中的正面人脸图像与人脸图像数据库中的预设人脸图像进行匹配，避免多次调节摄像头6的高低，浪费时间，导致出现考勤迟到的现象；本发明通过对使用者进行定位，再控制摄像头6对准使用者的脸部，提高考勤的准确性，避免影响使用者的考勤情况。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种基于多模态特征分析的智能考勤系统，包括站立装置和考勤机，所述考勤机外壁依次连接有采集区和显示屏，所述采集区包括指纹采集区和人脸图像采集区，所述考勤机内集成有指纹数据库、人脸图像数据库、指纹采集器、摄像装置、计时器、语音器、第二NFC芯片和单片机，所述指纹数据库、人脸图像数据库、指纹采集器、摄像装置、计时器、语音器、第二NFC芯片和显示屏均与单片机电性相连，其特征在于，所述人脸图像采集区内连接有定位系统，所述定位系统包括两个采集模块和数据处理模块，两个所述采集模块分别对称连接在摄像装置的两端，所述数据处理模块与单片机电性相连。

2.根据权利要求1所述的一种基于多模态特征分析的智能考勤系统，其特征在于，所述站立装置包括垫本体，所述垫本体内集成有压力传感器、控制器和第一NFC芯片，所述压力传感器和第一NFC芯片均与控制器电性相连。

3.根据权利要求2所述的一种基于多模态特征分析的智能考勤系统，其特征在于，所述第一NFC芯片与第二NFC芯片电性相连。

4.根据权利要求1所述的一种基于多模态特征分析的智能考勤系统，其特征在于，所述采集模块包括分贝计（8）和角度传感器（10）。

5.根据权利要求4所述的一种基于多模态特征分析的智能考勤系统，其特征在于，所述摄像装置包括底座（1）和弧形齿条（2），所述弧形齿条（2）连接在底座（1）的外壁，所述弧形齿条（2）外壁开凿有凹槽（201），所述底座（1）的顶部连接有工作管（3），所述工作管（3）外壁连接有第一电机（4），所述第一电机（4）的输出端连接有转轴（401），所述转轴（401）转动连接在工作管（3）内，所述转轴（401）外壁连接有圆球（402），所述圆球（402）外壁连接有摆动杆（403），所述摆动杆（403）外壁连接有与弧形齿条（2）相啮合的齿条板（5），所述摆动杆（403）远离圆球（402）的一端穿过齿条板（5）并连接有摄像头（6），所述弧形齿条（2）两侧外壁均连接有固定板（7），所述分贝计（8）连接在固定板（7）的外壁，所述固定板（7）外壁还连接有第二电机，所述第二电机的输出端连接有齿轮（9），所述角度传感器（10）连接在齿轮（9）的外壁。

6.根据权利要求5所述的一种基于多模态特征分析的智能考勤系统，其特征在于，所述工作管（3）外壁开凿有与摆动杆（403）相配合的凹孔（404）。

7.根据权利要求6所述的一种基于多模态特征分析的智能考勤系统，其特征在于，所述摆动杆（403）两侧外壁均连接有滑块（11），所述凹槽（201）内壁开凿有与滑块（11）相配合的滑槽（12）。

8.根据权利要求5所述的一种基于多模态特征分析的智能考勤系统，其特征在于，两个所述分贝计（8）对称连接在弧形齿条（2）的两端。

9.根据权利要求5所述的一种基于多模态特征分析的智能考勤系统，其特征在于，所述转轴（401）外壁固定连接有限位板（405），所述限位板（405）连接在圆球（402）内。