基于人臉識別技術的考勤簽到系統

曹光輝

摘要：在信息化時代，非接觸式交流已逐漸成為一種新的主流趨勢，尤其是以高校，公司等為代表的團體迫切需要具有多樣化、個性化，快速化的技術和手段。因此，結合前沿的識別技術來提取人臉特征，設計完成了基于人臉識別技術的簽到考勤管理系統。該系統以簽到考勤管理為核心，滿足高校和公司對人員考勤的基本需要，同時，通過對考勤數據進行二次整理和分析，實現了數據可視化，考勤監督，打卡提醒等特色功能。系統在使用環境要求盡可能低的情況下，具有運行穩定、操作簡單等優點。

關鍵詞：人臉識別;系統設計;簽到考勤管理

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）10-0181-02

1實現背景

1.1人臉識別技術背景

人臉識別是基于人的面部特征信息進行身份標識的一種生物識別技術，也稱人像識別，面部識別。通常是指構建實現面部識別系統的一系列技術的總稱，包括人臉圖像采集，人臉定位，人臉識別處理，身份確認和身份查找等。具有非接觸性，非強制性，并發性，視覺特性，操作簡單，結果直觀，隱蔽性的特點，常被應用于門禁、攝像監視、網絡應用等方面。

1.2基本識別方法和算法

當下，人臉識別的技術和方法很多，其中主要的人臉識別方法有：幾何特征的人臉識別、基于特征臉（PCA）的人臉識別、神經網絡的人臉識別、彈性圖匹配的人臉識別、線段Hausdorff距離（LHD）的人臉識別和支持向量機（SVM）的人臉識別等方法。

2系統框架結構

2.1硬件框架

在整個系統框架中，硬件框架是主要的支撐系統，無論是系統的實現運行、數據的采集處理，還是信息的反饋，都需要硬件設備作為強大的支撐條件。而在硬件框架中，Pc機和攝像傳感設備最為關鍵：作為系統的核心，PC通過與其他硬件設備連接獲取實時的圖像數據信息，進行圖像預處理、人臉檢測與定位、人臉比對等操作，及時將圖像的處理結果進行反饋，保證系統相應功能的實現，并與數據庫連接保證數據及時的更新和存儲;除此之外，還需要攝像頭和相應的電路板等一系列設備，攝像頭用來進行面部圖像的識別確定，通過電路傳輸設備傳輸給Pc機，經處理后反饋結果給相應的設備。

2.2軟件框架

在軟件系統中，系統可大致分為設備狀態控制和數據信息處理分析兩方面。對于設備運行狀態控制，通過不同時刻的不同需求，進行設備的狀態管理，包括設備休眠和運行狀態的切換，數據處理更改等。對于數據信息的處理分析，當初始圖像得到采集后，采用PCA算法進行眉間距、鼻寬度、眼角間距、鼻尖到下巴長度等面部具體信息的獲取，實現對面部各類參數的記錄和分析，并與對應的其他個人信息一起存儲在數據庫中。在系統實際工作運行時，通過攝像頭進行圖像獲取，利用計算程序得到人員的面部特征，實時與數據庫中的信息進行對比，完成一次數據信息處理。

2.3通信框架

通信系統的主要功能是實時簽到考勤信息傳輸到系統管理員，為避免在某些時刻會產生大量的簽到考勤信息，造成并發數據量過于龐大，導致數據傳輸延遲甚至錯誤，從而影響執行效率，在軟件設計時，充分考慮時間，人員，環境，系統處理能力等各方面因素，對傳輸的信息進行相應的控制。如對于有效正確的信息，進行時間規定傳送，排隊處理，而對無效信息進行自動放棄傳輸，以降低系統負載。

3系統設計與實現

本系統采用C/S架構，實現人臉圖像非接觸式的動態識別檢測及簽到考勤管理。對于系統主要包括：

1）個人身份數據信息的獲取和管理;

2）實時數據的實時傳輸、處理;

3）數據信息的處理反饋及可視化顯示;

41整體數據的安全性，完整性保證和維護更新。

在本系統中主要采用PCA算法進行人臉識別，利用數據庫進行數據存儲，并設計各功能子系統，利用多個子系統間的相互合作實現系統的完整功能。

3.1人臉識別PCA算法

PCA人臉識別算法即主成分分析法，主要用特征向量對樣本數據進行分析，將高維特征向量通過特征向量矩陣轉變為低維向量，由于通過PCA算法得到的新變量是不相關或正交的，因此僅損失了一些次要信息，保留主要信息，使誤差達到最小值，PCA算法廣泛應用于人臉識別中提取特征值和數據降維，在有效識別人臉數據信息上具有不錯的效果。

3.2數據庫設計

作為系統的信息存儲中心，數據庫的設計至關重要，良好的數據庫設計是保證管理系統正常運作的必備條件，當前市場常用的數據庫有SQL Server、MySQL、Oracle等，在本系統中，使用開源MySQL，結合大量MySQL軟件是功能更加完善。

在數據庫中，需要管理的數據主要包括管理員信息和用戶個人信息兩部分。其余的數據信息都是通過對這兩部分信息進行處理后擴展得到的。

3.3子系統設計

1）管理員子系統：專門由管理員使用，初始數據的導人，后續數據信息的處理、更新、維護等事務，都需要管理員需要進行操作，面對不同的情況做出相應的反應，保證系統日常工作的正常運行。同時，管理員還需要負責對管理員本身個人信息的更新與管理。

2）數據信息管理子系統：數據信息對于系統來說是至關重要的，無論是管理員自身的信息，還是用戶使用者的信息，都需要實時進行更新存儲。這個子系統專門用來進行數據信息的管理操作，一方面，對原有的數據信息進行定期維護更新，保證數據的正確性，安全性，另一方面，每天會產生大量的圖像等新的數據信息，需要與原有數據進行比對等操作，確保數據的實時性，保證數據處理結果準確無誤。

3）數據信息處理子系統：系統可采用分級處理模式，將信息根據不同的所屬分為不同層次結構，每天產生的數據按層次進行處理，層與層之間相互不影響，上層可查看下層的處理結果，保證數據處理的效率，確定處理結果能及時反饋。

4）數據可視化子系統：在對數據進行二次處理后，將處理結果根據層次進行各種形式的報表、圖文可視化操作與各種形式的報表、圖文提供的數據備份。該子系統可實際嵌套在數據信息管理子系統中，并提供外部接口，供外界設備調用。

4結束語

采用人臉識別簽到考勤改變了傳統人工檢驗的做法，極大提高了組織效率和辦事能力，在基于人臉識別技術的考勤簽到系統中，采用PCA算法的人臉識別技術為核心，將軟件系統，硬件系統，通信系統相結合，保證系統整體工作的正常運行，在保證圖像數據識別率的前提下有較高的實時性，穩定性，有效地滿足簽到考勤工作的需要。