一种基于人脸识别技术的课堂签到装置及其系统

技术领域

本发明一种基于人脸识别技术的课堂签到装置及其系统涉及一种通过人脸识别进行课堂签到的装置及系统，属于课堂签到技术领域。

背景技术

课堂签到是在课堂教学中衡量学生课堂出勤情况的指标，也是评价学生学习情况的重要参考，目前国内学校一般采用人工点名或打卡机刷卡签到，然而人工点名签到耗费时间长，占用上课时间，打卡机刷卡签到数据不够真实，容易出现同学代签或签到成功后逃课的情况，通过人脸识别进行签到可以缩短签到时间，避免同学代签情况的发生，然而现有的人脸识别课堂签到系统仅在上课前进行签到打卡，无法避免学生签到成功后逃课的情况，签到数据不够真实，另外，现有的人脸识别课堂签到装置的摄像头容易沾染灰尘，使得摄像头识别度降低，影响签到使用。

公开号CN106228629B公开了一种基于人脸识别的课堂签到系统；控制单元将接收的学生脸部图像信息和信息存储单元中存储的上课学生的脸部图像信息进行匹配：若匹配成功，控制单元通过定位单元获取上述目标学生的实际位置，若目标学生的实际位置在预设范围内，控制单元即判定该目标学生签到成功；若目标学生的实际位置超出预设范围，控制单元即判定该目标学生签到失败；该系统通过人脸识别进行课堂签到，然而该系统仅在上课前对学生进行签到打卡，无法避免学生签到成功后逃课的情况。

公开号CN210573947U公开了一种人脸识别考勤装置，包括考勤机主体，所述考勤机主体的正面开设有安装槽，所述安装槽的底部固定连接有第一连接座，所述第一连接座，的内侧铰接有旋转板，所述旋转板的正面固定安装有人脸识别摄像头，所述旋转板的背面固定连接有第二连接座，所述第二连接座的内侧铰接有连接杆，所述连接杆远离第二连接座的一端铰接有第三连接座，所述考勤机主体的内底壁固定连接有空心杆，所述空心杆的内部穿插有和其螺纹连接的调节螺杆，该装置通过人脸识别进行考勤，然而该装置的摄像头容易沾染灰尘，降低摄像头识别度。

发明内容

为了改善上述情况，本发明一种基于人脸识别技术的课堂签到装置及其系统提供了一种通过在上课过程中对学生进行多次人脸识别，人脸匹配成功次数达到标准次数才能签到成功，防止学生中途逃课，同时通过向识别摄像头屏幕及其四周吹风形成气流防护幕，防止摄像头落灰影响识别度的课堂签到装置及系统。

本发明一种基于人脸识别技术的课堂签到装置是这样实现的：本发明一种基于人脸识别技术的课堂签到装置由安装组件和主体组件组成，

所述安装组件由安装板和安装孔组成，

安装板上开有安装孔，

优选的，所述安装板为矩形结构，

所述安装板上开有防滑纹，

所述主体组件由固定板、调节杆、限位板、中空通气筒、出气通槽、置放筒、中空连接板、识别摄像头防护壳、识别摄像头、滑槽、风扇和固定支架组成，

两个固定板一一对应置于安装板两侧，

优选的，所述固定板为长条状结构，

优选的，所述安装板位于固定板一端，所述安装板和固定板侧边相齐平，

固定板上开有滑槽，

优选的，所述滑槽为通槽结构，所述滑槽位于固定板另一端，

中空通气筒位于两个固定板之间，

所述中空通气筒侧壁对称置有两个调节杆，两个所述调节杆和两个滑槽一一对应，

所述调节杆一端和中空通气筒侧壁相连接，另一端穿过对应的滑槽和限位板相连接，

优选的，所述限位板和固定板相接触，

所述限位板上等距开有多个螺纹孔，

优选的，所述螺纹孔和固定板相对应，

中空通气筒内置有固定支架，

优选的，所述固定支架为十字形结构，

风扇置于固定支架上，

优选的，所述风扇位于中空通气筒中心线上，

优选的，所述中空通气筒筒口置有过滤网，

置放筒置于中空通气筒筒底外壁上，

优选的，所述置放筒中心线和中空通气筒中心线在同一条直线上，

置放筒侧壁沿周向等距置有多个中空连接板，

优选的，所述中空连接板为直角三角形结构，所述中空连接板一侧直角边和置放筒相连接，所述中空连接板另一侧直角边和中空通气筒相连接，且相连通，

所述中空连接板斜侧边上开有出气通槽，

优选的，所述出气通槽为腰形结构，所述出气通槽靠近中空连接板一侧直角边，

置放筒筒壁开有多个通气孔，多个所述通气孔和多个所述中空连接板一一对应，所述通气孔和对应中空连接板相连通，

优选的，所述通气孔为方形孔，

优选的，所述通气孔位于置放筒筒壁靠近筒底的位置，所述通气孔长度为置放筒高度的一半，所述通气槽的宽度从一端向另一端逐渐增加，

识别摄像头防护壳置于置放筒内，所述识别摄像头防护壳一端和置放筒筒口相齐平，所述识别摄像头防护壳内置有识别摄像头，

优选的，所述识别摄像头防护壳为圆柱形结构，所述识别摄像头防护壳的直径从一端向另一端逐渐增加；

优选的，所述识别摄像头防护壳和置放筒之间有空隙，所述识别摄像头防护壳和置放筒之间形成环形出气槽；

本发明还涉及利用一种基于人脸识别技术的课堂签到装置的课堂签到系统，包括课堂签到装置、数据管理云中心、边缘云、学生信息数据库和教师终端，所述课堂签到装置和数据管理云中心建立数据交互，所述边缘云和数据管理云中心建立数据交互，所述数据管理云中心和教师终端建立数据交互，所述学生信息数据库和边缘云建立信号交互，

所述学生信息数据库用于存储上课学生的身份信息，

优选的，所述上课学生的身份信息包括人脸图像信息、姓名、学号、专业和班级，

所述课堂签到装置中的识别摄像头在上课过程中多次对课堂全景图像进行采集，并将采集的课堂全景图像发送至数据管理中心，

优选的，所述采集可为每五分钟内进行一次课堂全景图像的采集，

所述数据管理云中心对课堂全景图像中的人脸区域进行识别，将课堂全景图像分割成多个人脸图像，并将多个人脸图像分组发送至多个边缘云，

所述多个边缘云同时将接收的人脸图像和学生信息数据库中的人脸图像信息进行匹配，并将人脸匹配成功的学生身份信息发送回数据管理云中心，

所述数据管理云中心将每次接收的人脸匹配成功的学生身份信息整理成人脸匹配成功名单，在课堂结束后对多个人脸匹配成功名单进行数据整合，统计出学生人脸匹配成功的次数，并根据学生人脸匹配成功的次数判定签到是否成功，

优选的，教师可根据学生外出接打电话或学生低头玩手机无法成功进行人脸识别的情况，确定学生签到成功的人脸匹配成功次数标准，若学生人脸匹配成功的次数达到标准次数，则视为签到成功，若学生人脸匹配成功的次数未达到标准次数，则视为签到失败；

所述数据管理中心将签到成功的学生身份信息整理成签到成功名单发送至教师终端；

本发明还涉及利用一种基于人脸识别技术的课堂签到系统的课堂签到方法，具体包括以下步骤：

1）课堂签到装置中的识别摄像头在上课过程中多次对课堂全景图像进行采集，并将采集的课堂全景图像发送至数据管理中心；

2）数据管理云中心对课堂全景图像中的人脸区域进行识别，将课堂全景图像分割成多个人脸图像，并将多个人脸图像分组发送至多个边缘云；

3）多个边缘云同时将接收的人脸图像和学生信息数据库中的人脸图像信息进行匹配，并将人脸匹配成功的学生身份信息发送回数据管理云中心；

4）数据管理云中心将每次接收的人脸匹配成功的学生身份信息整理成人脸匹配成功名单，在课堂结束后对多个人脸匹配成功名单进行数据整合，统计出学生人脸匹配成功的次数，并根据学生人脸匹配成功的次数判定签到是否成功；

5）数据管理中心将签到成功的学生身份信息整理成签到成功名单发送至教师终端。

有益效果。

一、能够通过在上课过程中对学生进行多次人脸识别，人脸匹配成功次数达到标准次数才能签到成功，防止学生中途逃课。

二、能够对识别摄像头屏幕及四周通风形成气流防护幕，防止落灰，影响识别度。

三、能够调节识别摄像头的高度和角度，使得识别摄像头的拍摄范围覆盖整个教室。

附图说明

图1为本发明一种基于人脸识别技术的课堂签到装置的立体结构图；

图2为本发明一种基于人脸识别技术的课堂签到装置的结构示意图，其仅仅展示了风扇处的结构；

图3为本发明一种基于人脸识别技术的课堂签到装置的立体结构图，其仅仅展示了限位板处的结构；

图4为本发明一种基于人脸识别技术的课堂签到装置的立体结构图，其仅仅展示了识别摄像头处的结构；

图5为本发明一种基于人脸识别技术的课堂签到系统的结构示意图；

图6为本发明一种基于人脸识别技术的课堂签到方法的流程图。

附图中

其中为：固定板（1），调节杆（2），限位板（3），中空通气筒（4），中空连接板（5），出气通槽（6），识别摄像头防护壳（7），置放筒（8），识别摄像头（9），滑槽（10），安装孔（11），安装板（12），风扇（13），固定支架(14)。

具体实施方式：

本发明一种基于人脸识别技术的课堂签到装置是这样实现的：本发明一种基于人脸识别技术的课堂签到装置由安装组件和主体组件组成，

所述安装组件由安装板（12）和安装孔（11）组成，

安装板（12）上开有安装孔（11），

优选的，所述安装板（12）为矩形结构，

所述安装板（12）上开有防滑纹，

所述主体组件由固定板（1）、调节杆（2）、限位板（3）、中空通气筒（4）、出气通槽（6）、置放筒（8）、中空连接板（5）、识别摄像头防护壳（7）、识别摄像头（9）、滑槽（10）、风扇（13）和固定支架（14）组成，

两个固定板（1）一一对应置于安装板（12）两侧，

优选的，所述固定板（1）为长条状结构，

优选的，所述安装板（12）位于固定板（1）一端，所述安装板（12）和固定板（1）侧边相齐平，

固定板（1）上开有滑槽（10），

优选的，所述滑槽（10）为通槽结构，所述滑槽（10）位于固定板（1）另一端，

中空通气筒（4）位于两个固定板（1）之间，

所述中空通气筒（4）侧壁对称置有两个调节杆（2），两个所述调节杆（2）和两个滑槽（10）一一对应，

所述调节杆（2）一端和中空通气筒（4）侧壁相连接，另一端穿过对应的滑槽（10）和限位板（3）相连接，

优选的，所述限位板（3）和固定板（1）相接触，

所述限位板（3）上等距开有多个螺纹孔，

优选的，所述螺纹孔和固定板（1）相对应，

中空通气筒（4）内置有固定支架（14），

优选的，所述固定支架（14）为十字形结构，

风扇（13）置于固定支架（14）上，

优选的，所述风扇（13）位于中空通气筒（4）中心线上，

优选的，所述中空通气筒（4）筒口置有过滤网，

置放筒（8）置于中空通气筒（4）筒底外壁上，

优选的，所述置放筒（8）中心线和中空通气筒（4）中心线在同一条直线上，

置放筒（8）侧壁沿周向等距置有多个中空连接板（5），

优选的，所述中空连接板（5）为直角三角形结构，所述中空连接板（5）一侧直角边和置放筒（8）相连接，所述中空连接板（5）另一侧直角边和中空通气筒（4）相连接，且相连通，

所述中空连接板（5）斜侧边上开有出气通槽（6），

优选的，所述出气通槽（6）为腰形结构，所述出气通槽（6）靠近中空连接板（5）一侧直角边，

置放筒（8）筒壁开有多个通气孔，多个所述通气孔和多个所述中空连接板（5）一一对应，所述通气孔和对应中空连接板（5）相连通，

优选的，所述通气孔为方形孔，

优选的，所述通气孔位于置放筒（8）筒壁靠近筒底的位置，所述通气孔长度为置放筒（8）高度的一半，所述通气槽的宽度从一端向另一端逐渐增加，

识别摄像头防护壳（7）置于置放筒（8）内，所述识别摄像头防护壳（7）一端和置放筒（8）筒口相齐平，所述识别摄像头防护壳（7）内置有识别摄像头（9），

优选的，所述识别摄像头防护壳（7）为圆柱形结构，所述识别摄像头防护壳（7）的直径从一端向另一端逐渐增加；

优选的，所述识别摄像头防护壳（7）和置放筒（8）之间有空隙，所述识别摄像头防护壳（7）和置放筒（8）之间形成环形出气槽；

使用时，将课堂签到装置利用螺钉通过安装板（12）上的安装孔（11）安装在黑板中心位置的上方，通过调节杆（2）在滑槽（10）内上下移动调节识别摄像头防护壳（7）的高度，高度确定后，微微旋转调节杆（2）带动识别摄像防护壳调整至合适的角度，使得识别摄像头（9）的拍摄角度覆盖整个教室范围，调整完毕后，利用紧固螺栓穿过限位板（3）上的螺纹孔和固定板（1）对识别摄像头（9）进行固定，启动风扇（13），将气流经过过滤网过滤后引入中空通气筒（4），然后进入中空连接板（5），中空连接板（5）内的气流一部分进入和中空连接板（5）相连通的置放筒（8）内，和识别摄像头防护壳（7）侧壁发生撞击四散在环形出气槽内，并沿着环形出气槽吹出形成气流防护幕吹向识别摄像头（9）屏幕，另一部分通过中空连接板（5）上的出气通槽（6）吹向识别摄像头防护壳（7）四周，防止灰尘飘落到识别摄像头（9）上影响识别度；启动识别摄像头（9），通过识别摄像头（9）在上课过程中多次对课堂全景图像进行采集，并将采集的课堂全景图像发送至课堂签到系统中的数据管理中心；

本发明还涉及利用一种基于人脸识别技术的课堂签到装置的课堂签到系统，包括课堂签到装置、数据管理云中心、边缘云、学生信息数据库和教师终端，所述课堂签到装置和数据管理云中心建立数据交互，所述边缘云和数据管理云中心建立数据交互，所述数据管理云中心和教师终端建立数据交互，所述学生信息数据库和边缘云建立信号交互，

所述学生信息数据库用于存储上课学生的身份信息，

优选的，所述上课学生的身份信息包括人脸图像信息、姓名、学号、专业和班级，

所述课堂签到装置中的识别摄像头（9）在上课过程中多次对课堂全景图像进行采集，并将采集的课堂全景图像发送至数据管理中心，

优选的，所述课堂全景图像采集的频率可为每五分钟内进行一次课堂全景图像的采集，

优选的，所述课堂全景图像采集的频率可由教师根据课堂情况进行调整，

所述数据管理云中心对课堂全景图像中的人脸区域进行识别，将课堂全景图像分割成多个人脸图像，并将多个人脸图像分组发送至多个边缘云，

所述多个边缘云同时将接收的人脸图像和学生信息数据库中的人脸图像信息进行匹配，并将人脸匹配成功的学生身份信息发送回数据管理云中心，

优选的，所述多个边缘云之间也可相互协作，提高人脸图像信息匹配的效率，

所述数据管理云中心将每次接收的人脸匹配成功的学生身份信息整理成人脸匹配成功名单，在课堂结束后对多个人脸匹配成功名单进行数据整合，统计出学生人脸匹配成功的次数，并根据学生人脸匹配成功的次数判定签到是否成功，

优选的，教师可根据学生外出接打电话或学生低头玩手机无法成功进行人脸识别的情况，确定学生签到成功的人脸匹配成功次数标准，若学生人脸匹配成功的次数达到标准次数，则视为签到成功，若学生人脸匹配成功的次数未达到标准次数，则视为签到失败，

所述数据管理中心将签到成功的学生身份信息整理成签到成功名单发送至教师终端；

本发明还涉及利用一种基于人脸识别技术的课堂签到系统的课堂签到方法，具体包括以下步骤：

1）课堂签到装置中的识别摄像头（9）在上课过程中多次对课堂全景图像进行采集，并将采集的课堂全景图像发送至数据管理中心；

优选的，所述课堂全景图像采集的频率可为每五分钟内进行一次课堂全景图像的采集，

优选的，所述课堂全景图像采集的频率可由教师根据课堂情况进行调整，

2）数据管理云中心对课堂全景图像中的人脸区域进行识别，将课堂全景图像分割成多个人脸图像，并将多个人脸图像分组发送至多个边缘云；

3）多个边缘云同时将接收的人脸图像和学生信息数据库中的人脸图像信息进行匹配，并将人脸匹配成功的学生身份信息发送回数据管理云中心；

优选的，所述多个边缘云之间也可相互协作，提高人脸图像信息匹配的效率，

4）数据管理云中心将每次接收的人脸匹配成功的学生身份信息整理成人脸匹配成功名单，在课堂结束后对多个人脸匹配成功名单进行数据整合，统计出学生人脸匹配成功的次数，并根据学生人脸匹配成功的次数判定签到是否成功；

优选的，教师可根据学生外出接打电话或学生低头玩手机无法成功进行人脸识别的情况，确定学生签到成功的人脸匹配成功次数标准，若学生人脸匹配成功的次数达到标准次数，则视为签到成功，若学生人脸匹配成功的次数未达到标准次数，则视为签到失败，

5）数据管理中心将签到成功的学生身份信息整理成签到成功名单发送至教师终端；

所述安装板（12）和固定板（1）侧边相齐平的设计，能够在安装时使得安装板（12）紧贴墙面进行安装，安装更加稳定；

所述中空连接板（5）为直角三角形结构的设计，能够使得出气通槽（6）槽口斜向识别摄像头防护壳（7）端部方向，进而使得气流从出气通槽（6）吹向识别摄像头防护壳（7）四周，防止识别摄像头（9）落灰影响识别度；

所述出气通槽（6）为腰形结构的设计，能够对从出气通槽（6）吹出的气流进行扰动，扩大气流的吹气范围，更好地防止识别摄像头（9）上落灰；

所述识别摄像头防护壳（7）为圆柱形结构，所述识别摄像头防护壳（7）的直径从一端向另一端逐渐增加的设计，能够使得从中空连接板（5）吹向置放筒（8）内的气流沿着识别摄像头（9）侧壁纵向逐渐聚拢形成气流防护幕吹向识别摄像头（9）屏幕，防止落灰；

调节杆（2）配合限位板（3），能够调节识别摄像头（9）的高度和角度，使得识别摄像头（9）的拍摄范围覆盖整个教室；

出气通槽（6）配合通气槽，能够对对识别摄像头（9）屏幕及四周通风形成气流防护幕，防止识别摄像头（9）落灰影响识别度；

所述出气通槽（6）靠近中空连接板（5）一侧直角边的设计，能够使出气通槽（6）远离中空连接板（5）另一侧直角边，即远离和中空通气筒（4）相连通处，使得气流从中空通气筒（4）进入中空连接板（5）后能够先进入置放筒（8）内，和识别摄像头防护壳（7）侧壁发生撞击四散在环形出气槽内，并沿着环形出气槽吹出形成气流防护幕吹向识别摄像头（9）屏幕；

达到在上课过程中对学生进行多次人脸识别，人脸匹配成功次数达到标准次数才能签到成功，防止学生中途逃课，同时通过向识别摄像头（9）屏幕及四周吹风形成气流防护幕，防止摄像头落灰影响识别度的目的。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其他类似实施方案，本申请旨在涵盖本发明的任何变形用途或者适应性变化，这些变型或者用途，适用性变化，遵循本发明的一般性原理，并包括本发明未公开的本技术领域的公知常识或者惯用技术手段。