張宇峰　舒振球　蔡立宇　劉苗苗

摘要：為了提高高校的學(xué)習(xí)風(fēng)氣，該文開發(fā)出一套基于人臉特征的考勤分析系統(tǒng)，用于學(xué)生的上課考勤分析。具體來說，該系統(tǒng)利用檢測到的人臉圖像與數(shù)據(jù)庫中人臉圖像進(jìn)行驗(yàn)證分析，得到學(xué)生的到課情況。該考勤系統(tǒng)簡單高效，大大有效提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)氛圍，并取得較好的效果。

關(guān)鍵詞：人臉特征；考勤；檢測；數(shù)據(jù)庫；驗(yàn)證

中圖分類號：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2018）11-0196-02

1 背景

用攝像機(jī)或攝像頭采集人的臉部信息，并在圖像中檢測和追蹤人臉，對人的臉部特征信息進(jìn)行識別的一種技術(shù)，這種技術(shù)被稱為人臉識別技術(shù)。目前，人臉識別技術(shù)在現(xiàn)實(shí)生活中得到了廣泛應(yīng)用，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益[1-2]。

目前，許多高校上課存在著到課率低、學(xué)生人數(shù)眾多、替人簽到等情況，同時(shí)教師常用的人工考勤的效率卻十分低下。基于以上情況，該文設(shè)計(jì)了基于人臉特征的考勤系統(tǒng)，并將其部署到工控機(jī)上，供學(xué)生簽到使用，取得了較好的效果。

2 考勤系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

主成分分析（Principal Component Analysis， PCA）是一種基于統(tǒng)計(jì)學(xué)的無監(jiān)督學(xué)習(xí)算法，它尋求在均方誤差最小意義下的特征信息[3]。PCA算法的目的是尋求在均方誤差最小意義下的特征信息[4-5]。該系統(tǒng)采用PCA算法對高維人臉樣本進(jìn)行降維，然后對測試樣本進(jìn)行投影，最后計(jì)算訓(xùn)練樣本和測試樣本的相識度。該考勤系統(tǒng)的主要要求如下：

1）通過學(xué)生的IC卡進(jìn)行學(xué)生個(gè)人信息的錄入。

2）每個(gè)學(xué)生的圖像信息保存在獨(dú)自的文件夾中。

3）考勤時(shí)通過刷IC卡讀取ID號并采集人臉圖像。

4）通過采集到的人臉圖像與文件中的圖像進(jìn)行對比簽到。

5）學(xué)生簽到成功后系統(tǒng)會(huì)把當(dāng)前簽到的時(shí)間保存到數(shù)據(jù)庫中。

6）通過讀取學(xué)生的IC卡獲取ID號，調(diào)出數(shù)據(jù)庫中相應(yīng)的內(nèi)容以便查詢，例如學(xué)號姓名、班級、簽到時(shí)間等。

7）通過選擇功能可對遲到、早退、曠課的同學(xué)進(jìn)行查詢。

基于人臉特征的考勤系統(tǒng)的流程如圖1所示：

3 系統(tǒng)界面展示

1）添加人員信息

該系統(tǒng)使用之前需要對學(xué)生信息進(jìn)行添加，信息包括ID號、姓名學(xué)號、性別、院系、班級以及證件照目錄，當(dāng)信息錄入不完整時(shí)、會(huì)出現(xiàn)提示語句。添加人員信息界面如圖2所示。

2）人臉簽到

簽到時(shí)，學(xué)生需通過刷自己的IC卡，系統(tǒng)將驗(yàn)證學(xué)生的身份信息，如驗(yàn)證成功則將簽到信息添加至數(shù)據(jù)庫中，驗(yàn)證失敗則顯示失敗信息。人臉簽到界面如圖3所示。

3）考勤信息查詢

考勤查詢部分分為時(shí)間段查詢和個(gè)人時(shí)間段查詢，當(dāng)輸入學(xué)號和時(shí)間段時(shí)，系統(tǒng)輸出該學(xué)生在該時(shí)間段內(nèi)的所有簽到信息：如果未輸入學(xué)號，系統(tǒng)則輸出在該時(shí)間段內(nèi)所有學(xué)生簽到信息?？记谛畔⒉樵兘缑嫒鐖D4所示。

4）考勤信息分析

考勤分析實(shí)現(xiàn)早退、遲到和曠課查詢，查詢時(shí)只需輸入班級和上課時(shí)間以及查詢方向即可查詢考勤的相關(guān)結(jié)果?？记谛畔⒎治鼋缑嫒鐖D5所示。

4 總結(jié)

該系統(tǒng)采用的基于單人的人臉圖像驗(yàn)證方式來對學(xué)生身份進(jìn)行驗(yàn)證，換言之，系統(tǒng)通過學(xué)生刷的IC卡來讀取數(shù)據(jù)庫中學(xué)生的人臉圖像，該方法對處理大規(guī)模的樣本比對具有非常大的優(yōu)勢。該系統(tǒng)不僅簡單方便，容易部署，而且可以加強(qiáng)學(xué)生的教學(xué)管理，對促進(jìn)教學(xué)改革有著非常重要的意義。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉嵩. 基于特征融合的人臉識別[J]. 湖北民族學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版， 2011， 29（2）： 188-190.

[2] 劉麗娜. 基于特征臉和多特征的人臉識別算法研究[D]. 濟(jì)南： 山東大學(xué)， 2006.

[3] 胡元奎. 可變光照和可變姿態(tài)下人臉圖像識別研究[D]. 合肥： 中國科技大學(xué)， 2006.

[4] 何國輝， 甘俊英. PCA-LDA算法在性別鑒別中的應(yīng)用[J]. 中國圖像圖形學(xué)報(bào)， 2006， 32（19）： 208-211.

[5] 任艷， 呂素紅. Web方式人臉識別的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 科技通報(bào)， 2012（9）： 34-37.