CN112766902A - 一种基于人脸识别和gps定位的微信小程序课堂考勤方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于人脸识别和GPS定位的微信小程序课堂考勤方法。该方法依赖于一种便携式智能设备，所述便携式智能设备含有摄像头和GPS模组，所述考勤方法包括：注册/登录步骤，用于学生和教师的个人信息注册以及登录；课程管理步骤，用于教师以及学生对课程方面的管理；签到任务管理步骤，用于对签到任务的处理；考勤管理步骤，用于学生在选择完签到任务后进行人脸识别和定位来判断考勤是否成功。本发明通过人脸识别、GPS定位和微信小程序等方式既保证了课堂考勤的准确性，也提高了课堂考勤的效率。

Description

一种基于人脸识别和GPS定位的微信小程序课堂考勤方法

技术领域

本发明属于计算机领域，具体涉及一种基于人脸识别和GPS定位的微信小程序课堂考勤方法。

背景技术

近年来，随着考勤方法在各个领域的广泛应用，高校教室考勤的方式也正在发生快速变化。从最基本的教师点名方式，发展到现在比较超前的手机签到、指纹签到。不同的考勤方式不断涌现并越来越成熟，大大缩短了考勤所需的时间，提高了考勤的效率与准确率，并且能够比较及时地得到考勤结果。然而，这些考勤方法所使用的技术往往存在一些制约因素。例如：手机app签到容易造成某些学生投机取巧，指纹签到等打卡机签到会因为排队时间长而浪费上课时间。

随着现代科技的发展和进步，企业中包括在学校课堂上，逐渐采用网络、手机app，指纹识别机来进行打卡。在过去考勤都是通过教师课上点名完成的，不仅浪费了很多的人力和学生上课时间，而且无法保证其准确度和快捷性，给学校的管理带来了许多的不便。尽管现在已经出现了很多代替人工的考勤方式，但仍然会遇到学校设施和学生投机取巧等问题。如何降低课堂教师的工作量，提高工作效率，是需要解决的问题。

发明内容

发明目的：为了解决现有技术的问题，本发明提出一种基于人脸识别和GPS定位的微信小程序课堂考勤方法，提高课堂考勤的准确性和效率。

技术方案：一种基于人脸识别和GPS定位的微信小程序课堂考勤方法，该方法依赖于一种便携式智能设备，所述便携式智能设备含有摄像头和GPS模组，所述考勤方法包括以下步骤：

注册/登录步骤，用于学生和教师的个人信息注册以及登录，其中学生注册时上传个人人脸图像到人脸库中；

课程管理步骤，用于教师以及学生对课程方面的管理，包括：教师创建课程，进入该课程查看该课程的历史考勤任务及其信息；学生进行选课，查看这门课程的具体信息以及在这门课的平时分；

签到任务管理步骤，用于对签到任务的处理，包括：教师根据自己的课程创建有持续时间签到任务，学生在自己选择的课程中选择活跃状态的签到任务进行考勤；

考勤管理步骤，用于学生在选择完签到任务后进行人脸识别和定位来判断考勤是否成功，所述人脸识别通过摄像头获取当前用户人脸图像并与人脸库中的人脸进行比对，输出一个比对结果评分；所述定位通过调用GPS定位功能获取当前位置，并计算与该签到任务创建时位置间的距离；当人脸比对评分且计算距离均大于相应的预设阈值时，判定此次考勤成功。

进一步地，所述考勤方法还包括历史考勤记录管理步骤，用于学生人脸考勤后生成一个记录并保存，学生可已根据选择的课程或者时间查看历史签到任务，教师可在课程页面中查看历史考勤任务。

进一步地，所述考勤方法还包括课程管理学生步骤，用于教师对学生的管理，包括：教师查看一个课程中的学生在本课程的出勤率，并根据表现给他们打平时分。

进一步地，所述考勤方法还包括用户信息管理步骤，用于用户的个人信息显示，以及个人信息更改、密码更改、注销；

进一步地，所述课程管理步骤中，教师新建课程的信息包含课号、课程名称、教师工号、教师姓名、上课教室和上课时间，学生课程管理步骤显示自己已选的课程，同时可以在所有课程中进行选课，选择某一课程后就加入到这个课程班级中。

进一步地，所述课程管理步骤还包括：教师在自己的课程中新建考勤任务，考勤任务包含id、教师工号、课号、课名、开始时间、持续时间、结束时间、状态、经纬度、出勤率。

进一步地，考勤管理步骤中，当人脸对比评分在80分以上且距离小于500米才能考勤成功。

有益效果：

1、本发明依托便携式智能设备的微信小程序，利用小程序提供的丰富的组件以及API使用，实现课堂考勤，使用方便，且带来更好的用户体验。

2、本发明结合人脸识别和GPS定位既提高了课堂考勤的准确性，确保学生都能按时上课，防止出现学生逃课和代课等现象，同时也提高了课堂考勤的效率，相比之前的人工考勤的方式，效率提高许多，减少了课堂考勤的时间，也就增加了同学们认真上课的时间。与此同时，学生也只能本人在规定的时间与地点内进行考勤，大大体现了该发明在课堂考勤中的有效性。

3、本发明不仅包含课堂考勤的功能，还增加了一些管理方面的功能。教师可以对班级中的学生进行相应的管理，查看出勤率、打平时分等等。学生也可以查看自己历史的考勤记录，教师和学生都可以通过这些信息得到有效的反馈，功能全面实用。

附图说明

图1为本发明微信小程序课堂考勤方法的方法架构图。

图2-1为本发明进入方法选择用户图；图2-2为本发明用户注册图；图2-3为发明用户登录图。

图3为本发明用户信息步骤图。

图4-1为本发明教师课程页面图；图4-2为本发明学生课程页面图。

图5-1为本发明签到任务主页面图；图5-2为教师创建签到任务图；图5-3为学生签到任务主页面图。

图6为人脸考勤步骤图。

图7为本发明学生历史考勤记录查询图。

图8为本发明教师课程管理学生图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。

如图1为所示的一种基于人脸识别和GPS定位的微信小程序课堂考勤方法的方法架构图。所述方法参与方包括进行课堂考勤操作的微信小程序客户端、进行后台服务操作的服务器端、以及进行数据存取的数据端；微信小程序客户端为含有摄像头和GPS模组的便携式智能设备，可以是智能无线通知终端如手机、平板等。方法及系统主要面向两种用户：学生和教师。其核心步骤主要有：注册/登录、用户信息管理、课程管理、签到任务、学生历史考勤记录、人脸考勤、课程管理学生。其中：

1、注册/登录步骤：进入微信小程序首先是一个选择教师还是学生的页面，选择后对应不同的用户功能。选择后会给小程序设置一个全局变量isstudent来判断该用户是学生还是教师，方便之后各用户功能的实现如图2-1所示；学生和教师注册时需要填写对应的个人信息，学生还需要提供人脸信息，以便之后人脸考勤时的需要。如图2-2所示。学生注册需要填写学号、密码、姓名、班级、人脸等信息，教师注册需要填写工号、密码、姓名、学院等信息。用户注册时应判断该用户是否已被注册，还对输入框中的内容进行格式判断。当注册成功后，会将用户信息传给后台保存在数据库中，学生注册的人脸信息会上传至对应的人脸库中，并用学号进行标识。注册成功后会跳转至对应用户的登录页面。人脸注册用于从人脸库中新增用户，可以设定多个用户所在组，及组内用户的人脸图片；用户登录需要选择对应的用户，不同的身份对应不同的功能。如图2-3所示。

学生和教师用户登录时应先判断数据库用户表中是否存在该用户，如果不存在，则提示“用户名已经存在”。且用户名与密码必须正确才能登录，登录成功后跳转到个人信息用户界面。

2、用户信息管理步骤：用户个人信息步骤是用户登录后跳转的页面，显示学生和教师用户的一些个人信息，可以更改个人信息、修改密码、注销用户，学生用户还可以修改自己的用户人脸头像。如图3所示为我的用户信息主页面。

3、课程管理步骤：课程管理步骤主要是对课程进行管理，学生可以在已有的课程中进行选课，教师可以创建自己的课程供学生选择。如图4-1为教师课程页面。教师可以自己创建课程，需要填写课程一些相关信息，课程主页面显示该教师的课程，点击相关课程可以查看课程具体信息以及该课程的历史签到任务，该签到任务可以显示该任务相关信息以及已签到学生/总人数，点击该签到任务进入可以查看该任务的已签到学生信息。如图4-2位学生课程页面。学生课程页面主要管理学生对课程相关的操作，主页面显示该学生已经选择的课程，学生可以在已有课程中进行选课，并查看相关课程信息。

4、签到任务步骤：签到任务步骤主要是对签到任务进行处理，教师可以在自己的课程中创建有持续时间的签到任务，学生也可以在自己的选课的课程中选择签到任务进行人脸考勤，学生只能选择状态为签到中的任务进行签到，当任务结束，该任务状态会变为结束状态，学生也无法在选择该任务进行考勤。主页面只会显示当前开设中的签到任务。如图5-1为签到任务主页面。5-2为教师创建签到任务页面。5-3为学生签到页面。学生签到主页面会显示自己选课中课程的且状态为签到中的签到任务，也会以一个倒计时的形式显示出来，与之前教师签到任务的倒计时差不多的实现方法，点击相应任务可以跳转到人脸考勤步骤。

5、人脸考勤步骤：人脸考勤步骤主要是学生在选择完相应的签到任务后进行人脸考勤，调用摄像头与人脸库中的人脸进行对比，同时得到学生所在位置的经纬度与教师创建该任务的经纬度计算距离，返回比分在80分以上且距离差距在500米以内的则人脸比对成功、考勤成功，考勤成功后生成相应的考勤记录存进数据库中。如图6所示。

6、学生历史考勤记录查询步骤：该步骤主要记录学生历史考勤记录，主页面显示学生选择的课程，点击课程进行跳转至相应的历史记录，可以查看历史的签到任务及其考勤结果状态。如图7为考勤记录主页面。

7、课程管理学生步骤：该步骤主要是教师可以对一个课程中的学生进行管理。可以查看一个课程得学生考勤情况，也可以查看一个课程班级中学生的出勤率且可以根据出勤率给每个学生打上平时分，学生用户也可以得到平时分的反馈。如图8所示为课程学生情况图。

鉴于传统的点名方式不仅浪费了很多的人力，也浪费学生的上课时间，故本发明结合时代热门微信小程序，基于人脸识别技术和GPS定位功能，提出本方法，大大提高课堂考勤效率。该方法后台采用的是java语言编写，用Springboot框架实现，选择Mysql数据库作为后台数据库，Jpa操作数据库，前端采用微信小程序平台。具体而言，前端使用微信小程序开发工具结合小程序前端设计的专门的wxml、wxss等技术，再使用idea结合java后台的springboot框架，数据库采用mysql，完成方法的设计，再通过人脸识别技术和GPS定位技术在保证课堂考勤的准确度以及提高课堂考勤的效率。其实现步骤如下：

步骤1：方法需求分析。本发明针对教师和学生提供一个课堂考勤方法的平台。方法包括两种权限的用户：教师、学生，不同用户可以根据不同的权限对课堂考勤方法进行不同的操作。具体需求如下：教师：教师用户有注册登录、创建课程及签到、查看学生签到情况、管理学生及其平时分、管理个人信息等功能；学生：学生用户有注册登录、选课、人脸签到、查看课程及平时分、查看考勤记录、管理个人用户信息等功能。

步骤2：方法功能设计。核心功能步骤有：注册/登录、用户信息管理、课程管理、签到任务、学生历史考勤记录、人脸考勤、课程管理学生。

步骤3：数据库的设计。方法采用Mysql作为方法数据库。课堂考勤方法有以下几个实体：学生、教师、课程、签到任务、选课、考勤记录。本方法用到的表有：学生表(student)，教师表(teacher)，选课表(sc)，课程表(course)，签到任务表(attendcou)，签到记录表(attendancerecord)。

步骤4：前后端分离的方法开发。前端采用微信小程序平台进行开发。微信小程序有一套特有的开发技术。

4-1：WXML是一种html类似框架设计的一套标签语言，结合组件和事件，可以构建出页面。WXML总体上与html类似，但是WXML对组件进行了重新封装，且小程序运行在JSCore内，没有DOM树和window对象，没有办法使用相关API；

4-2：WXSS是一套样式语言，用于描述WXML的组件样式。WXSS具有CSS大部分特性。但是与CSS相比，WXSS扩展了新的特性如：尺寸单位、样式导入；

4-3：Javascript是一种脚本语言，是属于html和web的编程语言，它并不需要依赖于特定机器和操作方法。

步骤5：后端采用idea作为集成开发环境，整体采用springboot框架，使用java语言编写，orm框架采用Spring data jpa，数据库采用mysql。关键技术如下：

5-1：JSON是一种轻量级的数据交换格式。它完全独立于编程语言的文本格式来存储和表示数据。易于人阅读和编写，同时也易于机器解析和生成，并有效地提升网络传输效率。

5-2：Spring Boot其设计目的是用来简化新Spring应用的初始搭建以及开发过程。该框架使用了特定的方式来进行配置，从而使开发人员不再需要定义样板化的配置。

5-3：spirng data jpa是spring提供的一套简化JPA开发的框架，按照约定好的方法命名规则写dao层接口，就可以在不写接口实现的情况下，实现对数据库的访问和操作。同时提供了很多除了CRUD之外的功能，如分页、排序、复杂查询等等。

5-4：MySQL是一种关系数据库管理方法。MySQL所使用的SQL语言是用于访问数据库的最常用标准化语言。它是最受欢迎的开源软件之一，现在很多网站的数据库都是使用MySQL。

步骤6：整个方法集成前后端、数据库、人脸识别以及GPS定位，完成本发明。关键技术如下：

6-1：人脸识别技术属于生物特征识别技术，对人脸进行提取分析，判断是否存在人脸，或进行身份认证，是对生物体本身的生物特征来区分生物体个体，基于人的脸部特征进行对比检测。所对比的人脸特征虹膜、视网膜、脸型等等。本方法调用百度云人脸识别接口。

在一个实施例中，根据本发明提供的基于人脸识别和GPS定位的微信小程序课堂考勤方法，整个方法的考勤步骤如下：

教师和学生通过微信小程序经过微信账号校验后通过所述注册登录步骤注册绑定相关信息并登录进方法，注意，学生用户在注册时需要上传个人的清晰准确的人脸图像到人脸库中，方便后续的考勤安排，同时在用户信息管理步骤可以查看和更改自己的个人信息；

教师通过所述的课程管理步骤可以新建课程，并输入相关信息，同时，可以在课程管理步骤对该课程的学生进行相应的管理；

学生通过所述课程管理步骤可以搜索相应课程并且加入对应课程，查看已选学习课程，并查看该课程信息和相关考勤历史；

教师可以通过所述的签到任务步骤，创建相关的实时考勤任务，并输入相关信息；

学生可以通过所述的签到任务步骤，在已选课程中的活跃考勤任务选择进行考勤；

学生选择完考勤任务后，进入所述的人脸考勤步骤，进行考勤，并且反馈考勤结果；

学生可以通过所述的历史考勤记录步骤，根据时间或者课程查看自己的历史考勤信息；

教师可以通过所述的课程管理学生步骤，对自己课程的选择进行管理。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的发明构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明构思和技术方案直接应用于其他场合的，均在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种基于人脸识别和GPS定位的微信小程序课堂考勤方法，其特征在于，该方法依赖于一种便携式智能设备，所述便携式智能设备含有摄像头和GPS模组，所述考勤方法包括以下步骤：

注册/登录步骤，用于学生和教师的个人信息注册以及登录，其中学生注册时上传个人人脸图像到人脸库中；

课程管理步骤，用于教师以及学生对课程方面的管理，包括：教师创建课程，进入该课程查看该课程的历史考勤任务及其信息；学生进行选课，查看这门课程的具体信息以及在这门课的平时分；

签到任务管理步骤，用于对签到任务的处理，包括：教师根据自己的课程创建有持续时间签到任务，学生在自己选择的课程中选择活跃状态的签到任务进行考勤；

考勤管理步骤，用于学生在选择完签到任务后进行人脸识别和定位来判断考勤是否成功，所述人脸识别通过摄像头获取当前用户人脸图像并与人脸库中的人脸进行比对，输出一个比对结果评分；所述定位通过调用GPS定位功能获取当前位置，并计算与该签到任务创建时位置间的距离；当人脸比对评分且计算距离均大于相应的预设阈值时，判定此次考勤成功。

2.根据权利要求1所述的基于人脸识别和GPS定位的微信小程序课堂考勤方法，其特征在于，所述考勤方法还包括历史考勤记录管理步骤，用于学生人脸考勤后生成一个记录并保存，学生可已根据选择的课程或者时间查看历史签到任务，教师可在课程页面中查看历史考勤任务。

3.根据权利要求1所述的基于人脸识别和GPS定位的微信小程序课堂考勤方法，其特征在于，所述考勤方法还包括课程管理学生步骤，用于教师对学生的管理，包括：教师查看一个课程中的学生在本课程的出勤率，并根据表现给他们打平时分。

4.根据权利要求1所述的基于人脸识别和GPS定位的微信小程序课堂考勤方法，其特征在于，所述考勤方法还包括用户信息管理步骤，用于用户的个人信息显示，以及个人信息更改、密码更改、注销。

5.根据权利要求1所述的基于人脸识别和GPS定位的微信小程序课堂考勤方法，其特征在于，所述课程管理步骤中，教师新建课程的信息包含课号、课程名称、教师工号、教师姓名、上课教室和上课时间，学生课程管理步骤显示自己已选的课程，同时可以在所有课程中进行选课，选择某一课程后就加入到这个课程班级中。

6.根据权利要求5所述的基于人脸识别和GPS定位的微信小程序课堂考勤方法，其特征在于，所述课程管理步骤还包括：教师在自己的课程中新建考勤任务，考勤任务包含id、教师工号、课号、课名、开始时间、持续时间、结束时间、状态、经纬度、出勤率。

7.根据权利要求1所述的基于人脸识别和GPS定位的微信小程序课堂考勤方法，其特征在于，考勤管理步骤中，当人脸对比评分在80分以上且距离小于500米才能考勤成功。

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