基于人臉識別技術(shù)的考勤簽到系統(tǒng)

曹光輝

摘要：在信息化時代，非接觸式交流已逐漸成為一種新的主流趨勢，尤其是以高校，公司等為代表的團(tuán)體迫切需要具有多樣化、個性化，快速化的技術(shù)和手段。因此，結(jié)合前沿的識別技術(shù)來提取人臉特征，設(shè)計完成了基于人臉識別技術(shù)的簽到考勤管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)以簽到考勤管理為核心，滿足高校和公司對人員考勤的基本需要，同時，通過對考勤數(shù)據(jù)進(jìn)行二次整理和分析，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)可視化，考勤監(jiān)督，打卡提醒等特色功能。系統(tǒng)在使用環(huán)境要求盡可能低的情況下，具有運(yùn)行穩(wěn)定、操作簡單等優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：人臉識別;系統(tǒng)設(shè)計;簽到考勤管理

中圖分類號：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）10-0181-02

1實(shí)現(xiàn)背景

1.1人臉識別技術(shù)背景

人臉識別是基于人的面部特征信息進(jìn)行身份標(biāo)識的一種生物識別技術(shù)，也稱人像識別，面部識別。通常是指構(gòu)建實(shí)現(xiàn)面部識別系統(tǒng)的一系列技術(shù)的總稱，包括人臉圖像采集，人臉定位，人臉識別處理，身份確認(rèn)和身份查找等。具有非接觸性，非強(qiáng)制性，并發(fā)性，視覺特性，操作簡單，結(jié)果直觀，隱蔽性的特點(diǎn)，常被應(yīng)用于門禁、攝像監(jiān)視、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用等方面。

1.2基本識別方法和算法

當(dāng)下，人臉識別的技術(shù)和方法很多，其中主要的人臉識別方法有：幾何特征的人臉識別、基于特征臉（PCA）的人臉識別、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的人臉識別、彈性圖匹配的人臉識別、線段Hausdorff距離（LHD）的人臉識別和支持向量機(jī)（SVM）的人臉識別等方法。

2系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)

2.1硬件框架

在整個系統(tǒng)框架中，硬件框架是主要的支撐系統(tǒng)，無論是系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)運(yùn)行、數(shù)據(jù)的采集處理，還是信息的反饋，都需要硬件設(shè)備作為強(qiáng)大的支撐條件。而在硬件框架中，Pc機(jī)和攝像傳感設(shè)備最為關(guān)鍵：作為系統(tǒng)的核心，PC通過與其他硬件設(shè)備連接獲取實(shí)時的圖像數(shù)據(jù)信息，進(jìn)行圖像預(yù)處理、人臉檢測與定位、人臉比對等操作，及時將圖像的處理結(jié)果進(jìn)行反饋，保證系統(tǒng)相應(yīng)功能的實(shí)現(xiàn)，并與數(shù)據(jù)庫連接保證數(shù)據(jù)及時的更新和存儲;除此之外，還需要攝像頭和相應(yīng)的電路板等一系列設(shè)備，攝像頭用來進(jìn)行面部圖像的識別確定，通過電路傳輸設(shè)備傳輸給Pc機(jī)，經(jīng)處理后反饋結(jié)果給相應(yīng)的設(shè)備。

2.2軟件框架

在軟件系統(tǒng)中，系統(tǒng)可大致分為設(shè)備狀態(tài)控制和數(shù)據(jù)信息處理分析兩方面。對于設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)控制，通過不同時刻的不同需求，進(jìn)行設(shè)備的狀態(tài)管理，包括設(shè)備休眠和運(yùn)行狀態(tài)的切換，數(shù)據(jù)處理更改等。對于數(shù)據(jù)信息的處理分析，當(dāng)初始圖像得到采集后，采用PCA算法進(jìn)行眉間距、鼻寬度、眼角間距、鼻尖到下巴長度等面部具體信息的獲取，實(shí)現(xiàn)對面部各類參數(shù)的記錄和分析，并與對應(yīng)的其他個人信息一起存儲在數(shù)據(jù)庫中。在系統(tǒng)實(shí)際工作運(yùn)行時，通過攝像頭進(jìn)行圖像獲取，利用計算程序得到人員的面部特征，實(shí)時與數(shù)據(jù)庫中的信息進(jìn)行對比，完成一次數(shù)據(jù)信息處理。

2.3通信框架

通信系統(tǒng)的主要功能是實(shí)時簽到考勤信息傳輸?shù)较到y(tǒng)管理員，為避免在某些時刻會產(chǎn)生大量的簽到考勤信息，造成并發(fā)數(shù)據(jù)量過于龐大，導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸延遲甚至錯誤，從而影響執(zhí)行效率，在軟件設(shè)計時，充分考慮時間，人員，環(huán)境，系統(tǒng)處理能力等各方面因素，對傳輸?shù)男畔⑦M(jìn)行相應(yīng)的控制。如對于有效正確的信息，進(jìn)行時間規(guī)定傳送，排隊(duì)處理，而對無效信息進(jìn)行自動放棄傳輸，以降低系統(tǒng)負(fù)載。

3系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)采用C/S架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)人臉圖像非接觸式的動態(tài)識別檢測及簽到考勤管理。對于系統(tǒng)主要包括：

1）個人身份數(shù)據(jù)信息的獲取和管理;

2）實(shí)時數(shù)據(jù)的實(shí)時傳輸、處理;

3）數(shù)據(jù)信息的處理反饋及可視化顯示;

41整體數(shù)據(jù)的安全性，完整性保證和維護(hù)更新。

在本系統(tǒng)中主要采用PCA算法進(jìn)行人臉識別，利用數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲，并設(shè)計各功能子系統(tǒng)，利用多個子系統(tǒng)間的相互合作實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的完整功能。

3.1人臉識別PCA算法

PCA人臉識別算法即主成分分析法，主要用特征向量對樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，將高維特征向量通過特征向量矩陣轉(zhuǎn)變?yōu)榈途S向量，由于通過PCA算法得到的新變量是不相關(guān)或正交的，因此僅損失了一些次要信息，保留主要信息，使誤差達(dá)到最小值，PCA算法廣泛應(yīng)用于人臉識別中提取特征值和數(shù)據(jù)降維，在有效識別人臉數(shù)據(jù)信息上具有不錯的效果。

3.2數(shù)據(jù)庫設(shè)計

作為系統(tǒng)的信息存儲中心，數(shù)據(jù)庫的設(shè)計至關(guān)重要，良好的數(shù)據(jù)庫設(shè)計是保證管理系統(tǒng)正常運(yùn)作的必備條件，當(dāng)前市場常用的數(shù)據(jù)庫有SQL Server、MySQL、Oracle等，在本系統(tǒng)中，使用開源MySQL，結(jié)合大量MySQL軟件是功能更加完善。

在數(shù)據(jù)庫中，需要管理的數(shù)據(jù)主要包括管理員信息和用戶個人信息兩部分。其余的數(shù)據(jù)信息都是通過對這兩部分信息進(jìn)行處理后擴(kuò)展得到的。

3.3子系統(tǒng)設(shè)計

1）管理員子系統(tǒng)：專門由管理員使用，初始數(shù)據(jù)的導(dǎo)人，后續(xù)數(shù)據(jù)信息的處理、更新、維護(hù)等事務(wù)，都需要管理員需要進(jìn)行操作，面對不同的情況做出相應(yīng)的反應(yīng)，保證系統(tǒng)日常工作的正常運(yùn)行。同時，管理員還需要負(fù)責(zé)對管理員本身個人信息的更新與管理。

2）數(shù)據(jù)信息管理子系統(tǒng)：數(shù)據(jù)信息對于系統(tǒng)來說是至關(guān)重要的，無論是管理員自身的信息，還是用戶使用者的信息，都需要實(shí)時進(jìn)行更新存儲。這個子系統(tǒng)專門用來進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的管理操作，一方面，對原有的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行定期維護(hù)更新，保證數(shù)據(jù)的正確性，安全性，另一方面，每天會產(chǎn)生大量的圖像等新的數(shù)據(jù)信息，需要與原有數(shù)據(jù)進(jìn)行比對等操作，確保數(shù)據(jù)的實(shí)時性，保證數(shù)據(jù)處理結(jié)果準(zhǔn)確無誤。

3）數(shù)據(jù)信息處理子系統(tǒng)：系統(tǒng)可采用分級處理模式，將信息根據(jù)不同的所屬分為不同層次結(jié)構(gòu)，每天產(chǎn)生的數(shù)據(jù)按層次進(jìn)行處理，層與層之間相互不影響，上層可查看下層的處理結(jié)果，保證數(shù)據(jù)處理的效率，確定處理結(jié)果能及時反饋。

4）數(shù)據(jù)可視化子系統(tǒng)：在對數(shù)據(jù)進(jìn)行二次處理后，將處理結(jié)果根據(jù)層次進(jìn)行各種形式的報表、圖文可視化操作與各種形式的報表、圖文提供的數(shù)據(jù)備份。該子系統(tǒng)可實(shí)際嵌套在數(shù)據(jù)信息管理子系統(tǒng)中，并提供外部接口，供外界設(shè)備調(diào)用。

4結(jié)束語

采用人臉識別簽到考勤改變了傳統(tǒng)人工檢驗(yàn)的做法，極大提高了組織效率和辦事能力，在基于人臉識別技術(shù)的考勤簽到系統(tǒng)中，采用PCA算法的人臉識別技術(shù)為核心，將軟件系統(tǒng)，硬件系統(tǒng)，通信系統(tǒng)相結(jié)合，保證系統(tǒng)整體工作的正常運(yùn)行，在保證圖像數(shù)據(jù)識別率的前提下有較高的實(shí)時性，穩(wěn)定性，有效地滿足簽到考勤工作的需要。