基于人臉識別的課堂考勤系統研究與實現

黃繼梅

(南昌航空大學科技學院,江西 南昌330000)

在高校中，學生的考勤是學分取得的一個重要指標，也是學風建設的重要影響因素，與一般的企事業單位相比,高校的日常考勤工作具有較多的特殊情況,例如學生數量很多、參與考勤的學生數量較大、考勤時間很短、教師識別能力有限等特點，這些均增加了高校日常考勤工作的難度。因此,如何提高考勤工作的效率與質量是很多高校日常管理工作中面臨的一項重要問題。

目前我國大多數高校在學生日常考勤工作中主要采用的依然是人工考勤方式，這種考勤方式雖然能起到一定的作用,但問題也很突出。例如學生人數多，考勤占用了很多教學時間，使得考勤效率低；老師并不認識每一位學生,有可能存在冒名頂替代考勤現象等，這樣對高校正常教學秩序以及教學質量帶來了嚴重的負面影響,同時也降低了學生自身的組織性以及紀律性，對于高校校風與學風的建設十分不利。因此,傳統的點名考勤方式不適用于學校的考勤需求。

隨著計算機技術，特別是人臉識別技術的發展，將人臉識別技術應用到高校的教學和學生管理工作中去，技術已經不是問題。基于人臉識別的課堂考勤系統就是針對上文中提到的高校學生考勤中的諸多問題，減輕了老師的負擔、縮短了考勤的時間、杜絕冒名頂替代考勤現象等，提高學生考勤管理工作的效率以及效果。

1 系統整體設計

本系統采用微信小程序的形式實現了使用人臉識別技術在高校學生考勤中的應用，它的主要功能模塊分為：信息錄入模塊、刷臉考勤模塊、考勤結果模塊和考勤統計模塊。

當教師打開該軟件后，根據教師課表在系統中設置好授課時間和所授班級，系統內部后臺會自動導入學生名單;在上課前教師可以通過現場多次拍照后并將照片上傳至相應的課程安排表中；學生在規定的時間內通過軟件選擇相應的課程進行人臉識別后將結果存儲在考勤結果模塊。教師可以通過考勤結果模板查詢到該次課程的學生考勤情況，然后教師可以針對缺勤的學生單獨修改為請假狀態。具體系統功能如圖1所示。

圖1 系統功能圖

1.1 系統功能模塊

本系統分為以下幾個模塊：

1.1.1 信息錄入模塊

主要提供的功能是:管理員：登錄系統中后將學生及教師信息導入到數據庫中，對后臺的學生及教師數據信息進行增刪改查。教師：通過微信小程序提供的接口登錄到系統中后輸入相關的信息以與后臺數據庫進行匹配識別后綁定身份;建立個人授課信息(上課名稱、上課班級、上課時間等)。學生：通過微信小程序提供的接口登錄到系統中后輸入相關的信息以與后臺數據庫進行匹配識別后綁定身份;上傳學生本人圖像等。

1.1.2 刷臉考勤模塊

教師：在規定的上課時間內上傳學生上課情況，根據教室上課學生人數及教室采光情況，同一時間段課程至多可以上傳5張相片。學生:在規定的時間內(課后2小時內)通過軟件打開手機攝像頭進行人臉識別，系統將采集到的照片與教師上傳的照片進行對比以標識學生的考勤情況。

1.1.3 考勤結果情況

教師：教師在考勤結束后可以查看到課程考勤結果，在規定的時間內結合實際情況對部分未能進行考勤的學生進行遲到早退等情況進行標識。學生：可以查詢到本次課程的考勤情況，如與實際不符可以與教師進行報告，教師將在規定的時間內進行修改。

1.1.4 考勤統計模塊

教師：學期末課程教學結束后教師可以通過該模塊查詢和導出最終的學生考勤情況。

1.1.5 后臺管理模塊

2013年，中國灌溉排水發展中心、水利部農村飲水安全中心按照部黨組總體部署，深入學習貫徹黨的十八大和十八屆三中全會精神,扎實開展以為民務實清廉為主要內容的黨的群眾路線教育實踐活動，緊緊圍繞農村水利發展目標任務，全力做好重點領域技術支撐和服務工作，為提高農業綜合生產能力、保障農村飲水安全發揮了重要支撐保障作用。

管理員:可以對整個系統的所有數據進行查看、修改和備份操作。

1.2 系統性能

1.2.1 便捷

因為現在隨著移動設備的普及，學生和教師的智能手機的擁有率和微信使用情況為100%，所以本系統登錄和圖像識別部分采用目前流行的微信小程序形式進行展示;教師查看和修改考勤情況及最后學期末導出考勤最終匯總結果將通過傳統的PC端的B/S方式進入服務器來進行操作;管理員也是通過B/S方式進入服務器來對系統進行操作。

1.2.2 可拓展性

為了方便該系統以后接入學校的數字管理平臺，在系統開發與設計的時候進行了合理的劃分，遵循開閉原則和接口隔離原則，使模塊內高內聚，模塊間低耦合。

1.2.3 準確性

系統在人臉識別檢測中要做到盡可能的準確，所以本系統中的人臉識別模塊采用了阿里的人臉識別系統。

1.2.4 穩定性

為了保證系統的穩定性，本系統的服務器配置在阿里云上，而且系統在設計的時候考慮了所有的可能異常情況并對其作出處理，在系統試運行中進行了多次的功能測試和性能測試。

1.3 系統整體結構

本系統整體包括了管理系統和人臉識別兩個部分。管理系統部分包括登錄識別身份綁定部分、學生端、教師端和管理員端。學生端主要包括個人的身份綁定、個人信息維護、進行人臉圖像采集、查詢考勤情況。教師端包含身份綁定、課程管理、考勤管理。管理員端主要是管理所有的數據，具有所有數據的上傳下載修改的權限。人臉識別部分主要是使用由阿里人臉系統提供的各種接口。

1.4 數據庫設計

本系統采用的是MySQL數據庫來存儲數據的，根據功能需求分析，數據庫主要存儲學生和教師的信息、課程信息、考勤信息等。根據系統的需求及數據庫設計原則，本系統設計了學生信息表、學生班級信息表、教師信息表、課程信息表、考勤情況統計表、考勤信息表、考勤圖像信息表等。

1.5 系統操作流程

1.5.1 系統管理員通過學工處及人事處獲取學生及教師的個人信息后將數據上傳至系統的后臺數據庫，如圖2。

圖2

1.5.2 學生通過微信小程序登錄系統后進行身份綁定，綁定后確定角色及個人信息；在老師發布考勤任務后，學生會收到系統提示考勤的相關信息，學生進行考勤后會收到是否考勤成功，如未能識別可以通過圖像進行人工識別并將情況說明報告給任課教師，如圖3。

圖3

1.5.3 教師首先通過pc端進入系統進行課程設置和班級設置，然后通過小程序進行考勤任務發布；在考勤結束后可以對考勤結果進行未識別名單修改；在學期末考勤結束后可以對相關的課程和班級考勤進行導出操作，如圖4。

圖4

2 結論

通過人臉識別的考勤系統實現對考勤的實時監控，使教務和學生工作能夠優化工作程序，提高工作效率。通過人臉識別的考勤系統，可以讓老師上課點名過程更加方便和正確，也同時讓學院能夠準確的把握學生的考勤情況，還可以及時的進行學生教育工作和教學管理工作的開展。通過人臉識別的考勤系統，可以讓學院的信息化管理工作進一步的深化。