引 言

為加強課堂管理，高校老師需要在課堂上對學生進行考勤統(tǒng)計。當前一般采用紙制點名冊，任課老師通過點名統(tǒng)計出勤情況并記錄在點名冊上。這種考勤記錄方式在管理中暴露出許多弊端：每次點名需要浪費大量時間，而大課堂時間浪費尤其嚴重；班主任很難掌握學生上課的實時情況，不便與學生及時溝通 ；不便學生了解自己的出勤情況。

目前全國高校的信息化發(fā)展迅速，校園網(wǎng)已基本完善， 平安校園 亦已基本完善，在極大地方便師生的同時，如何充分利用現(xiàn)有資源，方便快捷地工作學習是需要討論的一個話題。

本文提出一種新的考勤方法，即利用現(xiàn)有 平安校園部署在教室中的攝像頭，對進入課堂人員進行人臉識別統(tǒng)計， 以實現(xiàn)自動考勤統(tǒng)計的目的。統(tǒng)計數(shù)據(jù)既可以實現(xiàn)實時查詢， 也可以長期保存。該項工作既實現(xiàn)了自動化統(tǒng)計，又使資源得到了充分利用。

基于人臉識別技術(shù)的高?？记谙到y(tǒng)主要分為人臉數(shù)據(jù)采集、身份識別和數(shù)據(jù)記錄三部分[1]。

人臉數(shù)據(jù)采集以人臉識別為前提，即獲取圖像數(shù)據(jù)后， 識別出圖像中的人臉部分，然后進行數(shù)據(jù)采集。在大多數(shù)情況下，因為天氣、光照等客觀因素復雜，再加之人臉部所在位置不固定，而 平安校園 部署在教室中的攝像頭位置相對固定， 所以應檢測圖像是否包含面部，若包含，則檢測其在圖像中所處位置。人臉檢測的目的是為了在監(jiān)控的大幅畫面中搜尋面部位置，為后續(xù)的身份識別提供條件。

身份識別的關(guān)鍵在于人臉識別，人臉識別技術(shù)是圖形構(gòu)造、計算機圖像處理、人體生理學、模式識別和認知科學等多個領(lǐng)域和技術(shù)的復合技術(shù) [1-4]。該系統(tǒng)的難點在于人臉數(shù)據(jù)采集的準確性和身份識別的可靠性 [5]。面部比對是一種較為普遍的方法，對被檢測到的人臉在面部庫中進行目標搜索， 得到對比結(jié)果。該操作的關(guān)鍵是采取合適的面部表征模式和匹配方法，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和面部表征特點緊密聯(lián)系。本系統(tǒng)采用基于BSD 許可（開源）發(fā)行的跨平臺計算機視覺庫OpenCV，應用其中的圖像分割、面部識別函數(shù)庫完成人臉的數(shù)據(jù)采集和身份識別。

1 系統(tǒng)設計

隨著智能手機的廣泛應用，系統(tǒng)對智能手機的支持更加方便師生查看相關(guān)信息，其主要用戶是學生、代課老師和班主任，可以進行學生、成績、考勤和課程等的管理 ；PC 前臺可方便查看各類信息的結(jié)果，但不能進行管理操作；系統(tǒng)后臺主要用于基礎信息的導入和管理，其主要用戶是老師和管理員。系統(tǒng)總體功能模塊如圖 1 所示。

1.1 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設計

本系統(tǒng)主要圍繞學生、代課老師、班主任、管理員四類用戶進行設計。學生主要查看信息 ；代課老師主要進行學生點名管理和成績信息錄入；班主任主要查看和修改部分不合理信息 ；管理員主要導入系統(tǒng)所需信息。系統(tǒng)頂層數(shù)據(jù)流圖如圖 2 所示。

為了更加清楚地描述系統(tǒng)信息流向，進一步對系統(tǒng)進行劃分，將其分為客戶端、PC 后臺管理和數(shù)據(jù)庫信息存儲。第一層數(shù)據(jù)流圖如圖 3 所示。

數(shù)據(jù)庫概念設計階段主要將需求分析階段得到的用戶需求抽象為信息結(jié)構(gòu)（概念模型），它是整個數(shù)據(jù)庫設計的基礎和關(guān)鍵。數(shù)據(jù)庫概念設計主要進行各實體的描述和各實體之間聯(lián)系的描述。系統(tǒng) E-R 圖如圖 4 所示。

1.2 系統(tǒng)交互流程 

通過圖 5 簡單描述本系統(tǒng)的用戶如何同 Android 客戶端、 PC 服務端、數(shù)據(jù)庫之間進行操作交互過程。

圖 2 簡單描述了用戶與系統(tǒng)的交互關(guān)系，沒有涉及用戶與 系統(tǒng)交互的時間關(guān)系。系統(tǒng)時序圖如圖 6 所示，是對用戶操作 時間的描述。用戶登錄后通過界面操作實現(xiàn)不同的功能，利用 內(nèi)部邏輯操作數(shù)據(jù)庫返回操作結(jié)果，并通過界面顯示。 

上述系統(tǒng)總體交互圖只是一個簡單的概述，不能詳細描 述各模塊內(nèi)部的交互過程，現(xiàn)進一步對系統(tǒng)總體交互過程中 所涉及的各部分進行細致描述。Android 客戶端和 PC 后臺的 功能模塊功能一致，簡單描述其部分核心的模塊交互過程。 

代課老師利用學生考勤管理模塊對學生上課出勤情況進 行記錄，代課老師可逐一進行點名記錄、單獨添加某一個學 生出勤信息、修改已記錄的出勤信息和刪除已記錄的出勤信息。 

代課老師利用學生成績管理模塊對學生成績進行記錄， 同時也可以添加某學生的成績、修改已記錄的成績信息和刪除 已記錄的成績信息。

2 系統(tǒng)測試 

本系統(tǒng)所用的測試方法主要為單元測試、集成測試和系 統(tǒng)測試。表 1 所列為系統(tǒng)登錄測試用例。

3 結(jié) 語

本文對基于人臉識別的考勤系統(tǒng)進行整體設計，提高了 老師點名效率，為學生出勤管理提供了便捷方法，亦有效提高 了設備使用率。經(jīng)實驗統(tǒng)計，由于教室環(huán)境光線的明暗變化 以及人臉角度等影響都會給識別帶來不同的影響，因此在人 臉識別考勤系統(tǒng)中結(jié)合了人臉識別的二值化、模板匹配等方法， 以減小識別誤差。 

但該方案仍存在一定問題，如教室光照度仍然是限制系 統(tǒng)識別準確度進一步提高的關(guān)鍵因素，并將在以后工作中進一 步改進完善