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(shù)和手段。因此，結(jié)合前沿的識別技術(shù)來提取人臉特征，設(shè)計完成了基于人臉識別技術(shù)的簽到考勤管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)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(shù)據(jù)進行二次整理和分析，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)可視化，考勤監(jiān)督，打卡提醒等特色功能。系統(tǒng)在使用環(huán)境要求盡可能低的情況下，具有運行穩(wěn)定、操作簡單等優(yōu)點。

關(guān)鍵詞：人臉識別;系統(tǒng)設(shè)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(xiàn)背景

1.1人臉識別技術(shù)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(shù)，也稱人像識別，面部識別。通常是指構(gòu)建實現(xiàn)面部識別系統(tǒng)的一系列技術(shù)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(fā)性，視覺特性，操作簡單，結(jié)果直觀，隱蔽性的特點，常被應(yīng)用于門禁、攝像監(jiān)視、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用等方面。

1.2基本識別方法和算法

當下，人臉識別的技術(shù)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(jīng)網(wǎng)絡(luò)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(tǒng)框架結(jié)構(gòu)

2.1硬件框架

在整個系統(tǒng)框架中，硬件框架是主要的支撐系統(tǒng)，無論是系統(tǒng)的實現(xiàn)運行、數(shù)據(jù)的采集處理，還是信息的反饋，都需要硬件設(shè)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(shè)備最為關(guān)鍵：作為系統(tǒng)的核心，PC通過與其他硬件設(shè)備連接獲取實時的圖像數(shù)據(jù)信息，進行圖像預(yù)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(jié)果進行反饋，保證系統(tǒng)相應(yīng)功能的實現(xiàn)，并與數(shù)據(jù)庫連接保證數(shù)據(jù)及時的更新和存儲;除此之外，還需要攝像頭和相應(yīng)的電路板等一系列設(shè)備，攝像頭用來進行面部圖像的識別確定，通過電路傳輸設(shè)備傳輸給Pc機，經(jīng)處理后反饋結(jié)果給相應(yīng)的設(shè)備。

2.2軟件框架

在軟件系統(tǒng)中，系統(tǒng)可大致分為設(shè)備狀態(tài)控制和數(shù)據(jù)信息處理分析兩方面。對于設(shè)備運行狀態(tài)控制，通過不同時刻的不同需求，進行設(shè)備的狀態(tài)管理，包括設(shè)備休眠和運行狀態(tài)的切換，數(shù)據(jù)處理更改等。對于數(shù)據(jù)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(xiàn)對面部各類參數(shù)的記錄和分析，并與對應(yīng)的其他個人信息一起存儲在數(shù)據(jù)庫中。在系統(tǒng)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(shù)據(jù)庫中的信息進行對比，完成一次數(shù)據(jù)信息處理。

2.3通信框架

通信系統(tǒng)的主要功能是實時簽到考勤信息傳輸?shù)较到y(tǒng)管理員，為避免在某些時刻會產(chǎn)生大量的簽到考勤信息，造成并發(fā)數(shù)據(jù)量過于龐大，導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸延遲甚至錯誤，從而影響執(zhí)行效率，在軟件設(shè)計時，充分考慮時間，人員，環(huán)境，系統(tǒng)處理能力等各方面因素，對傳輸?shù)男畔⑦M行相應(yīng)的控制。如對于有效正確的信息，進行時間規(guī)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(tǒng)負載。

3系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

本系統(tǒng)采用C/S架構(gòu)，實現(xiàn)人臉圖像非接觸式的動態(tài)識別檢測及簽到考勤管理。對于系統(tǒng)主要包括：

1）個人身份數(shù)據(jù)信息的獲取和管理;

2）實時數(shù)據(jù)的實時傳輸、處理;

3）數(shù)據(jù)信息的處理反饋及可視化顯示;

41整體數(shù)據(jù)的安全性，完整性保證和維護更新。

在本系統(tǒng)中主要采用PCA算法進行人臉識別，利用數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)存儲，并設(shè)計各功能子系統(tǒng)，利用多個子系統(tǒng)間的相互合作實現(xiàn)系統(tǒng)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(shù)據(jù)進行分析，將高維特征向量通過特征向量矩陣轉(zhuǎn)變?yōu)榈途S向量，由于通過PCA算法得到的新變量是不相關(guān)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(yīng)用于人臉識別中提取特征值和數(shù)據(jù)降維，在有效識別人臉數(shù)據(jù)信息上具有不錯的效果。

3.2數(shù)據(jù)庫設(shè)計

作為系統(tǒng)的信息存儲中心，數(shù)據(jù)庫的設(shè)計至關(guān)重要，良好的數(shù)據(jù)庫設(shè)計是保證管理系統(tǒng)正常運作的必備條件，當前市場常用的數(shù)據(jù)庫有SQL Server、MySQL、Oracle等，在本系統(tǒng)中，使用開源MySQL，結(jié)合大量MySQL軟件是功能更加完善。

在數(shù)據(jù)庫中，需要管理的數(shù)據(jù)主要包括管理員信息和用戶個人信息兩部分。其余的數(shù)據(jù)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(tǒng)設(shè)計

1）管理員子系統(tǒng)：專門由管理員使用，初始數(shù)據(jù)的導(dǎo)人，后續(xù)數(shù)據(jù)信息的處理、更新、維護等事務(wù)，都需要管理員需要進行操作，面對不同的情況做出相應(yīng)的反應(yīng)，保證系統(tǒng)日常工作的正常運行。同時，管理員還需要負責(zé)對管理員本身個人信息的更新與管理。

2）數(shù)據(jù)信息管理子系統(tǒng)：數(shù)據(jù)信息對于系統(tǒng)來說是至關(guān)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(tǒng)專門用來進行數(shù)據(jù)信息的管理操作，一方面，對原有的數(shù)據(jù)信息進行定期維護更新，保證數(shù)據(jù)的正確性，安全性，另一方面，每天會產(chǎn)生大量的圖像等新的數(shù)據(jù)信息，需要與原有數(shù)據(jù)進行比對等操作，確保數(shù)據(jù)的實時性，保證數(shù)據(jù)處理結(jié)果準確無誤。

3）數(shù)據(jù)信息處理子系統(tǒng)：系統(tǒng)可采用分級處理模式，將信息根據(jù)不同的所屬分為不同層次結(jié)構(gòu)，每天產(chǎn)生的數(shù)據(jù)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(jié)果，保證數(shù)據(jù)處理的效率，確定處理結(jié)果能及時反饋。

4）數(shù)據(jù)可視化子系統(tǒng)：在對數(shù)據(jù)進行二次處理后，將處理結(jié)果根據(jù)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(shù)據(jù)備份。該子系統(tǒng)可實際嵌套在數(shù)據(jù)信息管理子系統(tǒng)中，并提供外部接口，供外界設(shè)備調(diào)用。

4結(jié)束語

采用人臉識別簽到考勤改變了傳統(tǒng)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(shù)的考勤簽到系統(tǒng)中，采用PCA算法的人臉識別技術(shù)為核心，將軟件系統(tǒng)，硬件系統(tǒng)，通信系統(tǒng)相結(jié)合，保證系統(tǒng)整體工作的正常運行，在保證圖像數(shù)據(jù)識別率的前提下有較高的實時性，穩(wěn)定性，有效地滿足簽到考勤工作的需要。