動態跟蹤雙目人臉識別系統在學生宿舍考勤管理中的應用

韋韓

【摘要】文章通過實證分析方法，首先介紹了動態跟蹤雙目人臉識別技術，再針對學生宿舍考勤管理中利用動態跟蹤雙目人臉識別系統的需求及可行性分析，設計動態跟蹤雙目人臉識別系統，提出動態跟蹤雙目人臉識別系統在學生宿舍考勤管理中的應用，要注意系統功能模塊設計，再論述動態跟蹤雙目人臉識別學生宿舍管理系統的實現。

【關鍵詞】動態跟蹤雙目人臉識別系統;學生宿舍;考勤管理

【基金項目】2018年度廣西高校中青年教師基礎能力提升項目“動態跟蹤雙目人臉識別系統在學生宿舍考勤管理中的應用”（項目編號：2018KY1172）。

隨著“信息化校園”的建設，安防產品在校園中的應用越來越廣泛，已成為信息化校園建設的一個主要部分。尤其是高校，面積大，建筑多，人群密度大，教職工與學生絕大多數都是寄宿形式。按區域來劃分，高校重點防范區域一般有教學區、生活區、公共區等，而作為生活區的宿舍（公寓）是安全防范管理的重中之重。使用高效、可靠的動態跟蹤雙目人臉識別系統解決傳統的學生宿舍管理中通過宿舍管理員進行人工管理產生的大量人力資源消耗，避免由于人工管理疏忽而產生的安全隱患以及其他宿舍（公寓）管理的問題，同時探究宿舍（公寓）考勤管理制度與學生宿舍（公寓）考勤管理平臺的合理互補模式。

一、動態跟蹤雙目人臉識別技術概述

所謂人臉識別，是指一種便利、可靠的身份認證方式，其在實踐應用中，采集人臉數據信息納入到數據庫當中，通過攝像頭捕捉到人臉信息后，予以圖像處理，完成特征值匹配。在指紋、掌紋、虹膜等生物特征中，人臉識別優勢突出。指紋存在可采集率問題，而人臉沒有該方面顧慮。通過對各類特征進行比較，人臉最大的特點是直接和友好，且此類識別技術不會對被識別者構成身體、安全等心理障礙。不僅如此，在此過程中還能夠識別出他人的面部表情等潛在信息。

人臉識別技術在智能識別過程中主要分為三個步驟[1]。

第一步是進行人臉的定位檢測采集。這一過程主要是對視頻和圖像中是否存在人臉進行搜索，如果確定存在人臉時將把人的面部從整個背景中采集出來。

第二步是進行人臉面部的特征處理。這一過程的主要目的是提取已經檢測到的人臉的主要特征信息，例如臉型、五官分布比例等，進行進一步的預處理。

第三步是進行人臉匹配與識別。這個部分是把提取到的面部特征信息與樣本庫中的人臉信息進行對比，最終確定圖像或視頻中出現的人臉的真實身份。20世紀90年代，人臉識別技術在各行業得到了廣泛推廣和應用，且成為人工智能不可或缺的一部分。

二、學生宿舍考勤管理中利用動態跟蹤雙目人臉識別系統的需求及可行性分析

1.現實需求

將人臉識別技術引入到公寓管理系統當中非常必要，由于學生基數較大，且流動性強，使用該系統能夠顯著提高公寓管理有效性。同時，學校在此投入的資金并不多，便可實現對系統的設計與實現，正式投入到實踐當中，后期維護成本不高，能夠為高校節省更多成本，提高系統運行的有效性。最為關鍵的是，互聯網時代下，高校管理朝著系統化、現代化趨勢發展，設計一套公寓管理系統，能夠與高校其他工作聯系到一起，實現統籌管理目標，形成聯動管理效應，從而促進高校健康發展，更好地順應社會發展趨勢。

2.功能需求分析

人臉識別系統的最主要功能是要能識別出人臉。首先需要通過攝像頭拍照獲得原始的人臉圖片，其次對該圖片數據進行預處理，再次需要通過人臉檢測定位以及特征提取對提取到的人臉特征進行存儲，最后將待識別的人臉進行判別輸出。

3.系統軟件硬件需求分析

動態跟蹤雙目人臉識別系統在能完成基本的人臉識別功能的同時，保證一定的識別準確率和識別效率，而且可以方便對人臉圖像進行增加、刪除操作。對開發環境的需求分析，首先是硬件環境，具有可靠性、安全性以及可用性，能夠滿足個人學習與設計的需求。其次是軟件環境，能夠滿足該系統的可靠性、可用性以及安全性的需求，配置有操作系統，系統中并配有高級程序語言處理軟件，如VS2010。

4.可行性分析

首先，技術可行性。宿舍點名系統是一個數量管理與查詢功能相結合的系統，當前相關技術研究已較為成熟，并且信息技術的快速發展也給系統的構建提供了良好性能的硬件、運行軟件的編譯平臺和其他相應所需條件。其次，經濟可行性。本設計所提及的基于人臉識別。宿舍點名管理系統具備了相應的信息化處理設施，并且擁有支持本軟件系統的編譯環境。宿舍點名管理系統的軟件開發中投入資金不高，所以經濟方面能夠接受。再次，安全性保障。目前學生宿舍管理系統需要具有一定的攻防能力，以確保學生宿舍管理系統的安全性。

三、動態跟蹤雙目人臉識別系統在學生宿舍考勤管理中的應用

1.系統功能模塊設計

人臉識別學生宿舍管理系統主要分為以下幾個功能模塊。（1）人臉管理模塊，主要包括人臉錄入、人臉更新、人臉刪除、人臉檢索。（2）安全防護模塊，主要包括登錄系統、退出系統、數據備份、數據恢復。（3）考勤統計管理模塊：班級考勤記錄、月份考勤記錄、統計報表。（4）系統設置管理模塊：用戶信息管理、考勤時間設置、識別精度設置等。

2.動態跟蹤雙目人臉識別學生宿舍管理系統的實現

在設計管理時，要注意如下幾項原則。一是模塊化。在決策系統上增加基礎功能，對各功能進行模塊化處理，既保證模塊獨立性，又能夠為各模塊之間搭建橋梁。二是標準化。系統設計要確定標準化接口、組件，為系統新功能的拓展和對接做好準備。三是兼容性。設計的系統要確保能夠在多種操作系統下穩定運行。此外，還要注意開放性、拓展性等原則。

首先，通過人臉庫管理設計，設置姓名、性別、身份證、學號、院系、專業、班級、聯系電話等個人信息項，查詢條件設置學生和教師，以及上述提及的幾項，輸入信息即可查詢到具體某個學生。

其次，考勤管理設計。比前者多了幾個項目，可以查詢到學生的樓棟、宿舍號、識別時間、識別通道，在考勤管理中可統計學生的出勤率，并形成圖標，結果一目了然。用戶在登錄后能夠快速找到自己需要的功能，做到一目了然，界面友好。通過界面能夠直接看到學生的考勤情況，及時對未歸宿學生情況進行調查，確保學生安全。每年，高校都會有一批學生畢業，在系統中設置新增、修改用戶信息模塊，能夠及時更新學生信息，同時可以設置某一時間段，將此作為考勤時間范圍，如學生在某時打卡并進入宿舍，在某時打卡出去，通過人臉識別來嚴格控制學生的考勤。

再次，短信平臺，里面有所有學生的聯系方式，可短信群發通知他們。考勤管理應實現短信通知的功能，支持將設備狀態和考勤結果發送到不同的手機。短信的發送必須獲得網絡運營商的支持，購買網絡通信有限公司所開發的第三方短信平臺的服務，系統通過Web service來實現對其接口的調用。本模塊主要完成短信發送所需參數的獲取和設置，并完成短信的自動發送。

四、結語

根據上文所述，隨著我國高校擴招趨勢不斷加強，高校學生人數與日俱增，學生公寓管理作為高校日常工作的一部分，其管理水平直接決定著高校正常教學秩序，也是提高學生公寓安全性的重要因素。以往，高校公寓管理單純依靠工作人員，存在很多不足之處，存在很多潛在危險。為此，本文引入人臉識別技術，將其與門禁系統有機整合到一起，設計一套安全性、智能型的門禁系統，通過對不同情況下人臉的有效識別，能夠實現對學生的全面管理，減少并消除危險，從而滿足高校學生公寓門禁管理需求，促進高校不斷發展。

【參考文獻】

葉芳荃.基于人臉識別技術的門禁系統分析[J].科技展望，2017（16）：108-109.

肖振球，陳旭東，曾文華.基于分塊SIFT和GMM 的人臉識別方法[J].湘潭大學自然科學學報，2017，39（02）：90-95.

成偉.基于人臉識別學生宿舍管理系統設計[D].成都：電子科技大學，2016.