校园签到技术发展研究

张飞跃 吴国栋 彭娅 韩琪

摘要：论文叙述了各种校园签到技术的发展过程，分析了各种常见的校园签到方式及其优缺点，针对各种传统签到方式中存在的成本较高、耗时较长、签到数据难以实时更新统计、虚假签到等问题，提出“人脸识别+地理位置服务”和“指纹识别+WiFi测距”两种新型校园签到技术。与传统签到方式相比，新型签到方式更能适应现代高效、精准的签到需求，更符合现代信息化教学管理的要求。

关键词：校园签到;发展;地理位置服务;WiFi测距

中图分类号：TP311 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2020）22-0169-02

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

随着社会生产力的进步和信息技术的高速发展，各种校园签到技术也在不断发展中，从纸质签到发展到刷卡签到、扫码签到、指纹签到、刷脸签到和虹膜签到等。校园考勤签到技术逐渐走向信息化、智能化和生物化，不仅提高了考勤签到的效率，而且大大方便了教师对班级的管理。

1 传统校园签到技术

1.1纸质签到

纸质签到是最传统、最常见的签到方式之一。此种签到方式简单，几乎无须投入任何成本。适合少数人群签到，不适用与体量较大的校园签到。

1.2刷卡签到

刷卡签到需要提前将签到者的信息录入磁卡或IC卡等签到卡片中，签到时使用签到卡片靠近电子感应机进行识别签到。刷卡签到操作简单、成本低廉，且能够及时地向签到管理人员提供签到情况。但由于每次刷卡签到都需要签到者使用卡片，极易导致卡片磨损过重。并且刷卡机只认卡不认人的缺陷，很容易导致代签现象的发生;另外，卡片体积较小，容易丢失，将给签到者带来很多不必要的麻烦。刷卡签到本身存在的这些问题，导致其无法成为校园签到中的理想签到方式。

1.3扫码签到

扫码签到（以二维码签到为例）是指用几何圖形表示相关信息，并通过图象输入设备或光电扫描设备自动识读，是一种全新的信息传递、存储和识别技术，签到时参与者只需在二维码终端识别设备扫描即可显示[1]。

二维码具有编码密度高，信息存储量较大，且成本低、易于制作、持久耐用等等优点。而在实际的校园签到中，二维码签到存在二维码易于伪造、扫码机器认码不认人、个人信息容易泄漏等问题，这些问题对于校园签到存在致命的危害，极易造成代签现象的出现，使得校园考勤签到失去意义。

1.4指纹签到

指纹识别是指通过人类手指末端皮肤上的纹路对身份进行识别。主要依据是手指上纹线形成的不同纹型以及手指纹线的端点、分叉点等特征点[2]。

由于指纹签到安全性高、方便管理、操作简单，现已被校园签到广泛采用。然而，手上的汗渍以及污浊物会影响指纹签到机的正常工作，且随着人们对卫生安全的广泛关注，指纹签到给细菌传播提供了很好的载体，这无疑对指纹签到技术是不利的。另外，对于校园签到，会有学生完成指纹识别后就离开教室或买来指纹贴用以代签，当人数较多时，学生排队进行指纹识别势必造成时间的大量浪费。

1.5人脸签到

人脸识别是基于人的脸部特征信息进行身份识别的一种生物识别技术，用摄像机采集含有人脸的图像或视频流，并自动在图像中检测和跟踪人脸，进而对检测到的人脸，进行脸部特征识别的一系列相关技术[3]。

人脸签到与指纹签到十分类似，但相较指纹签到其准确度和稳定性有所欠缺，且各种人脸签到算法参差不齐，导致识别速度与准确度亟待提高。例如2017年西北政法大学校园内，学生们为晨读打卡排起了长长的队伍，有学生调侃道“晨读五分钟，打卡两小时”。部分同学表示，几千个学生，就4个打卡机能用，晨读时间都浪费在排队刷脸上[4]。因此，在试行一日之后，该校不得已放弃刷脸签到。

2 新型校园签到技术

针对传统签到技术的缺点和不足，结合现代信息技术的发展，本文提出“人脸识别+地理位置服务”签到技术和“指纹识别+WiFi测距”签到技术两种新型签到技术。

2.1“人脸识别+地理位置服务”签到技术

随着我国北斗系统的不断发展，北斗系统在全国范围内已具备高精度定位的能力，不仅可以为用户提供广域实时米级精度定位服务，而且可以电网用户提供分米级、厘米级及后处理毫米级精度定位服务[6]。

本签到方式以手机软件为载体，通过获取手机摄像头权限进行人脸识别（对图像进行科学处理和计算），人脸识别成功后，应在指定时间内输入教师给出的随机密码，若未能在指定时间内完成随机密码的输入，则身份识别信息过期，需重新进行身份识别;在此过程中利用地理位置服务技术，确保每台学生签到机所处地理位置离教师指令机不超过限定距离，超出限定距离视为签到不成功。

整个签到过程包括教师端和学生端。签到时，教师打开App登录进入到签到界面，选择相应的课程签到，并发布八位随机密码。学生获得密码后，登录学生端，进行人脸识别，由后台匹配人脸信息，匹配成功后，学生进入输入密码界面，输入的密码和定位信息录入到数据库中，匹配成功，则签到成功。签到成功信息返回到教室签到界面并保存，用于期末成绩考核指标等等。教师端和学生端签到过程如图1所示。

2.2“指纹识别+WiFi测距”签到技术

随着无线通信技术的快速发展，WiFi技术已被广泛地应用于众多领域。通过WiFi技术实现定位同时降低了定位所需的部署成本，增加了网络利用率，具有多种技术集成的应用价值[7]。

本签到方式需提前在教室安装WiFi信号发射器，并事先将学生的信息和每台WiFi信号接收器的Mac地址绑定。签到时，只需签到者使用指纹解锁WiFi信号接收器，解锁之后WiFi信号接收器自动与WiFi信号发射器匹配，由WiFi信号发射器测算所匹配的信号接收器距离，距离符合要求后将WiFi信号接收器的Mac地址发送到后台，由后台计算机匹配学生信息完成签到。

2.3 优点及其分析

本文所提出的两种新型校园签到技术，同时具有零代签、零成本、高效率和签到信息能够及时汇总等优点，而这些优点都是目前各种传统校园签到技术所无法媲美的。

（1）零代签。在“人脸识别+地理位置服务”签到技术中，人脸识别技术能确保是学生本人正在进行操作，有效防止他人进行代签到操作;地理位置服务技术能确保学生签到时在签到机附近，而不是在其他地方完成操作。在指纹识别+WiFi测距”签到技术中，指纹识别可确定学生身份，WiFi测距可确定学生的地点。两种签到技术都在时间和空间上保证了学生本人的唯一性，真正地实现零代签。

（2）零成本。两种新型签到技术均可以手机软件为载体，无须成本投入，只需下载安装该签到软件即可进行签到操作，以零成本投入使用软件。

（3）高效率。在“人臉识别+地理位置服务”签到技术中，人脸识别可在各自手机上进行，随机密码的验证以各自验证信息提交的时间（精确到毫秒）为区分度，整个签到过程每个人可以各自进行各自的，无须排队，大约在十几秒即可完成整个班级的签到。在指纹识别+WiFi测距”签到技术中，在WiFi信号接收器上进行指纹识别解锁后，接收器自动与发射器进行信号匹配，随后由发射器测算出接收器的距离，距离符合要求即可完成个人的签到，整个过程操作简单，学生无须关注别人的进程，允许多人同时进行签到。

（4）签到数据信息能够及时统计汇总。在两种新型签到技术中，所有签到数据均保存在服务器上，签到信息均能够自动统计汇总，并进行数据备份留作日后个人出勤情况考核依据，方便学生信息管理。

3 结束语

纵观校园签到技术的发展，校园签到方式从最初的人工化签到现在的电子化签到，从最初的手工化签到到现在智能化签到，都是在随着科技进步而不断完善，相信在不久的未来会有更加先进、高效和准确的签到方式出现，更好地服务于人类的日常生活和工作。

参考文献：

[1]田丽，张巍，刘春瑞.校园一卡通会议签到系统的应用[J].计算机时代，2016（1）：22-24.

[2]张丽娜，基于自动指纹识别的考勤系统设计[D].南京邮电大学，2016.

基金项目：本文受到国家级大学生创新创业训练计划项目（201810364044X）资助

作者简介：张飞跃（1998-），男，安徽阜阳人，学士;吴国栋（1972-），男，安徽安庆人，通信作者，副教授，硕士，主要研究方向为计算机教育、人工智能及个性化推荐系统。