[发明专利]一种基于人脸识别技术的高识别率自动考勤装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于人脸识别技术的高识别率自动考勤装置及方法。

背景技术

在日常的大学及各专科学校的学习生活中课堂考勤往往是一个比较重要的环节，在以往的考勤中，老师往往会采取一些简单的方法，比如点名答道或者要求学生交报名的纸条，可是这些比较简单的方法有以下两个缺点，第一，这种方法耗时太长，甚至会影响正常教学时间，第二，这些方法可能会出现学生替答或者替签的情况，所以也并不是一个可靠的方法。因此迫切需要一种自动的考勤方法来替代人工的考勤。

目前许多公司单位采用的考勤方式主要有： 纸卡式打卡钟，通过考勤卡纸记录考勤时间； 射频卡式考勤，射频卡感应考勤机记录时间； 指纹式考勤，指纹比对确认考勤人员考勤时间；人脸识别考勤，基于对人的脸部特征信息进行识别从而达到身份认证的生物特征识别技术。前两种方法容易发生代打卡问题，后两种属于生物特征识别技术，受到了广泛的关注和研究，市场占有率越来越大。其中指纹考勤具有天生有5%的人不能用指纹识别；换季时手指蜕皮，不能用指纹识别；劳动磨损指纹，不能识别；接触不卫生，容易传染疾病等缺点。人脸图像考勤虽具有非接触，卫生更健康，识别自然，效果直观等优点，但目前受环境光线、面容姿态、身高等因素影响，识别率有待进一步提高。尤其要将该技术应用于课堂考勤，具有更多的挑战。主要体现在：1检索库较大，实时性和计算量的矛盾；2图像质量较一般考勤差，且一幅图中含有多张人脸。3学生一般存在眼镜等附属物。

综上所述，虽然目前已经有多种装置和方法能够进行考勤，但是大都仅限于理论研究的层次，已经问世的考勤装置和方法存在着很多局限性，有很多有待解决的问题。

发明内容

本发明就是针对上述问题，提供一种实时性强，准确率高的非接触式自动的课堂考勤装置及方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案，一种自动课堂考勤装置，包括ICETEK-DM642-C板卡上集成的芯片、器件及外部装置，所述的板卡上集成的芯片、器件包括DM642芯片、视频解码芯片、MAX3485 芯片、FLASH芯片、网络接口芯片、RAM存储器；DM642芯片分别与视频解码芯片、MAX3485 芯片、FLASH芯片、网络接口芯片、RAM存储器相连；FLASH芯片与RAM存储器相连；所述的外部装置包括电源装置、摄像机及触摸屏；摄像机与视频解码芯片的输入端口相连，MAX3485 芯片的输出端口与触摸屏相连；在所述的FLASH芯片内嵌入有考勤处理模块，该模块包括如下几部分。 

人脸检测模块，用于对高清摄像机采集到的图像进行人脸检测，获得人脸图像；采用AdaBoost与SVM相结合的人脸检测方法，同时对类Haar特征选取进行改进，有效提高了检测率和训练速度。

人脸特征提取模块，用于实现人脸特征提取以降低原始数据维数并使获得的数据具有良好的可分性和鲁棒性；我们采用了人脸纹理特征的LBP和LPQ算法以及人脸结构信息的Gabor方法相融合方法，提取人脸更全面的特征信息。

相似性度量模块，通过计算两幅人脸图象特征的余弦距离来获得两幅人脸图像的相似度。

人脸注册模块，在第一次考勤时，将检测到的人脸图像按照特征相似度进行验证分类，然后进行人工注册，形成班级人脸特征数据库和人脸图像数据库；

考勤模块，除第一次考勤外，每次考勤将检测到的人脸图像与数据库中图像进行特征比对，根据最终相似度小于最终相似度阈值情况进行考勤判断。

通信模块，在第一次考勤时，将形成的班级人脸特征数据和人脸图像数据发送给服务器。除第一次考勤外，每次考勤按照班级将人脸特征数据和人脸图像数据读取到本装置；若有新成员则将新成员人脸特征数据和人脸图像数据发送给服务器。将考勤结果发送给服务器。

显示与操作模块，将检测到的人脸图像与识别结果显示在触摸屏上。接收触摸屏上的操作，转换成相关命令。

所述的自动课堂考勤装置及方法，包括以下步骤。

A、通过摄像机采集教室的图像信息，对采集到的图像信息进行人脸框选处理，形成一幅幅人脸图像。

B、对提取的人脸图像进行旋转校正和尺度归一化，获得校正后的图像。

C、对校正后的人脸图像进行分块、提取LBP特征、Gabor特征和LPQ特征，针对每块每种特征利用相应的PCALDA投影向量进行乘积运算获得特征。PCALDA投影向量为利用大量人脸数据经PCALDA运算后获得。

D、通过网络获取班级信息，判断是否是初次考勤或是否需要更新。若为是则启动注册模块程序，执行E步骤；否则启动考勤模块程序，执行F步骤；