一种基于二维码与人脸识别的课堂签到管理设备的制作方法

本实用新型涉及电器，特别是一种基于二维码与人脸识别的

课堂签到管理设备。

背景技术：

为了维护正常的教学秩序，提高教学质量，课堂考勤是一个至关重要的环节。传统的课堂考勤是通过花名册点名或即时签到等方式进行，这种方式在学生人数较多的情况下太过耗时，而且由于点名代喊或代签等情况时有发生，往往使得考勤结果很不准确。

随着计算机和无线通信技术的发展，出现了基于射频识别、虹膜识别等技术的考勤方法，在一定程度上提高了考勤效率。但是这些方法应用到校园系统中需要较多的特殊硬件设备支出成本，学校无法承受。同时其本身也存在一些问题，例如，学生可能出现签到后中途离开的现象；基于射频识别的考勤系统无法完全杜绝一人拿多张射频卡帮他人签到的情况等。

鉴于上述问题，迫切需要寻求一种经济、高效、准确的考勤方法，来维护正常的教学秩序。

技术实现要素：

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本实用新型之目的就是提供一种基于二维码与人脸识别的课堂签到管理设备，可有效解决学生考勤，维护正常的教学秩序问题。

本实用新型解决的技术方案是，包括教师终端、移动终端和签到服务器，移动终端经无线网络与签到服务器相连，签到服务器经无线网络与教师终端相连，移动终端经无线网络发送信息到签到服务器，签到服务器经无线网络把考勤结果发送至教师终端，所述教师终端包括二维码生成器、用于显示二维码的显示器和用于显示考勤情况的显示器，二维码生成器经无线网络与用于显示二维码的显示器相连，二维码生成器、显示考勤情况的显示器经无线网络与签到服务器相连，所述移动终端包括机体和机体内的二维码扫描器、定位器、人脸识别器和第一通讯器，机体前部装有显示屏和摄像头，摄像头和二维码扫描器相连，第一通讯器分别和二维码扫描器、定位器、人脸识别器相连，所述的签到服务器包括向量存储器（公知技术，如：2012年在全国抗恶劣环境计算机第二十二届学术年会上发表的向量存储器的参数化设计与验证研究中给出的向量存储器）、数据库、图像匹配器、第二通讯器和用于考勤情况的生成器，第二通讯器与向量存储器、数据库、图像匹配器、用于考勤情况的生成器、用于显示二维码的显示器和第一通讯器相连。

本实用新型以手机（特别是智能手机）为载体，极大地节省了硬件投入，只需要用手机现场扫描动态二维码，再通过人脸识别即可实现考勤签到，不仅有效的降低了考勤的成本，而且使得日常考勤更加高效准确，具有很强的实际应用价值。

附图说明

图1为本实用新型的结构框式图；

图2为本实用新型教师终端的框式图；

图3为本实用新型移动终端外部结构主视图；

图4为本实用新型移动终端电器部件框式图；

图5为本实用新型签到服务器框式图；

图6为本实用新型的工作状态流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细说明：

由图1-图5所示，本实用新型包括教师终端1、移动终端2和签到服务器3，移动终端2经无线网络与签到服务器3相连，签到服务器3经无线网络与教师终端1相连，移动终端2经无线网络发送信息到签到服务器3，签到服务器3经无线网络把考勤结果发送至教师终端1，所述教师终端1包括二维码生成器1-1、用于显示二维码的显示器1-2和用于显示考勤情况的显示器1-3，二维码生成器1-1经无线网络与用于显示二维码的显示器1-2相连，二维码生成器1-1、显示考勤情况的显示器1-3经无线网络与签到服务器3相连，所述移动终端2包括机体2-1和机体2-1内的二维码扫描器2-4、定位器2-5、人脸识别器2-6和第一通讯器2-7，机体2-1前部装有显示屏2-3和摄像头2-2，摄像头2-2和二维码扫描器2-4相连，第一通讯器2-7分别和二维码扫描器2-4、定位器2-5、人脸识别器2-6相连，所述的签到服务器3包括向量存储器3-1、数据库3-2、图像匹配器3-3、第二通讯器3-4和用于考勤情况的生成器3-5，第二通讯器3-4与向量存储器3-1、数据库3-2、图像匹配器3-3、用于考勤情况的生成器3-5、用于显示二维码的显示器1-2和第一通讯器2-7相连。

所述的用于显示二维码的显示器1-2为教室中固定的显示屏幕、电脑或手机。

所述的显示屏幕为彩色触摸式显示屏幕，用于进行人脸识别显示。

所述的摄像头2-2为像素大于或等于200万的CMOS摄像装置，用于人像采集。

所述的第一通讯器2-7为3G/4G/WiFi无线通讯器。

所述的数据库3-2包括学生图像数据库、学生基本信息数据库和用于保存课堂签到记录的数据库，其中所述的学生图像数据库包括图像数据库和图像特征库，所述图像数据库中要对面部特征进行提取和标引等有序化处理，并存储图像，所述图像特征库存储图像面部特征的面纹编码，用于进行人脸识别的人像照片与人脸识别专用特征数据；学生基本信息数据库包括课表信息、教师信息以及学生信息关系表，课表信息表包括：课程名称、上课地点、每节课的开始时间和结束时间；教师信息表包括教师名字以及对应的课程表；学生信息表包括学生姓名、学号、图像以及对应的选课信息；课堂签到记录的数据库中保存有学生课堂的签到记录，可根据教师的需求自动统计并导出考勤记录。

所述的移动终端2还可为手机。

所述手机为智能手机。

在上述部件中，二维码生成器根据每节课的课堂信息生成不同的动态二维码。

二维码显示器通过投影仪把二维码投影到投影幕布上。

考勤显示器用于显示学生的考勤记录，供教师即时查看。

二维码扫描器用于移动终端扫描屏幕显示的二维码，来获取该二维码信息。

定位模块用于定位移动终端的扫码位置。

摄像头用于（高质量）人像的采集；显示屏幕采用彩色显示屏幕，用于人脸识别结果的显示。

人脸识别器用于对图像的处理，包括人脸图像特征提取、存储等，经处理的人脸图像通过无线网络发送签到服务器进行比对识别。

向量存储器使用时采用特征向量或面纹模板两种算法；所述特征向量法是先确定眼虹膜、鼻翼、嘴角等面像五官轮廓的大小、位置、距离等属性，然后再计算出它们的几何特征量，这些特征量形成一描述该面部的特征向量；所述面纹模板法是在库中存贮若干标准面像模板或面像器官模板，在进行比对时，将采样面像所有像素与库中所有模板采用归一化相关量度量进行匹配。

图像匹配器用于判断人物图像信息在数据库中是否存在并执行图像匹配。

考勤生成器根据课堂签到记录的数据库中生成考勤报表，所述的第二通讯器把考勤结果发送至教师终端，实现教师对学生签到情况的了解，搞好教学管理。

申请人要指出的是，上述仅给出的是实施例，是用于说明本实用新型的具体实施方式，并不是用于限制本实用新型的保护范围，凡是采用等同替换或等效替换所作出的任何修改或改进，其本质与本实用新型的技术方案相同均属于本实用新型的保护范围。

本实用新型的工作情况如图6所示，教师终端用于生成并显示动态二维码，移动终端扫描所述二维码，识别成功后，签到服务器根据扫描二维码获取所述移动终端的位置信息，并与当前上课地点的位置信息相匹配，判断位置一致则自动进入人脸识别界面，学生通过智能手机自身的拍照功能（摄像头）对需要确认的人物进行面部特征拍摄，并把图片发送到签到服务器，签到服务器利用图像特征提取器将其与学生图像数据库中存贮的图像进行匹配比对处理，找出程度高的图片信息，若匹配成功，将其发送回手机用户，用于进行人物确认，确认完成后，则返回签到成功信息到移动终端并根据人脸信息确认后的签到时间来记录学生的签到时间，标记签到状态，保存记录于签到服务器中。若匹配失败，则返回签到失败信息，提示学生重新签到。

教师开始点名后，教师终端根据本次课堂信息生成动态二维码，通过教师终端的显示屏显示二维码图片。学生作为签到方，通过移动终端扫描所述二维码，二维码识别成功后，签到服务器根据扫描二维码获取所述移动终端的位置信息，并与存储在数据库中的当前上课地点的位置信息相匹配，如果当前上课的位置在A地，而移动终端的位置信息则显示在B地，由于二者位置不一致，则可以据此判断出本次签到并不是学生在上课地点签到，将无法进行下一步操作，如果位置匹配成功，自动进入人脸识别界面。

学生通过智能手机自身的拍照功能（摄像头）对需要确认的人物进行面部特征拍摄，并把图片发送到签到服务器。签到服务器利用图像特征提取器将其与学生图像数据库中存贮的图像进行匹配比对处理，找出程度高的图片信息。若匹配成功，根据图像匹配结果查找与其对应的学生的学号及姓名，将其一起发送回手机用户确认，确定本次签到的学生信息。移动终端确认信息无误后，发送确认签到信息到签到服务器，签到服务器返回签到成功信息到移动终端以及生成课堂签到记录保存于签到服务器中。若匹配失败，则返回签到失败信息到移动终端，学生可以再重新操作一次课堂签到。通过扫描二维码及根据扫描二维码获取所述移动终端的位置信息，并结合人脸识别实现课堂签到，由此确定签到结果为学生本人签到且是在上课地点完成，杜绝复制二维码代签的情况。

课堂签到是否成功可在移动终端上显示。如果签到成功了，将提示：张三（学生姓名）,签到成功；如果签到失败了，将提示：未找到匹配信息，请重新签到。

签到服务器根据人脸信息确认后的签到时间来记录学生的签到时间，并设置迟到时间（如：开始上课10分钟内）。若在所述迟到时间之前检测到所述移动终端的确认签到结果，则将该签到服务器对应的学生签到状态标记为已到；若在所述迟到时间内检测到所述签到服务器的确认签到结果，则将该移动终端对应的学生签到状态标记为迟到；若超过所述迟到时间仍未检测到所述移动终端的确认签到结果，则将该移动终端对应的学生签到状态标记为旷课。如果教师想要导出考勤记录，则签到服务器根据教师的需求自动统计并导出EXCE考勤表。