本发明主要涉及信息技术中的通信和数据处理领域，具体是针对“抽象场景”下的签到节点执行聚类处理和节点状态跟踪。
背景技术：
移动互联网背景下，以智能手机、pad为代表的移动终端已经成为现代人的标配，并且这些移动终端普遍具有无线网络连接、智能定位、扫描成像等功能。
在图像处理和模式识别方面，指纹和人脸的扫描、识别已经是一项日益成熟的技术，广泛应用于门禁、支付等场景。
目前在各类需要“人员签到”的场景，利用通信及网络技术提高“签到”效率已成为一种趋势，市场上的多种考勤系统可以部分地实现这样的目标，但我们发现普遍存在如下几个方面的不足：
不足一，需要专门的硬件设备或装置（如考勤机、打卡点等），如：中国发明专利说明书cn107452083a（申请号201710195513.6）具有代表性，该发明公开了一种wifi手机人脸识别app考勤机及其考勤方法，需要专门的考勤机，且需要在考勤机提供的wifi信号范围内操作；
不足二，仅针对特定的场景（如专门部署的教室、会议室等），如：中国发明专利说明书cn107492154a（申请号201710603431.0）具有代表性，该发明公布了一种课堂考勤系统及其工作方法，需要借助于教室部署的摄像头实施学生考勤；
不足三，缺乏考勤期间的过程评价，目前这方面的资料很少，现有文献中，我们查阅到：中国发明专利说明书cn107506890a（申请号201710560172.8）公开了一种可以轨迹追踪的指纹考勤系统，用于记录出差在外地人员的移动轨迹，但这种轨迹的有效性需要人工判断，且这种轨迹并不能作为被考勤者的过程评价机制。
正是由于上述这些方面的不足，导致考勤系统在实际应用中普遍存在部署困难、不易变更场景、灵活性和可扩展性差、应用受限等不足。
技术实现要素：
有鉴于现有系统存在的上述不足，本发明提出了一种基于“抽象场景”和“互信息”的广义签到方法与系统：使用通用的移动终端代替专门的硬件设备（消除不足一），使用“抽象场景”扩展具体的场地限制（消除不足二），提供过程跟踪与评价机制（消除不足三）。
本发明的总体技术方案：
①“预签到”环节一（图2，s10、指纹扫描、面部扫描），同时启动本地后台服务，用于与服务端的交互；
②“预签到”环节二（图2，s20）：服务端根据预先存储的人员特征信息对“预签到”环节一提供的数据执行特征提取与辨识，完成身份确认；
③聚类分析环节（图2，s30）：服务端处理所有通过身份验证的签到节点，依据节点之间的“互信息”，结合预先设置的抽象场景，将其聚类为主类（场景内）和次类（场景外）两个子集，分别对应于有效签到和无效签到；
④移动端响应环节（图3，s40）：签到成功后，对应移动端运行的“后台服务”，持续维护与服务端的交互：发送移动端的位置及状态，接收或执行收到的信息或指令。签到失败，“后台服务”终止运行；
⑤服务端监控环节（图3，s50）：服务端实时收集与跟踪移动端的各种状态，周期性地聚类分析签到节点，并及时向移动端发送反馈信息或控制指令；
⑥场景展示环节（图3，s60）：基于对场景内签到节点的持续跟踪，服务端计算系列统计信息：当前或指定时间点的节点数量、节点在场景内的分布、节点在场景内的移动轨迹、签到后的持续时间、计分结果等信息。
具体地，本发明的技术方案包含如下组成部分与主要环节，依次说明如下。
“抽象场景”：具有专门功能的特定区域，如会议室、教室、广场、办公区、家属院等任何人员相对密集、且有“签到”需求的区域；描述方法：无需场景地图，只需一张描述场景边界的任意比例的缩放图（如长方形、椭圆形、扇形、三角形等规则图形、以及任意不规则形状的图形），标识方向和区域面积。
“移动终端”：本发明描述的“移动终端”或“移动端”指的是具有无线网络连接、智能定位、扫描成像功能的智能终端，可以是智能手机、平板电脑、pad、手持设备等，运行智能操作系统，通过web页面或后台服务与指定服务端通信。
“服务端”：本发明描述的“服务端”指的是广域网上的云端服务或局域网上的服务器，具有确定ip地址，可以用来接收和处理“移动终端”发来的信息，处理所有的签到数据，并能够向指定的“移动终端”发送信息或指令。
“预签到”环节一：移动端的处理。根据业务规则，需要签到的人员使用通用的移动终端登录系统，打开签到页面，将终端收的位置信息（经纬度坐标）、人员id、指纹扫描、面部扫描数据通过无线网络发送至“服务端”，同时启动本地“后台服务”，用于实现与服务端的交互。
“预签到”环节二：服务端的处理。对于“预签到”环节一提供的数据，服务端验证签到人员的身份（查询id的存在性、识别指纹扫描和面部扫描的有效性）；确认身份后，广义签到系统将终端位置和人员身份绑定，形成“签到节点”；否则向移动端返回“身份验证失败”信息，并发送“终止后台服务”控制指令。
聚类分析环节一：计算签到节点之间的“互信息”，即节点之间的相互关系；“互信息”反映签到节点在场景内外的分布及其相互邻接的关系，包含两个方面的内容：签到节点的几何分布和相互之间的邻接度（closeness）、各签到节点相对于场景“基点”的向量（距离和方位）及其相互关系。
聚类分析环节二：二维聚类分析，方法（一）：根据所有签到节点的“互信息”确定位置分布的“质心”（clustroid），围绕“质心”对“抽象场景”的几何形状进行缩放、模式匹配、结合场景的面积和位置分布将所有节点聚类为主类（场景内）和次类（场景外）两个子集；方法（二）：将“抽象场景”缩放到指定面积，在二维平面移动抽象场景，寻找场景内节点密度最大、节点数最多的位置，由此确定所有签到节点的主类（场景内）和次类（场景外）划分。
聚类分析环节三：向量聚类分析，根据应用情景选取“抽象场景”的一个“基点”（如场景的入口、教室讲台、会议主持席、广场旗杆等）作为极坐标的原点，由此将节点之间的邻接关系转换为向量关系；在极坐标平面，围绕“基点”对“抽象场景”的几何形状进行缩放、模式匹配、结合场景的面积和向量的分布将所有节点向量聚类为主类（场景内）和次类（场景外）两个子集；向量聚类特别适用于非对称场景。
聚类分析环节四：二维聚类、向量聚类两种聚类结果的数据融合；在场景规则的情况下，两种聚类结果完全一致；在某些不规则和非对称场景下，两种聚类结果如果出现个别签到节点的差异，此时启用第三种聚类策略对差异节点执行校准，校准方法：一种用于任意环形聚类形状的大数据分类算法。
聚类分析环节五：一种签到节点聚类的自学习能力，在场景不变的前提下，每一次对签到节点的聚类结果（主类和次类的划分），都是作为历史数据，为该场景下的后续聚类操作积累学习样本；随着学习样本的增加，“抽象场景”的边缘坐标会逐渐清晰，即“抽象场景”变得越来越具体，这一效果大幅度降低节点聚类操作的计算量，由此形成一种签到节点聚类的自学习方法。
聚类分析环节六：在聚类分析环节的最后阶段，对于所有被聚类为主类（场景内）的签到节点，系统向对应的移动端发送“签到成功”的确认信息；对于所有被聚类为次类（场景外）的签到节点，系统向对应的移动端发送“签到失败”的反馈信息。
移动端过程跟踪环节：签到操作被确认（即节点被聚类为主类）后，对应移动终端上运行的“后台服务”，持续维护与广义签到系统的交互：一方面实时地向“服务端”发送自身的一系列状态信息，如位置变更、屏幕点亮、激活的程序等；另一方面接收或执行“服务端”发回的信息或指令，如用户提醒、终止服务、锁定屏幕等。
服务端过程跟踪环节一：签到节点的持续监控。系统持续收集“移动端”发来的实时信息，周期性地对签到节点做聚类处理，如某节点由原先的主类（场景内）一旦被聚类为次类（场景外），则向对应的移动端返回“已离开场景”的提示信息，并发送“终止后台服务”的指令。
服务端过程跟踪环节二：场景内签到节点的考核。对场景内的节点，启用一种“记分”机制，签到成功后，初始记为满分，结合应用情境的需求酌情将场景内的干扰因素（如迟到、屏幕点亮、无关程序的激活、移动距离、提前离开等）设计为减分项，记分结果作为节点在场景内的一种客观度量。
场景内数据统计：基于对场景内节点状态的持续跟踪，计算系列统计信息：当前或指定时间点的签到节点数量、节点在场景内的分布、节点在场景内的移动轨迹、签到后的持续时间、计分结果等信息，并提供授权访问。
本发明的有益效果是：基于“抽象场景”，适应广义的签到场景，应用面广；利用签到节点之间的“互信息”实现签到处理，现场无需安装任何签到设备或装置，部署简单、使用灵活；当“服务端”作为一种云服务，系统可提供没有地域限制的广义签到服务；实时状态统计与计量，场景内的过程评价，方便管理并具有绩效考核价值。
附图说明
图1为基于“抽象场景”和“互信息”的广义签到原理。
图2为基于“抽象场景”和“互信息”的广义签到方法。
图3为签到成功后的过程跟踪环节。
图4为基于“抽象场景”和“互信息”的广义签到系统。
图5某单位第三会议室场景。
具体实施方式
下面结合附图对本发明具体实施例作进一步详细描述。
本发明公开了一种基于“抽象场景”和“互信息”的广义签到方法与系统，结合典型的实施案例，对方法的应用和系统的构成做如下说明。
实施本发明的案例，首先需要将本发明中的“抽象场景”具体化，为之后的“节点聚类分析”提供重要依据；“抽象场景”是具有专门功能的特定区域，如会议室、教室、广场、办公区、家属院等任何人员相对密集、且有“签到”需求的区域；描述方法：无需场景地图，只需一张描述场景边界的任意比例的缩放图（如长方形、椭圆形、扇形、三角形等规则图形、以及任意不规则形状的图形），标识方向和区域面积。
图1所示的是基于“抽象场景”和“互信息”的广义签到原理，将现实中的各类签到问题抽象为“聚类”问题。
图2所示的是基于“抽象场景”和“互信息”的广义签到方法的主要环节：s10--“预签到”环节一，s20---“预签到”环节二，s30--节点聚类分析环节，这三个环节的关键在于“节点聚类分析”，也是本发明区别于其他类似发明的核心特征。
图3所示的是实施基于“抽象场景”和“互信息”的广义签到操作成功后的互动与跟踪环节，描述移动端和服务端的交互过程：s40--移动端跟踪环节，s50--服务端跟踪环节，通过这两个环节的交互，实现签到节点在指定场景下的过程管理，这也是本发明区别于其他类似发明的重要特征；s60，场景展示环节，通过该环节可以实时地访问和汇总指定场景内的签到状态及其统计数据。
图4所示的是一个基于“抽象场景”和“互信息”的广义签到方法的应用系统，系统服务于多个不同的应用场景，签到及过程监控信息集中化管理，也可扩展为云端服务。
“服务端”的后台数据包括：场景描述数据；“预签到”时用户提交的多种签到信息；签到节点之间的“互信息”；节点聚类分析的结果；“移动端”与“服务端”交互的所有数据、统计信息、节点考核信息等。
下面以一个典型的会议签到场景介绍本发明的主要用法与步骤。
签到情境：某单位月度中层干部会议；会议场景：单位第三会议室；会议时间：2017年11月1日上午9:00—11:00。
实施条件：已构建如图4所示的基于“抽象场景”和“互信息”的广义签到系统，数据库中已存储“第三会议室”的场景描述（如图5所示，场景边界形状抽象为可缩放的矢量图），创建了所有中层干部的个人账号、手机号，并录入了个人的标准指纹扫描样本和标准面部扫描样本，会议的时间、地点信息也由管理部门事先录入签到系统。
上午8:30分，签到系统中的此次会议场景开放，参会人员陆续进入第三会议室，并利用手机等通用移动终端登录签到系统（要求输入人员id和密码）、打开签到网页：页面自动获取所在的位置信息（经纬度），选择参加的会议，分别点击“指纹扫描”、“面部扫描”按钮，系统调用移动终端的摄像头录入指纹和面部图像并呈现在页面上，最后，点击“预签到”按钮，向系统提交包含时间戳的个人签到信息，同时启动“后台服务”，准备接收签到结果。此处假设在“第三会议室”内外都有签到者。
上午9:00整，签到系统自动启动对本次会议所有签到信息的数据分析：身份验证、签到节点“互信息”的计算、所有节点的聚类分析，批量给出签到有效性的结果；所有签到人员陆续收到签到结果：在第三会议室内的所有签到人员收到签到成功的消息；在第三会议室外的签到人员收到签到无效的消息，并接收到“终止后台服务”的指令。
会议正式开始前，会议组织者调用签到系统的统计页面将所有与会人员（签到成功人员）名单及到会时间（签到时间）投影在会议室的大屏幕上。
在所有签到成功的移动端，“后台服务”持续保持与服务端的联系，及时上报终端的各类状态信息（如位置变动、屏幕点亮、程序激活等），并接收服务端返回的信息（如各种情形下的提示信息等）、执行服务端发送的指令（如终止后台服务、锁定屏幕等）。
上午9:00以后，候选的参会人员可以继续登录系统并打开签到网页执行签到操作。此处可根据需要设置时限，如会议开始15分钟后，此次会议的签到页面关闭。
服务端持续收集移动端发来的实时签到信息和后台服务的监控信息，周期性地（如每隔5秒、10秒、30秒等）对签到节点做聚类处理，并对所有已成功签到的节点执行预先设置的计分操作；在此期间，迟到参会人员的签到处理不受影响；会议期间，如有参会人员签到成功后又离开会场，则对应的签到节点在下一个聚类周期被判别为次类（会场外），系统及时向移动端发送“已离开会场”的提示信息，同时发送“终止后台服务”指令，结束对移动端的跟踪。
会议结束前，会议组织者再次调用签到系统的相关统计页面，将此次会议的会务状况投影在会议室的大屏幕上，列出的统计信息有：本次会议的参会人员、缺席人员、迟到人员、早退人员，同时排序输出所有签到人员及其记分结果等，以此作为参加本次会议的一种可参考的绩效考核。
会议结束，与会人员先后走出会场，服务端及时监测出节点陆续离开会场，系统依次结束对移动端的跟踪。此处也可根据会议设定的结束时间（本次会议为上午11:00）批量处理，统一向会场内的所有移动端发送“会议结束”信息和“终止后台服务”指令。
到此为止，针对此次“第三会议室”的月度中层干部会议的签到操作及过程服务全部结束，基于“抽象场景”和“互信息”的广义签到系统将此次会议产生的签到数据与服务数据做归档处理。
显然，上面描述的实施例仅是本发明的案例展示，而不是全部。凡是运用本发明《权利要求书》中涉及的技术特征所衍生的案例，都是属于本发明的合理应用。