基于人臉圖像的考勤系統設計

代美茹 王法勝

摘要：為了解決傳統的考勤方式存在的問題，縮短課堂考勤時間，提高考勤效率，設計了基于人臉圖像的考勤系統。系統基于百度人工智能開放平臺提供的人臉識別接口，采用MVC設計模式，高效整合服務器、瀏覽器和數據庫，具有清晰的系統結構。學生通過提交人臉圖像進行注冊，教師通過現場采集人臉圖像進行考勤。教師可通過相應接口查看課堂考勤結果，并匯總統計。該系統能夠解決傳統的紙質考勤和指紋考勤存在的問題，為高校課堂管理提供技術支持。

關鍵詞：考勤;課堂管理;人臉圖像;MVC設計模式;人臉識別

中圖分類號：TP311文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）21-0005-03

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

1 背景

高校課堂是大學生端正思想、學習知識、提升修養、樹立合法正確人生觀、價值觀、世界觀的主要場所。作為當代大學生，我們應當按時到達課堂、積極參與課堂考勤與教學活動，主動維持課堂教學秩序，響應高校建設優良學風的制度，同時也有利于我們自身紀律意識的養成。但是就目前高校形勢而言，學生基數大，教室分布范圍極廣，且學生流動性強，傳統的考勤方式存在著工作量大、人手不充足、數據統計困難、管理效率低下等問題，學生缺勤狀況頻頻出現，甚至存在代上課代考勤現象，導致不良學風的形成，嚴重影響了學生的學習成績與高校的形象建立。

在傳統的考勤方式里，人工點名、打卡考勤和指紋考勤各自占有了重要地位。人工點名雖然可以靈活運用，但是需要的人力資本太大，且統計不便。打卡考勤雖然便于統計，但是無法根除代打卡、代考勤問題的出現。指紋簽到雖然利用了人體生物特征，不會出現代考勤的狀況，但是遇到指紋淺、破損指紋或者干燥天氣等無法識別的情況，也會產生一些需要特殊處理的問題。人臉考勤運用了人體生物特征技術，不但具有標記唯一的特點，而且易于管理，便于統計，并且準確度、實時性和可操作性都具有一定保證，相對于傳統考勤方式，具有顯著的優勢。

2 系統分析

基于人臉圖像的考勤系統主要包括四個部分：登錄模塊部分、學生模塊部分、教師模塊部分以及管理員模塊部分。登錄模塊部分包括學生、教師、管理員三種目標角色的登錄功能;學生模塊部分包括人臉注冊、查看個人課程信息、查看個人考勤信息以及修改密碼功能;教師模塊部分包括課堂考勤、查看個人所教授課程信息，查看、修改課程考勤信息，修改密碼;管理員模塊部分包括查看、修改、刪除學生信息、教師信息、課程信息與考勤信息，同時也可對人臉庫進行相關管理：人臉注冊，人臉更新，復制用戶，刪除用戶，創建學院，刪除學院，學院列表查詢，人臉搜索。系統用例圖如圖1所示。

3 系統設計

3.1 系統體系結構

本系統采用MVC設計模式，視圖層由JSP結合HTML，css，JavaScript技術實現，負責與用戶進行交互，從模型中獲取數據向用戶進行展示，同時也能將用戶請求傳遞給控制層進行處理。當模型發生變化時，視圖層對用戶界面進行同步更新，從而保持與模型數據的一致性。控制層由Servlet實現，負責應用程序中處理用戶交互的部分，他負責從視圖中讀取數據，控制用戶輸入并向模型發送數據。業務邏輯層從控制層接收數據，根據業務規則協調模型層對象完成業務邏輯操作，返回控制層需要數據。

DAO層將從業務邏輯層接收到的命令執行，對具體的數據庫信息表進行操作，實現增刪改查。在本系統中，學生DAO層、教師DAO層、管理員DAO層、課程DAO層、考勤DAO層分別負責對應信息表的查詢、修改、刪除操作。實體類封裝各個實體模型對象，執行實體對象業務邏輯操作，在本層中封裝Student、Teacher、Manager、Classl、Attendance五個實體類。

3.2 系統總體設計

系統的角色分為教師、學生和管理員。三種角色可分別通過登錄模塊進入系統，學生通過登錄模塊登錄成功以后，可以執行人臉注冊操作，通過上傳個人清晰無遮擋的正面照片，調用AI開放平臺API，向平臺人臉庫中注冊用戶人臉。同時也可執行查看課程信息、考勤信息，修改密碼與注銷登錄操作;教師在登錄后，將課上通過攝像設備采集的多人圖片上傳至系統，服務器通過調用AI開放平臺的API與人臉庫中的人臉進行比對搜索操作，并返回比對成功的人臉信息列表，將該人臉信息列表ID同數據庫中的學生信息進行比較搜索并返回至前端;管理員可通過操作數據庫的增刪改查來操作管理學生信息表、教師信息表、課程信息表以及考勤信息表，同時也可調用相應API對人臉庫進行相關操作。系統的模塊層次如圖2所示。

系統在Eclipse平臺開發，基于B/S架構，運行維護比較便捷，能夠實現不同的用戶角色，在不同的地點、利用不同的接人方式、對共同的數據進行訪問和操作。運用MVC設計模式，完成系統的體系結構設計，采用HTML、CSS、JavaScript等技術編寫JSP頁面;Java語言進行后臺數據處理。AI開放平臺選用“百度智能云”，與其他平臺相比，它可以在待識別的圖片中存在多張人臉的情況下，支持在一個人臉庫中，一次請求，同時返回圖片中所有人臉的識別結果（M：N模式），圖片支持PNG、JPG、JPEG、BMP等多種圖片格式。

4 系統主要功能實現

4.1 學生端功能實現

學生模塊主界面采用綠色作為主色調，采用Frameset框架進行嵌套搭建，頂部為Banner及信息提示區，底部為版權信息區，主體部分采用中心1200像素區域作為安全區以避免不同瀏覽器的兼容問題，左側為縱向導航，單擊后相應信息會在右側區域進行顯示。

4.1.1人臉注冊

進行課堂考勤之前，學生必須將人臉信息注冊至人臉庫，要求采用清晰無遮擋人臉正面照片來進行注冊，邏輯實現時序圖如圖3所示。 人臉注冊需要將人臉ID（學號）、學院以及人臉圖片路徑作為參數傳人，調用API成功注冊以后會彈出提示框提示操作結果，運行界面圖如圖4所示。

4.1.2查看課程信息，考勤信息

學生可以查看自己專業所要學習的課程信息和自己個人的考勤信息，把查詢課程信息請求發送至控制層，在控制層調用業務邏輯層find0方法，利用DAO層與數據庫進行交互，獲得課程信息并返回，時序圖如圖5所示。

“查看課程信息”導航與“查看考勤信息”導航均以該學生的學號為基礎進行查詢，展示結果為學生個人信息，不會涉及其他學生信息，安全性較高，運行界面圖如圖6、7所示。

4.2 教師模塊功能實現

4.2.1查看課程信息

教師可以在“查看課程信息”導航里查看自己所教授的課程，將教師查詢課程信息請求發送給控制層，在控制層調用業務邏輯層listAIlO方法，利用DAO層與數據庫進行交互，獲得課程信息并返回。“查看課程信息”導航會顯示教師所教授課程的所有信息，包括課程號、課程名稱、教工號、教師姓名與課程專業。如圖8所示。

4.2.2 查看、修改考勤信息

教師可以在“查看考勤信息”導航中可查看自己所教授的課程的學生考勤信息，將教師查詢/修改課程信息請求發送給控制層，在控制層調用業務邏輯層listAIlO/update0方法，利用DAO層與數據庫進行交互，完成相關操作并返回。時序圖如圖9所示。

如果識別有誤，教師可在“查看考勤信息”查看自己課程內學生的考勤情況，并及時予以修正，部分相關運行界面圖如圖10、11所示。

5 結束語

本文設計實現了基于人臉圖像的考勤系統，實現了學生、教師端的人臉注冊和考勤功能，界面設計美觀，操作簡便，能夠提高高校課堂管理和教學過程管理的效率。本系統經過測試并部署運行，其功能能夠滿足高校教學運行需求，并且具有較強的易用性。在下一步工作中，將開發系統的移動端，進一步提高系統的使用效率。

參考文獻：

[1]郝新華.人臉識別在公安工作中的應用[Jl.中國公共安全（綜合版），2006（8）： 65-68.

[2]谷惠敏.基于Web的高校檔案管理系統設計[J].現代電子技術，2015， 38（21）： 139-141.

[3]李芳芳，吳秦英，李凌云，等.基于百度AI平臺人臉識別技術的校園食堂結賬系統[J].信息記錄材料，2019，20（4）：132-133.

[4]劉文清.基于AI開放平臺的機器視覺應用開發技術[J].湖南電力，2019，39（6）： 13-15.

[5]龐國莉.數據庫原理與應用[M].北京：清華大學出版社， 2010.

[6]彭宇，胡麗慧.基于MVC框架模式的系統登錄注冊的設計實現[J].大眾科技，2017，19（3）： 13-15.

[7]霍妍，李長明.基于人臉識別考勤系統的設計與實現[Jl，通化師范學院學報，2016，37（12）： 1-3.

【通聯編輯：謝媛媛】

基金項目：遼寧省自然科學基金指導計劃項目（項目編號：2019-ZD-0171）;大連市青年科技之星項目（項目編號：2017RQ151）;大連民族大學本科教育教學改革研究與實踐項目（項目編號：YB2019105）

作者簡介：代美茹（1997-），女（回族），河北滄州人，學士，主要研究方向為物聯網技術及其應用;王法勝（1983-），通訊作者，副教授，博士，主要研究方向為計算機視覺。