基于人臉識別技術的考勤管理分析系統開發方案

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2109-5042-6185

摘? 要：當前，信息化已經深入到教育的方方面面，促進信息技術與學科教學的深度融合都是我國信息化教學的重中之重。基于人臉識別技術的考勤管理分析系統是針對課堂考勤業務開發的綜合解決方案，利用信息技術實現智能教學管理，是智能化教室的一部分。系統硬件包括實現考勤展示的智慧班牌、支持自動門禁控制的可編程電磁鎖、支持無感知人像采集的云臺攝像頭。系統實現功能包括交互式智慧班牌顯示、人臉驗證自動開鎖、人像識別與課堂出勤統計分析、電子白板或手機客戶端展示。

關鍵詞：人臉識別技術? ?考勤管理? ?互聯網+? ?智慧教學評估? ?智慧教學管理? ?智慧教學環境

中圖分類號：TP391.41;TP311.52? ? ? ?文獻標識碼：A文章編號：1672-3791（2021）09（a）-0009-03

Development Scheme of Attendance Management Analysis System Based on Face Recognition Technology

ZHANG Jing

（Changchun Polytechnic， Changchun， Jilin Province， 130033 China）

Abstract： At present， informatization has penetrated into all aspects of education. Promoting the deep integration of information technology and subject teaching is the top priority of information teaching in China. The attendance management analysis system based on face recognition technology is a comprehensive solution developed for classroom attendance business. It uses information technology to realize intelligent teaching management， and it is a part of smart classroom. The system hardware includes smart class card for attendance display， programmable electromagnetic lock supporting automatic access control， and PTZ camera supporting non perceptual portrait acquisition. The functions of the system include interactive smart class card display， automatic face verification and unlocking， portrait recognition and classroom attendance statistical analysis， electronic whiteboard or mobile client display.

Key Word： Face recognition technology; Attendance management; Internet+; Intelligent teaching evaluation; Intelligent teaching management; Intelligent teaching environment

無論是國家宏觀層面的長期目標還是某一地區教育信息化的短期任務，促進信息技術與學科教學的深度融合都是我國信息化教學的重中之重。而課堂教學是教育信息化的主戰場，能否利用技術來革新學習環境，將先進技術與教學融合提高教學效率將成為改變傳統教學的核心之一。國家重視各行業現代化、信息化發展，自國務院總理李克強提出“互聯網+”行動計劃后，“互聯網+行業領域”的模式遍地開花，教育領域順應時代潮流升級為“互聯網+教育”，把教育信息化推向了新高度，智慧教育生態因此步入快車道[1]。《教育信息化十年發展規劃（2011—2020年）》提出要建立教育信息化產業發展機制，積極吸引企業參與教育信息化建設，營造開放靈活的合作環境，推動校企之間、區域之間、企業之間廣泛合作。

1? 現狀分析

教室作為高校師生開展教學活動的核心場所，為課堂教學提供了最基礎的空間環境，是保障教學內容高效傳遞、教學活動有序開展的重要空間場域。然而在高校，不同類型教學教育模式持續革新、師生教學需求不斷涌現，當前的教室環境難以滿足新時代的教學需要，也暴露出了以下缺陷和不足：（1）教學管理缺乏的數據支撐，無法實現主動管理;（2）人工點名控制課堂，費時費力;（3）缺乏課堂信息管理、展示平臺;（4）實訓室、會議室、考場需要專人門禁管理;（5）設備管理繁瑣，維護工作量大。

2? 建設目標

基于人臉識別技術的考勤管理分析系統利用安卓可交互式智慧班牌（電子顯示屏）、可編程電磁鎖、可編程變焦式人像采集云臺攝像頭、中央電子白板等硬件設備，結合集成化系統管理與數據分析軟件平臺，來實現多媒體顯示、無打擾教學巡視、教室人像門禁控制、課堂智能化人像簽到、課堂上課狀態采集與實時分析等多種功能[2]。

3? 系統架構

基于人臉識別技術的考勤管理分析系統從基礎設施層→業務層→管理分析層進行一體化設計，實現從下至上的縱向打通，符合目前主流的智慧校園基礎→數據→業務→大數據分析的設計框架。圖1為智能教室邏輯架構。

3.1 智慧教學評估

面向管理者，提供全面、實時、精要、直觀地分析視圖和動態督導信息。可量化、易感知，實時精準地了解課堂教學的運行情況，通過智慧課堂教學活動沉淀的教學數據，即時全面地了解教學質量情況。

3.2 智慧教學管理

契合政策引導和高校切實需求，打造覆蓋教學全環節，貫穿課堂的學生學習狀態自動采集分析服務平臺。通過即時的教學過程記錄分析，為課堂教學提供教學管理數據支持。利于教師、學生、教學管理者等教育參與人員掌握學生學習動態，及時做出處理。

3.3 智慧教學環境

3.3.1 教學空間設計

由人臉識別考勤模塊、集成化學生狀態采集模塊、中央電子白板顯示模塊組成，為課堂教學營造一個適合教學、易用穩定的教學空間環境。為課堂教學營造一個適合教學、易用穩定的教學空間環境。能夠實時反饋教室設施的運行狀態，并可進行遠程、批量、場景化控制，為教學管理提供更加智能便捷、觸手可及的應用服務[3]。

3.3.2 智能管控

由智慧班牌展示模塊、自動門鎖控制模塊、遠程設備監控模塊組成。通過與其他相關系統異構接口技術的對接，顯示課程教學信息;通過信息系統權限管理技術的支持，刷卡刷臉控制開啟門鎖;通過遠程監控技術的軟硬件支持，實時反饋教室設施的運行狀態，為教學管理提供更加智能便捷的管理服務。

3.3.3 軟硬一體化

由智慧班牌、自動門鎖、可變焦攝像頭、中央白板等硬件，輔以交互式智慧班牌信息管理系統、可編程門禁管理系統、無感知人臉識別考勤分析系統、學生學習狀態采集云平臺、智能教室App等實現課堂考勤、學分狀態管理、教學管理數據分析等教學應用。通過完整的智慧環境構建，可更好地提升教學管理[4]。

4? 系統功能設計與實現

4.1 交互式智慧班牌顯示

在學校教室、實驗室、機房或辦公區會議室門前安放基于安卓系統的固定的可交互式電子顯示屏。開發與當前學校的教務管理系統、會議室預約系統通信的顯示子系統，實現相關信息的顯示功能，具體如下。

在教室門口的互動式電子顯示屏上可顯示當前教室的基本信息、授課信息、任課教師信息、當前應到課的學生信息，通過與人像識別系統和統計分析系統交互，顯示當前教室實際到課人數，已到與未到人信息。顯示屏還可以顯示通知信息、生活信息、屏幕廣告等內容。

以上顯示內容可與當前學校教務管理系統通信，通過教務管理系統獲取課程、教師及學生信息等[5]。

4.2 人臉驗證自動開鎖

教室、實訓室、考場管理人員通過在教室門口的探頭掃描，進行人臉識別認證自動開鎖。

其中，教室、實訓室、考場管理人員信息通過與當前學校的教務管理系統接口讀取證件照片、教師課程信息、教室、實訓室考場使用信息等數據進行身份驗證，確認權限，自動打開門鎖。

4.3 人像識別與到課堂出勤統計分析

上課前，云平臺接收攝像頭傳送的視頻流，進行人像比對，記錄人員的進入信息、時間，統計到課人數，并將結果傳送給智慧班牌及中央電子白板大屏幕控制系統進行顯示，同時傳送給教務系統和App客戶端。

開始上課時，不間斷獲取學生影像數據。通過算法計算出學生的上課情緒，分析學習狀態數據，形成分析結果與報表，供教學管理部門提取使用。課堂出勤分析還可與院校教學質量監控系統對接，提供數據參考。

4.4 電子白板或手機客戶端展示

電子白板用來顯示當前到課實時情況，供上課者了解到課狀態是否被記錄。授課教師了解實時到課情況，并做出相應操作。

也可以使用手機客戶端程序，上課接收自己的簽到信息，授課教師通過App或小程序獲得實時到課情況[6]。

5? 結語

當前，信息化已經深入教育的方方面面。基于人臉識別技術的考勤管理分析系統是針對課堂考勤業務開發的綜合解決方案，利用信息技術實現智能教學管理，是智能化教室的一部分。系統包括實現考勤展示的智慧班牌、支持自動門禁控制的可編程電磁鎖、支持無感知人像采集的云臺攝像頭。系統的實現能夠減少教師的工作量，能夠幫助教師把更多的精力投入到教學中，從而提升教學質量;同時能夠收集學生考勤數據，輸入學校大數據中心，為領導、管理者的決策、管理提供分析數據;是智慧校園建設的重要組成部分。數據即資源，預期產生的學術價值、應用價值廣闊。

參考文獻

[1] 李朋，宋婉玉，宋雙.基于人臉識別的實驗室考勤系統[J].信息技術與信息化，2021（8）：257-260.

[2] 牛作東.基于計算機視覺的課堂實時考勤系統的設計與實現[D].貴陽：貴州大學，2020.

[3] 衛潔.基于人臉識別的課堂自動化考勤系統研究與設計[D].哈爾濱：哈爾濱工業大學，2020.

[4] 郭玉杰.基于人臉識別的智能門禁考勤系統設計[D].南京：東南大學，2019.

[5] 張靜，于艷華.船舶航行數據存儲系統設計[J].艦船科學技術，2020，42（6）：49-51.

[6] 許春艷.基于智能圖文識別的書法學習平臺建設[J].信息技術與信息化，2021（7）：243-245.