基于人脸识别技术的考勤管理分析系统开发方案

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

摘  要：当前，信息化已经深入到教育的方方面面，促进信息技术与学科教学的深度融合都是我国信息化教学的重中之重。基于人脸识别技术的考勤管理分析系统是针对课堂考勤业务开发的综合解决方案，利用信息技术实现智能教学管理，是智能化教室的一部分。系统硬件包括实现考勤展示的智慧班牌、支持自动门禁控制的可编程电磁锁、支持无感知人像采集的云台摄像头。系统实现功能包括交互式智慧班牌显示、人脸验证自动开锁、人像识别与课堂出勤统计分析、电子白板或手机客户端展示。

关键词：人脸识别技术   考勤管理   互联网+   智慧教学评估   智慧教学管理   智慧教学环境

中图分类号：TP391.41;TP311.52       文献标识码：A文章编号：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

無论是国家宏观层面的长期目标还是某一地区教育信息化的短期任务，促进信息技术与学科教学的深度融合都是我国信息化教学的重中之重。而课堂教学是教育信息化的主战场，能否利用技术来革新学习环境，将先进技术与教学融合提高教学效率将成为改变传统教学的核心之一。国家重视各行业现代化、信息化发展，自国务院总理李克强提出“互联网+”行动计划后，“互联网+行业领域”的模式遍地开花，教育领域顺应时代潮流升级为“互联网+教育”，把教育信息化推向了新高度，智慧教育生态因此步入快车道[1]。《教育信息化十年发展规划（2011—2020年）》提出要建立教育信息化产业发展机制，积极吸引企业参与教育信息化建设，营造开放灵活的合作环境，推动校企之间、区域之间、企业之间广泛合作。

1  现状分析

教室作为高校师生开展教学活动的核心场所，为课堂教学提供了最基础的空间环境，是保障教学内容高效传递、教学活动有序开展的重要空间场域。然而在高校，不同类型教学教育模式持续革新、师生教学需求不断涌现，当前的教室环境难以满足新时代的教学需要，也暴露出了以下缺陷和不足：（1）教学管理缺乏的数据支撑，无法实现主动管理;（2）人工点名控制课堂，费时费力;（3）缺乏课堂信息管理、展示平台;（4）实训室、会议室、考场需要专人门禁管理;（5）设备管理繁琐，维护工作量大。

2  建设目标

基于人脸识别技术的考勤管理分析系统利用安卓可交互式智慧班牌（电子显示屏）、可编程电磁锁、可编程变焦式人像采集云台摄像头、中央电子白板等硬件设备，结合集成化系统管理与数据分析软件平台，来实现多媒体显示、无打扰教学巡视、教室人像门禁控制、课堂智能化人像签到、课堂上课状态采集与实时分析等多种功能[2]。

3  系统架构

基于人脸识别技术的考勤管理分析系统从基础设施层→业务层→管理分析层进行一体化设计，实现从下至上的纵向打通，符合目前主流的智慧校园基础→数据→业务→大数据分析的设计框架。图1为智能教室逻辑架构。

3.1 智慧教学评估

面向管理者，提供全面、实时、精要、直观地分析视图和动态督导信息。可量化、易感知，实时精准地了解课堂教学的运行情况，通过智慧课堂教学活动沉淀的教学数据，即时全面地了解教学质量情况。

3.2 智慧教学管理

契合政策引导和高校切实需求，打造覆盖教学全环节，贯穿课堂的学生学习状态自动采集分析服务平台。通过即时的教学过程记录分析，为课堂教学提供教学管理数据支持。利于教师、学生、教学管理者等教育参与人员掌握学生学习动态，及时做出处理。

3.3 智慧教学环境

3.3.1 教学空间设计

由人脸识别考勤模块、集成化学生状态采集模块、中央电子白板显示模块组成，为课堂教学营造一个适合教学、易用稳定的教学空间环境。为课堂教学营造一个适合教学、易用稳定的教学空间环境。能够实时反馈教室设施的运行状态，并可进行远程、批量、场景化控制，为教学管理提供更加智能便捷、触手可及的应用服务[3]。

3.3.2 智能管控

由智慧班牌展示模块、自动门锁控制模块、远程设备监控模块组成。通过与其他相关系统异构接口技术的对接，显示课程教学信息;通过信息系统权限管理技术的支持，刷卡刷脸控制开启门锁;通过远程监控技术的软硬件支持，实时反馈教室设施的运行状态，为教学管理提供更加智能便捷的管理服务。

3.3.3 软硬一体化

由智慧班牌、自动门锁、可变焦摄像头、中央白板等硬件，辅以交互式智慧班牌信息管理系统、可编程门禁管理系统、无感知人脸识别考勤分析系统、学生学习状态采集云平台、智能教室App等实现课堂考勤、学分状态管理、教学管理数据分析等教学应用。通过完整的智慧环境构建，可更好地提升教学管理[4]。

4  系统功能设计与实现

4.1 交互式智慧班牌显示

在学校教室、实验室、机房或办公区会议室门前安放基于安卓系统的固定的可交互式电子显示屏。开发与当前学校的教务管理系统、会议室预约系统通信的显示子系统，实现相关信息的显示功能，具体如下。

在教室门口的互动式电子显示屏上可显示当前教室的基本信息、授课信息、任课教师信息、当前应到课的学生信息，通过与人像识别系统和统计分析系统交互，显示当前教室实际到课人数，已到与未到人信息。显示屏还可以显示通知信息、生活信息、屏幕广告等内容。

以上显示内容可与当前学校教务管理系统通信，通过教务管理系统获取课程、教师及学生信息等[5]。

4.2 人脸验证自动开锁

教室、实训室、考场管理人员通过在教室门口的探头扫描，进行人脸识别认证自动开锁。

其中，教室、实训室、考场管理人员信息通过与当前学校的教务管理系统接口读取证件照片、教师课程信息、教室、实训室考场使用信息等数据进行身份验证，确认权限，自动打开门锁。

4.3 人像识别与到课堂出勤统计分析

上课前，云平台接收摄像头传送的视频流，进行人像比对，记录人员的进入信息、时间，统计到课人数，并将结果传送给智慧班牌及中央电子白板大屏幕控制系统进行显示，同时传送给教务系统和App客户端。

开始上课时，不间断获取学生影像数据。通过算法计算出学生的上课情绪，分析学习状态数据，形成分析结果与报表，供教学管理部门提取使用。课堂出勤分析还可与院校教学质量监控系统对接，提供数据参考。

4.4 电子白板或手机客户端展示

电子白板用来显示当前到课实时情况，供上课者了解到课状态是否被记录。授课教师了解实时到课情况，并做出相应操作。

也可以使用手机客户端程序，上课接收自己的签到信息，授课教师通过App或小程序获得实时到课情况[6]。

5  结语

当前，信息化已经深入教育的方方面面。基于人脸识别技术的考勤管理分析系统是针对课堂考勤业务开发的综合解决方案，利用信息技术实现智能教学管理，是智能化教室的一部分。系统包括实现考勤展示的智慧班牌、支持自动门禁控制的可编程电磁锁、支持无感知人像采集的云台摄像头。系统的实现能够减少教师的工作量，能够帮助教师把更多的精力投入到教学中，从而提升教学质量;同时能够收集学生考勤数据，输入学校大数据中心，为领导、管理者的决策、管理提供分析数据;是智慧校园建设的重要组成部分。数据即资源，预期产生的学术价值、应用价值广阔。

参考文献

[1] 李朋，宋婉玉，宋双.基于人脸识别的实验室考勤系统[J].信息技术与信息化，2021（8）：257-260.

[2] 牛作东.基于计算机视觉的课堂实时考勤系统的设计与实现[D].贵阳：贵州大学，2020.

[3] 卫洁.基于人脸识别的课堂自动化考勤系统研究与设计[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2020.

[4] 郭玉杰.基于人脸识别的智能门禁考勤系统设计[D].南京：东南大学，2019.

[5] 张静，于艳华.船舶航行数据存储系統设计[J].舰船科学技术，2020，42（6）：49-51.

[6] 许春艳.基于智能图文识别的书法学习平台建设[J].信息技术与信息化，2021（7）：243-245.