基于人臉識別技術(shù)的入館教育系統(tǒng)分析與設(shè)計

徐磊

【摘 要】傳統(tǒng)的新生入館教育方式主要有集中授課培訓(xùn)、發(fā)放手冊、實地參觀等。這些方式雖然在某種程度上具有一定的優(yōu)勢，但由于新生數(shù)量多、時間安排緊迫以及新生讀者沒有自學(xué)壓力等原因，導(dǎo)致其培訓(xùn)效果欠佳，具有一定的局限性。近年來，隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，部分高校圖書館將 “在線考試系統(tǒng)”引入到新生入館教育中，新生讀者必須通過系統(tǒng)學(xué)習(xí)圖書館的入門知識，參加考試并達到一定分?jǐn)?shù)后才能開通借閱權(quán)限。現(xiàn)有的新生入館教育系統(tǒng)方式很多，各高校圖書館采用的模式不同，本文在實踐的基礎(chǔ)上，加入了人臉識別模塊，改進了考試系統(tǒng)的部分弊端。

【關(guān)鍵詞】入館教育；人臉識別；入館教育系統(tǒng)

中圖分類號：TP391 文獻標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）36-0118-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.36.050

Analysis and Design of Library Entry Education System Based on Face Recognition Technology

XU Lei

（Suzhou Institute of Technology， Jiangsu University of Science And Technology， Zhangjiagang Suzhou 215600， China）

【Abstract】The traditional ways of freshmens admission education are mainly concentrated teaching and training， Handbook distribution， field visits and so on. Although these methods have certain advantages to some extent， due to the large number of new students， the urgent time arrangement and the lack of self-study pressure of new readers， the training effect is not good and has certain limitations. In recent years， with the rapid development of information technology， some university libraries have introduced “online examination system” into freshmen's library entry education. Freshmen must learn the introduction knowledge of the library through the system， participate in the examination and reach a certain score before opening the right to borrow. There are many ways for freshmen to enter the library education system. Different University Libraries adopt different modes. On the basis of practice， this paper adds face recognition module， which improves some drawbacks of the examination system.

【Key words】Pre Library Education； Face recognition； Pre library education system

0 引言

每年大學(xué)新生入校時，高校圖書館的重點工作之一，就是進行館前培訓(xùn)，館前培訓(xùn)也稱入館教育。通過培訓(xùn)，大學(xué)新生可以快速了解本校圖書館的樓層分布、職能機構(gòu)、館藏分布、借閱規(guī)則等信息；掌握書目檢索系統(tǒng)和圖書館數(shù)字資源的使用；培養(yǎng)信息意識，提高自主學(xué)習(xí)能力。以筆者所在高校圖書館為例，圖書館建筑結(jié)構(gòu)特殊，館藏資源分布不集中，只有通過入館教育，新生才能在短時間內(nèi)了解整個圖書館的分布與運行，既方便讀者對圖書館的利用，也方便圖書管理員的日常工作。因此，入館教育有非常重要的作用。

1 入館教育模式

隨著技術(shù)的發(fā)展，入館教育模式經(jīng)歷了四個階段，每個階段的培訓(xùn)各有利弊，具體如下：第一階段，資料介紹；

現(xiàn)代圖書館服務(wù)豐富，僅僅依靠發(fā)放資料，很難介紹全面和具體。該方式不符合時代特點，缺乏吸引力，內(nèi)容枯燥，缺乏交流，沒有交互性。

第二階段，參觀圖書館；

圖書館館員帶領(lǐng)新生做實地參觀并做現(xiàn)場講解，這種方法雖然直觀，但是影響圖書館的正常工作秩序。

第三階段，分批授課；

館員運用 PPT 講授為主，由于新生入館教育的時間安排，能夠講授的內(nèi)容有限，講授過程如蜻蜓點水，很難調(diào)動起學(xué)生的積極性。

第四階段，入館教育系統(tǒng)。

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，入館教育系統(tǒng)是比較常用的培訓(xùn)方式。作為可交互的新型培訓(xùn)方式，該方式提供了很好的使用體驗。目前，比較常用的入館教育系統(tǒng)有：測驗式系統(tǒng)；視頻式系統(tǒng)；視頻加測驗式系統(tǒng)。通過分析現(xiàn)有的入館教育系統(tǒng)，結(jié)合本校入館教育培訓(xùn)過程中實際使用的效果，本文提出了一種基于人臉識別技術(shù)的入館教育系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)分析與設(shè)計

2.1 系統(tǒng)分析

本系統(tǒng)包含兩個部分：前臺學(xué)生考試系統(tǒng)；后臺管理系統(tǒng)。（1）前臺考試系統(tǒng)通過學(xué)號和人臉識別系統(tǒng)登錄，如果是本人，則進入學(xué)習(xí)考試系統(tǒng)。否則返回登錄界面，重新認(rèn)證登錄。登錄系統(tǒng)后進行視頻學(xué)習(xí)和答題，視頻學(xué)習(xí)包含：圖書館結(jié)構(gòu)介紹、文獻資源館藏分布、圖書借閱流程、電子閱覽室使用、期刊閱覽室使用。通過視頻學(xué)習(xí)每一部分知識，學(xué)習(xí)完成后進行答題，答題結(jié)束提交，如果題目全部正確，則提交結(jié)束，如果有錯誤，則返回正確答案，讀者通過閱讀正確答案，重新答題，直到提交題目全部正確，考試結(jié)束。（2）后臺管理系統(tǒng)包含考試數(shù)據(jù)庫、考生數(shù)據(jù)庫、管理員數(shù)據(jù)庫。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示：

2.2 系統(tǒng)流程

2.2.1 人臉獲取

人臉獲取自動確定人臉關(guān)鍵點的位置，比如：眼角、鼻尖、嘴角等。本系統(tǒng)采用基于深度初始化網(wǎng)絡(luò)的人臉檢測算法，該算法能夠有效克服人臉初始位置、表情因素等對系統(tǒng)檢測的影響。從而得到各關(guān)鍵點的準(zhǔn)確位置。

2.2.2 人臉特征

人臉特征受到各種條件的限制，比如：光照、姿態(tài)、臉部表情等等。為了減小差別，提高待匹配人臉和數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的符合度，降低差異，本系統(tǒng)還原良好光照、面部正面和毫無表情的人臉，通過獲取高層語義特征表達，提升待選人臉特征的彼此區(qū)分性，促使待選人臉，即同一個人在不同光照、位置、表情等多尺度信息具有更高的相似性。

2.2.3 特征比對

人臉識別系統(tǒng)將人臉映射到同一個特征空間進行比較，因為進行人臉識別的時候，場景、光照等條件不同，映射到同一個特征空間后，可以保證同一個人臉特征表達有更高的相似性，不同人臉特征相似性分?jǐn)?shù)更低

2.3 數(shù)據(jù)流程

（1）系統(tǒng)需求分析：規(guī)劃好初步的頁面布局，以及實現(xiàn)的功能，數(shù)據(jù)庫涉及到的數(shù)據(jù)。

（2）系統(tǒng)建模：對整理出的功能點和需求，參考類似系統(tǒng)進行系統(tǒng)建模并提交相關(guān)人員評估，根據(jù)評估結(jié)果進行改進，直至得到廣泛認(rèn)同的系統(tǒng)模型，如圖4。

（3）編碼實現(xiàn)：完成程序中各個頁面的布局、邏輯和相關(guān)的功能，以及數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)訪問，添置，修改，查詢的基礎(chǔ)功能和對接java后臺服務(wù)器實現(xiàn)數(shù)據(jù)的真確連接與輸出。

（4）系統(tǒng)性測試：初步在開發(fā)者電腦中發(fā)布，其他開發(fā)人員通過局域網(wǎng)訪問，嘗試各個功能與數(shù)據(jù)實現(xiàn)，是否存在異常。

（5）功能拓展：在項目實現(xiàn)的基礎(chǔ)上，嘗試添加新的功能，包括文化交流與留言的實現(xiàn)。

2.4 入館教育系統(tǒng)實現(xiàn)的功能：

（1）人臉識別登錄：所屬江科大全體學(xué)生和已經(jīng)授權(quán)的管理員均可實行登錄。

（2）觀看視頻以及答題分?jǐn)?shù)回傳：已經(jīng)開戶的用戶可以到系統(tǒng)中進行相應(yīng)的視頻答題和答題分?jǐn)?shù)的顯示與回傳。

（3）管理員增加學(xué)生數(shù)據(jù)：已經(jīng)具備管理員權(quán)限的用戶可以對學(xué)生信息增加工作。

（4）管理員修改學(xué)生數(shù)據(jù)：管理員修改數(shù)據(jù)出錯（待解決）。

（5）管理員刪除學(xué)生數(shù)據(jù)：已經(jīng)具備管理員權(quán)限的用戶可以對學(xué)生信息刪除工作。

2.5 界面設(shè)計

（1）登錄界面

登錄網(wǎng)站后會進入項目的首頁，左側(cè)為本系統(tǒng)簡介，右側(cè)登錄時默認(rèn)為學(xué)生界面，當(dāng)點擊管理員登錄時進入管理員登錄界面。如圖5：登錄界面。

（2）管理員界面：

管理員登錄后，點擊專業(yè)信息查詢按鈕可在此界面實現(xiàn)對各個專業(yè)完成情況的統(tǒng)計，包括專業(yè)總?cè)藬?shù)，完成人數(shù)，點擊添加按鈕可以實現(xiàn)對學(xué)生信息的添加，當(dāng)點擊刪除按鈕可以刪除該同學(xué)信息。如圖6：管理員界面。如圖6：管理員界面。

（3）學(xué)生界面：

學(xué)生登陸成功后會跳轉(zhuǎn)到此界面，學(xué)生在此頁面可以看到個人信息，完成視頻情況，以及未完成情況。同時點擊視頻播放按鈕跳轉(zhuǎn)到播放界面。如圖7：學(xué)生界面。

（4）播放與答題界面：

當(dāng)點擊學(xué)生界面的視頻播放按鈕時候跳轉(zhuǎn)到此頁面，學(xué)生看完視頻即可點擊答題按鈕，下方會出現(xiàn)答題界面。如圖8：播放與答題界面。

（5）提交界面：

點擊答題界面的提交按鈕會跳轉(zhuǎn)到此頁面，點擊此頁面的查詢結(jié)果，可查詢到正確答案，以及學(xué)生答題結(jié)果以及得分情況。如圖9：提交界面。

2.6 數(shù)據(jù)庫

（1）實現(xiàn)管理員對完成情況的修改與刪除（如圖10）：

3 研究結(jié)論與展望

3.1 結(jié)論

（1）人臉識別登錄系統(tǒng)：杜絕了同學(xué)替考的可能性。

（2）可視化視頻界面與答題界面相結(jié)合：實現(xiàn)傳統(tǒng)教育模式的轉(zhuǎn)變。

（3）便捷高效：登錄該服務(wù)系統(tǒng)即可實現(xiàn)視頻與答題，管理員可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的查看與修改。無需進行教育中的教室占用，師資的分配。

（4）良好的推廣前景：適用于廣大的圖書館，只需添加新的題庫以及視頻內(nèi)容即可實現(xiàn)，不同圖書館的使用。

（5）實用性強：不僅適合于館前教育（下轉(zhuǎn)第95頁）（上接第120頁）的培訓(xùn)工作，還可以應(yīng)用于公司的入門考試系統(tǒng)，以及學(xué)生網(wǎng)課的受教工作。

3.2 展望

（1）現(xiàn)有系統(tǒng)的可靠性控制不夠嚴(yán)密，很多控制是通過頁面控制實現(xiàn)的，如果頁面控制失效，可以向數(shù)據(jù)庫插入數(shù)據(jù)u，引發(fā)錯誤。

（2）現(xiàn)有系統(tǒng)的容錯性不高，如果系統(tǒng)出現(xiàn)錯誤，返回錯誤類型為找不到頁面錯誤，無法回復(fù)到出錯前的狀態(tài)。

本文在基于人臉識別算法的基礎(chǔ)上，將其應(yīng)用到新生入館教育系統(tǒng)中，實現(xiàn)了在館前教育的自動培訓(xùn)、考試，降低成本，在實際應(yīng)用中獲得了良好的效果。同時，本文作者也發(fā)現(xiàn)了許多的問題與不足。因此，需要在今后的學(xué)習(xí)工作中對于該方向進行深入研究，以提高和改進本設(shè)計的性能。

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