专利名称：防作弊驾驶员培训记录仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及车载装置，特别是一种自动识别与人工干预相结合的防作弊驾驶员培训记录装置。
背景技术：
近年来，一些以营利为目的的驾校在培训中经常出现课时“缩水”，学员培训学时不足，教练员执教不良，造成驾驶员培训质量下降。为此，公安部于2012年3月22日发布17项措施严格驾驶人教育管理，明确提出“督促提高驾校培训质量，把好驾驶人培训考试第一关”。并规定:2012年4月I日起，对大中型客货车驾驶人培训没有采用计时管理系统的驾校，10月I日起，对汽车类驾驶人培训没有采用计时培训管理的驾校，公安交通管理部门不予受理考试申请。目前，各驾校普遍采用基于IC卡身份识别的驾驶人培训计时管理系统，实践中发现该类系统并不能有效落实培训学时，保障培训质量。部分驾校受利益驱动，由教练员代为虚假刷卡、冒混学时的现象依然相当普遍。为了杜绝驾驶员培训中的作弊现象，某些培训管理系统引入了防作弊功能设计:部分培训管理系统引入视频监控功能，方便公安交通管理部门进行远程监管。这对虚假刷卡行为在一定程度上能起到威慑作用。然而，由于此类远程监管采用人工方式进行，费时费力，待监管的驾校车辆众多，人工视频监控的有效性无法得到保障。此外，部分系统中引入指纹识别技术进行身份识别，此类系统中至少存在两个不足，其一，受指纹识别技术本身的正确率影响，存在不能正确识别的情况，比如学员刚手洗了完一大堆衣服，指纹淡化，此时常常不能正确识别，而导致无法正常参加培训。其二，目前指纹复制作弊技术非常成熟，指纹膜套之类的产品在淘宝上随处可见，使用该类作弊技术在普通考勤机上测试，通过率超过90%。目前绝大多数的学时仪的时间来源于设备自身，速度信息来源于车速传感器。按照正常培训流程，学时仪能够很大程度上解决驾校培训不正规问题。但车速传感器发出的是普通的脉冲信号，很容易模拟，个别驾校就通过购买信号发生器来作弊。
发明内容
针对上述机动车驾驶员培训中，各类作弊问题，而导致驾驶员培训学时不足，培训质量无法得到保证，而管理部门又无法对其进行有效监控的问题，本发明的目的在于提供一种防作弊驾驶员培训仪。本发明的目的是通过如下途径实现的:一种防作弊驾驶员培训仪，它包括车载终端，车载终端中的中央处理器分别连接定位模块、指纹识别模块、人脸识别模块、活体检测模块、身份识别模块及存储器，中央处理器通过无线通信模块连接驾驶员培训监管系统。作为本方案的进一步优化，所述的中央处理器连接输入模块。
作为本方案的进一步优化，所述的中央处理器连接显示屏。作为本方案的进一步优化，所述的中央处理器连接语音提示模块。作为本方案的进一步优化，所述的中央处理器连接车速传感器。作为本方案的进一步优化，所述的输入模块为触摸控制屏或按键或键盘。作为本方案的进一步优化，所述的人脸识别模块中包含设于车辆驾驶员座位前方的摄像头。作为本方案的进一步优化，所述的中央处理器为x86架构芯片、ARM架构芯片或DSP芯片。作为本方案的进一步优化，所述的身份识别模块是IC卡读卡器或者RFID读写器或条形码读写器。本发明防作弊驾驶员培训仪与现有技术相比，具有如下特征:
1、可防止虚假刷卡，冒混学时。教练员代为刷卡，冒混学时的现象在驾校中，比较普遍。一方面，以部分盈利为目的的驾校，为实现利益最大化；另一方面，学员自身，因为工作忙等原因，无法完成正常培训，也存在此类需求。传统的IC卡考勤，并不能确保当前的刷卡人，为学员本人。本系统引入指纹识别和人脸识别技术，对刷卡人进行及时的身份验证，可有效阻止虚假刷卡行为的发生。2、可防止通过指纹作弊来冒充学员。业界已经意识到单纯IC卡验证学员身份机制存在的弊端。部分新近出现的驾驶员培训学时仪中，已经开始采用IC卡加指纹识别的双重身份验证机制。指纹识别技术出现的比较早，在考勤、刑侦等领域广泛使用，该技术本身也相对比较成熟，这在一定程度上可以减少代为刷卡的现象发生。然而，指纹作弊技术目前也非常成熟，如流行的指纹复制作弊技术，在普通的考勤机上测试通过率超过90%，该技术所需要的指纹模套等产品，成本极低，在淘宝等网站上随处可见。3、可防止人脸识别作弊技术的发生。人脸识别技术目前也已经非常成熟，在08年北京奥运会安保上就曾大规模使用。实用的人脸识别技术可以进一步划分为人脸检测定位和人脸识别两个过程。前者主要判断采集的图像中是否存在人脸，以及人脸在图像的什么位置；后者用于判断前一步提取的人脸图像是否已经登记在当前的人脸数据库中。典型的人脸检测算法有Adaboost算法，典型的人脸识别算法有PCA。主流的人脸作弊技术，一般通过将照片或者回放的视频置于采集人脸数据的摄像头前，来冒充目标人物。为此我们引入活体检测技术。活体检测技术的实现方案较多。比如可以使用双摄像头采集人脸图像，构建出包含深度信息的3D人脸。活体人脸固有的三维信息在照片和视频中是不存在的。当然也可以利用活体人眼会习惯性开合的特点，来验证活体人脸。人眼运动检测对照片作弊较为有效，配合其他活体检测技术后也可以阻止视频回放作弊。同时，人脸识别过程中采集的图像数据，会连同学员培训信息一并归档到培训监管系统，方便人工抽查检验。4、可以防止指纹或者人脸识别错误时，合法学员不能正常参加培训的事情发生。两种识别技术本质上都是模式识别。就目前的技术而言，都是对图像数据进行处理分析，通过维度变换，将数据从高维空间映射到低维空间，之后才进行距离测量。这一过程必然导致数据丢失，故而识别率永远无法达到100%。采集环境、设备精度等都会影响识别率。另外，生物特征的多变性也会加大识别难度。比如，刚洗完衣服，指纹淡化，此时指纹识别可能就不成功；再比如，人脸上的表情、胡须等都会影响人脸识别的成功率。因此，合法学员也有可能通过不了指纹识别或者人脸识别的检测，而不能参加正常的培训。为此，我们引入了一种申诉机制。若学员对识别结果不认同，可以提出申诉。培训正常进行，培训过程中学时和里程等记录信息以及采集的人脸数据，一并上传到远程的培训监管系统，等待人工审核验证来确定其有效性。5、多生物特征自动身份验证识别与人工干预相结合，同时具备机器处理的高效性和人工处理的准确性。现有的培训远程监管大多是通过加装视频监控设备来实现的，此方案可以对驾驶员培训作弊起到一定的威慑作用。然而，此类远程监管，多是人工方式进行，费时费力。驾驶员培训车辆众多，人工远程视频监控方式的有效性显然无法保证。本发明采用人工智能技术，将繁重的身份验证识别任务分配到车载终端。远程人工处理仅仅针对那些用户单击了申诉按钮，可能存在指纹或者人脸识别错误的记录，待处理的数据量大为减少。而且远程管理端并不需要立刻对上传的申诉记录进行处理，增加了监管的灵活性。6、确保培训记录的真实性。为保证培训学时仪记录到的学时数、里程数是真实的，目前技术一般加入了车速传感器，来检测学时仪工作时车辆是否处于运动状态。这种方案的不足在于，车速传感器发出的时普通的脉冲信号，很容易模拟，部分驾校就是使用普通的信号发生器来作弊。本发明中，我们采用车速传感器与车辆位置坐标数据融合的方案，可以有效阻止上述现象的发生。真实的培训过程中，车速传感器应该能发出信号，同时车辆坐标也应该在变化。车辆位置坐标数据(如GPS坐标数据)长期不变化的记录显然是虚假记录。同时本发明中，我们将人脸识别过程推迟到车辆运行过程中随机进行，可确保培训进行时，主驾驶位置上的是学员本人。同时培训过程中，会不定时采集人脸图像，连同培训记录一并归档，方便后期抽查。
下面结合附图对本发明作进一步详细说明:
图1为本发明结构方框示意 图2为本发明工作流程示意图中，定位模块1、指纹识别模块2、人脸识别模块3、活体检测模块4、显示屏5、中央处理器6、无线通信模块7、驾驶员培训监管系统8、存储器9、语音提示模块10、车速传感器
11、身份识别模块12、输入模块13。
具体实施例方式如图1所示，本发明防作弊驾驶员培训仪，它的中央处理器6分别连接定位模块1、指纹识别模块2、人脸识别模块3、活体检测模块4、身份识别模块12及存储器9，中央处理器6通过无线通信模块7连接交警部门的驾驶员培训监管系统8，以上结构构成了本发明防作弊驾驶员培训仪的基本架构，可以实现基本功能。其中，所述的中央处理器6为x86架构芯片、ARM架构芯片或DSP芯片或者其他架构的芯片；所述的定位模块I包含基于GPS、北斗双星定位系统等一种或者多种定位技术的芯片模块，用于直接或者间接获取车辆的位置信息；所述的指纹识别模块2可以是专用的封装的硬件模块，也可以是软硬件结合的一个逻辑系统。其特点是包含一个指纹采集模块，可以是光学式、电容式和压感式，也可以通过扫描仪、数字相机等获取指纹图像。对指纹图像数据进行处理的芯片可以集成在指纹处理系统中，也可以是使用本装置的中央处理器6进行运算处理；所述的人脸识别模块3可以是专用的封装的硬件模块，也可以是软硬件结合的一个逻辑系统。其特点是包含一个到多个摄像头，摄像头设于车辆驾驶员座位前方，主要采集主驾驶位区域的图像信息，应用人脸识别技术判断是否是主驾驶位人员是否是学员本人。人脸识别技术在实现时，可以进一步划分为人脸检测定位和人脸识别两个过程，前者主要判断采集的图像中是否存在人脸，以及人脸在图像的什么位置，后者用于判断前一步提取的人脸图像是否已经登记在当前的人脸数据库中，人脸检测可以使用Adaboost等算法，人脸识别可以使用PCA、LDA等算法。人脸检测和人脸识别过程所需要的处理器的芯片可以集成在人脸处理系统中，也可以是使用本装置的中央处理器6进行运算处理。所述的活体检测模块4其目的是防止在人脸识别模块中有可能面临使用照片或者回放的视频等手段作弊现象的发生，可以基于人脸生理性运动的活体检测技术，也可以使基于人体生理特征或者其他特征的活体检测技术，也可以使其他任何可行的活体检测技术，比如可以使用双摄像头采集人脸图像，构建出包含深度信息的3D人脸，活体人脸固有的三维信息在照片和视频中是不存在的，由此可以判断是否为真人人脸；活体检测模块可以是专用的硬件模块，也可以说软硬件结合的模块；所述的无线通信模块7可以是2.5G网络的通信模块(如gprs模块)，也可以使3G网络通信模块，或者是4g等其他无线通信网络模块，或是IEEE802.1lx系列与HiperLAN / x等WLAN标准的通信模块，还可以是蓝牙等无线通信模块。在此基础上，本发明还加入了更多人性化的功能设置，所述的中央处理器6连接输入模块13，输入模块13可以是触摸控制屏，也可以是其他各类按钮、按键、标准或者非标准的键盘。所述的中央处理器6连接显示屏5，该显示屏5也可以集成触摸控制的功能。所述的中央处理器6连接语音提示模块10，它可以存储常用的提示信息的语音数据，在必要的时候进行选择性播放，也可以是直接将文本信息通过语音合成模块合成为语音数据后输出。所述的显示屏，可以是LED或者IXD显示模块，可以使灰度显示，也可以是彩色图像显
/Jn o如图2所示，本发明防作弊驾驶员培训仪的工作过程如下:
1、学员报名注册时，将在驾驶员培训监管系统8中记录个人信息，如个人信息，个人照片，指纹信息，培训学校编号等信息。学员参加培训时，其有效的培训记录，考试情况等信息也将在驾驶员培训监管系统8中进行登记。2、培训仪初始化时，培训仪经由无线通信模块7，登陆驾驶员培训监管系统8，并从中下载与本驾校相关的学员资料到存储器9中。3、培训时，学员持IC卡通过身份识别模块12进行身份验证。若本地存在匹配数据，则通过显示屏5或者语音提示模块10提示用户进行指纹识别认证，并进入第4步。如本地无匹配数据，则发起本地数据更新请求，培训仪将登陆驾驶员培训监管系统8进行数据更新，并在更新后的数据中对学员IC卡信息进行验证。若此时仍然没有匹配数据，则通过显示屏5或者语音提示模块10提示匹配结果和培训结束信息。4、通过指纹识别模块2，对用户进行指纹识别认证。若指纹识别通过，则通过显示屏5或者语音提示模块10提示识别成功信息，并提示用户可以开始培训过程，并进入第5步。若指纹识别未通过，则通过显示屏5或者语音提示模块10提示识别不成功信息，并提示用户放弃培训，或者因不认同识别结果可进行申诉，请求人工鉴别。用户用输入模块13发出申诉请求，则按照第7步进行处理。5、学员启动汽车，定位模块I和车速传感器11将分别检测到车辆位置坐标数据变化和车速传感器数据变化，培训过程正式开始。系统开始记录培训学时和里程信息，以及车辆位置坐标轨迹数据。该信息的有效性需要进一步判断，以防止学员在第4步中使用了指纹作弊技术。6、车辆处于运行状态时，系统随机选取时间，通过人脸识别模块3中的摄像头采集主驾驶位置的图像数据，并进行人脸检测定位图像中的人脸位置，并提取去除背景后的人脸图像，进而进行人脸识别，判断是否为IC卡持卡人的人脸图像数据。通过活体检测模块4判断摄像头采集的数据是否通过照片或者视频回放装置生成的作弊数据。若人脸识别结果相符，且活体检测证实该人脸非伪造作弊数据。系统正式确认该学员为有效学员。7、对于在指纹识别模块2和人脸识别模块3，未通过身份验证的学员，提供一种申诉的机制。用户单击位于显示屏5或输入模块13中的申诉按钮，培训继续进行，培训数据正常记录。与通过指纹和人脸检测的学员数据唯一不同的是，增加了一下需要远程人工审核确认的标志。数据上传到远程管理端后，管理端将提取该类数据供工作人员人工审核确认，审核通过的数据，将添加到用户培训记录档案中，未通过审核的数据，默认保留设定的天数后，自动清理。审核结果将通过网络反馈到车载终端。8、车辆位置坐标数据不变化或者车速传感器数据不变化，累计达到规定时间，或者学员主动退出培训。培训结束，系统将培训数据(开始结束时间、车辆位置坐标数据、人脸识别过程中采集的图像数据等信息记录到本地学生档案中)，根据系统设置，该数据可以及时或者定时上传到远程管理端，供远程管理端用户审核或者抽查。本发明防作弊驾驶员培训仪主要通过如下方式防作弊:
1、通过IC卡刷卡从本地或者远程管理端学员信息，通过指纹识别，初步判断当前持卡人是否为学员本人。IC卡身份验证未通过，则直接结束培训。2、通过车辆位置坐标数据变化情况和车速传感器信号变化情况，综合判断目前驾驶员车辆是否处于运动状态，可有效防止驾校通过购买信号发生器来模拟车速传感器信号作弊。3、车辆处于运动状态时，系统开始记录培训学时和里程信息，以及GPS轨迹数据。该信息的有效性需要进一步判断。4、车辆处于运行状态时，系统随机选取时间，通过摄像头采集主驾驶位置的图像数据，并进行人脸检测定位图像中的人脸位置，并提取去除背景后的人脸图像，进而进行人脸识别，判断是否为IC卡持卡人的人脸图像数据。活体检测模块，判断摄像头采集的数据是否通过照片或者视频回放装置生成的作弊数据。若人脸识别结果相符，且活体检测证实该人脸非伪造作弊数据。系统正式确认该学员为有效学员。5、车辆位置坐标数据不变化或者车速传感器数据不变化，累计达到规定时间，或者学员主动退出培训。培训结束，系统将培训数据(开始结束时间、车辆位置坐标数据、图像数据等信息记录到本地学生档案中)，根据系统设置，该数据可以及时或者定时上传到远程
管理端。6、对于指纹识别和人脸识别过程中，未通过身份验证的学员，提供一种申诉的机制。用户单击申诉按钮，培训继续进行，培训数据正常记录。与通过指纹和人脸检测的学员数据唯一不同的是，增加了一下需要远程人工审核确认的标志。数据上传到远程管理端后，管理端将提取该类数据供工作人员人工审核确认，审核通过的数据，将添加到用户培训记录档案中，未通过审核的数据，默认保留设定的天数后，自动清理。审核结果将通过网络反馈到车载终端。
权利要求
1.一种防作弊驾驶员培训仪，其特征在于:它包括车载终端，车载终端中的中央处理器(6)分别连接定位模块(I)、指纹识别模块(2)、人脸识别模块(3)、活体检测模块(4)、身份识别模块(12)及存储器(9)，中央处理器(6)通过无线通信模块(7)连接驾驶员培训监管系统(8 )。
2.如权利要求1所述的防作弊驾驶员培训仪，其特征在于:所述的中央处理器(6)连接输入模块(13)。
3.如权利要求1或2所述的防作弊驾驶员培训仪，其特征在于:所述的中央处理器(6)连接显示屏(5)。
4.如权利要求1所述的防作弊驾驶员培训仪，其特征在于:所述的中央处理器(6)连接语音提示模块(10)。
5.如权利要求1所述的防作弊驾驶员培训仪，其特征在于:所述的中央处理器(6)连接车速传感器(11)。
6.如权利要求2所述的防作弊驾驶员培训仪，其特征在于:所述的输入模块(13)为触摸控制屏或按键或键盘。
7.如权利要求1所述的防作弊驾驶员培训仪，其特征在于:所述的人脸识别模块(3)中包含设于车辆驾驶员座位前方的摄像头。
8.如权利要求1或2或4或5所述的防作弊驾驶员培训仪，其特征在于:所述的中央处理器(6)为x86架构芯片、ARM架构芯片或DSP芯片。
9.如权利要求1所述的防作弊驾驶员培训仪，其特征在于:所述的身份识别模块(12)是IC卡读卡器或者RFID读写器或条形码读写器。
全文摘要
本发明涉及车载装置，特别是一种自动识别与人工干预相结合的防作弊驾驶员培训记录装置。它的中央处理器分别连接定位模块、指纹识别模块、人脸识别模块、活体检测模块、身份识别模块及存储器，中央处理器通过无线通信模块连接驾驶员培训监管系统。本发明防作弊驾驶员培训仪能有效杜绝机动车驾驶员培训中各类作弊问题，确保培训质量，加强对机动车驾驶员培训的有效监控。
文档编号G07C5/00GK103106703SQ201310010790
公开日2013年5月15日 申请日期2013年1月14日 优先权日2013年1月14日
发明者张平 申请人:张平