基于面部识别的打卡管理方法及其打卡设备

1.本发明涉及面部识别打卡技术领域，具体为一种基于面部识别的打卡管理方法及其打卡设备。


背景技术：

2.在上课之前,大多数老师都会对班级人数进行点到，但由于学生人数过多，点到所耗费的时间较长，影响到老师授课的进程。
3.现有技术中，公开号为“cn111160307a”的一种人脸识别方法及人脸识别打卡系统，通过采集待识别的人脸图片，利用人脸公开的68个关键点数据集来建立基于mobilenet轻量级的landmark模型，并通过这个模型来检测人脸关键点，再通过人脸关键点来估算人脸姿态，符合要求的人脸图片方可进入图像识别环节，最后还将完成识别且被标记id的新的人脸图片进行训练，训练完成的人脸图片再更新至人脸特征库中，替代旧的人脸图片，从而实现人脸识别模型的实时更新；轻量级的landmark模型在不同设备中的适用范围得到扩大；在不同背景环境下本发明都能完成图像识别与图像训练。
4.但是，其在使用过程中，仍然存在较为明显的缺陷：上述人脸识别打卡方法只适用于单一的课前打卡情形，对于学校内部的上课打卡而言，若学生在课程开始前打卡，但是在课程过程中出现早退的话，上述的打卡方法就不能及时识别了，因此，上述打卡方法需要作出改进。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种基于面部识别的打卡管理方法及其打卡设备，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
7.一种基于面部识别的打卡管理方法，该方法包括以下步骤：
8.自动采集检测范围内的红外线信息，发送触发指令开启面部识别；
9.采集目标对象的面部特征信息，与数据库信息进行比对识别；
10.随机发布动作指令，完成要求动作后发出提示，完成课前打卡；
11.设置考勤时间段，在课堂中随机拍照，对图像进行切割处理，自动匹配面部信息进行打卡，完成课中拍照打卡，未识别到的学生名单加入课后打卡名录；
12.课堂中随机提问，学生在各自的移动设备端作答，提交答案后，自动进行课中答题打卡，若两名以上的学生答案相似性超过预定值，则将该学生名单均加入到课后打卡名录；
13.系统随机选取需要再次验证的学生名单，列入课后打卡名录内；
14.对课后打卡名录内的信息进行汇总，除去重复项，形成最终名录，名录在显示端公布，名录内的学生需要进行面部识别的课后打卡。
15.优选的，所述自动采集检测范围内的红外线信息，发送触发指令开启面部识别，具体包括：
16.划定检测区域，对检测范围内的红外线信息进行自动采集，判定是否存在活体，若存在活体，则发送触发指令至后台系统，开启面部识别功能，开启后，对采集到活体红外线信息的时间信息和地点信息匹配上传至后台数据库。
17.优选的，所述采集目标对象的面部特征信息，与数据库信息进行比对识别，具体包括：
18.检测区域内设置有补光系统，开启后采集到清晰的目标对象的面部特征信息，对面部特征信息提取关键识别点，与数据库中的面部图像信息进行比对识别，识别成功后判定出当前目标对象的学生信息，学生信息包括姓名、班级、当前时间对应的课程信息以及该学生对应该课程的出勤率。
19.优选的，所述随机发布动作指令，完成要求动作后发出提示，完成课前打卡，具体包括：
20.在识别判定到学生信息之后，随机发布动作指令，动作指令包括眨眼、张嘴、摇头、点头、向左转头、向右转头、改变距离摄像采集设备的距离中的一种或多种，随机确定动作次数，对学生的动作过程进行全程录像，在学生完成要求动作后，发出“通过”的指令，表明该学生已经完成课前打卡；
21.在对学生的动作过程进行全程录像的同时，进行高频拍照，采集该学生在不同动作状态下的面部图像信息，将面部图像信息发送至后台数据库，更新该学生所对应的面部识别图像样本库，提高识别速度；
22.在学生完成课前打卡后，采集端的显示设备自动显示该学生针对该课程的过往出勤率，若出现缺勤，则自动显示缺勤时间表，并设置报错选项，学生也可以在移动设备端查看打卡和出勤情况。
23.优选的，所述设置考勤时间段，在课堂中随机拍照，对图像进行切割处理，自动匹配面部信息进行打卡，完成课中拍照打卡，未识别到的学生名单加入课后打卡名录，具体包括：
24.根据上课的起始时间和结束时间，设置考勤时间段，在此期间内，位于教室内的考勤拍照系统会随机进行拍照，拍照后得到包含多个学生面部信息的合照，系统将照片进行切割处理，处理后的每个小照片只包含一个完整的面部图像信息，将该信息分别与后台数据库进行比对匹配，匹配成功的图像信息对应的学生自动完成课中拍照打卡；
25.对于被前排学生遮挡而没有被采集到完整面部图像的学生，可以全部或者随机被抽取部分学生名单加入课后打卡名录。
26.优选的，所述课堂中随机提问，学生在各自的移动设备端作答，提交答案后，自动进行课中答题打卡，若两名以上的学生答案相似性超过预定值，则将该学生名单均加入到课后打卡名录，具体包括：
27.教师在教学过程中随机进行课堂提问，学生需要在各自的移动设备端作答，作答答案需要手动输入，提交答案后，系统自动进行课中答题打卡，后台自动将上传答案的时间作为课中答题打卡的时间；
28.课堂提问为论述类或者简答类题目，后台提前输入有参考答案，若两名以上的学生答案相似性超过预定值，则判定为可能存在代打卡，则将答案相似的学生名单均加入到课后打卡名录。
29.优选的，所述系统随机选取需要再次验证的学生名单，列入课后打卡名录内，具体包括：
30.在课中答题打卡之后，后台系统随机选取需要再次验证的学生名单，该名单人数不多于三人，名单的选取既可以是完全随机选取，也可以是加权随机选取，加权权重根据学生对应的过往出勤率、学科测试成绩进行调整，被选取的学生名单加入课后打卡名录内。
31.优选的，所述对课后打卡名录内的信息进行汇总，除去重复项，形成最终名录，名录在显示端公布，名录内的学生需要进行面部识别的课后打卡，具体包括：
32.对课后打卡名录内的学生名单进行汇总，除去重复的学生名单，形成最终名录，教师能够对该最终名录进行审核，对于其中已经事先请假或者是有特殊情况的学生，教师可以手动调整需要再次打卡的学生名录；
33.名录在显示端公布，公布时间可以为课堂最后几分钟，或者是在下课后立即公布，学生在各自的移动设备端也能够同步接收到是否需要再次打卡的提示信息；
34.需要再次进行打卡验证的学生在出教室门时，通过面部信息识别进行下课打卡，其他学生则可以直接走出教室，无需下课打卡。
35.一种基于所述基于面部识别的打卡管理方法的打卡设备，包括：
36.红外识别模块，用于自动采集检测范围内的红外线信息，发送触发指令开启面部识别；
37.面部信息采集模块，用于采集目标对象的面部特征信息，与数据库信息进行比对识别；
38.动作指令采集模块，用于随机发布动作指令，完成要求动作后发出提示，完成课前打卡；
39.课中拍照打卡模块，用于设置考勤时间段，在课堂中随机拍照，对图像进行切割处理，自动匹配面部信息进行打卡，完成课中拍照打卡，未识别到的学生名单加入课后打卡名录；
40.课中答题打卡模块，用于课堂中随机提问，学生在各自的移动设备端作答，提交答案后，自动进行课中答题打卡，若两名以上的学生答案相似性超过预定值，则将该学生名单均加入到课后打卡名录；
41.再验证名单选取模块，用于系统随机选取需要再次验证的学生名单，列入课后打卡名录内；
42.课后打卡模块，用于对课后打卡名录内的信息进行汇总，除去重复项，形成最终名录，名录在显示端公布，名录内的学生需要进行面部识别的课后打卡。
43.优选的，所述一种基于面部识别的打卡管理方法的打卡设备，具体包括：
44.活体采集判断模块，用于划定检测区域，对检测范围内的红外线信息进行自动采集，判定是否存在活体，若存在活体，则发送触发指令至后台系统，开启面部识别功能，开启后，对采集到活体红外线信息的时间信息和地点信息匹配上传至后台数据库；
45.面部信息比对和学生信息提取模块，用于检测区域内设置有补光系统，开启后采集到清晰的目标对象的面部特征信息，对面部特征信息提取关键识别点，与数据库中的面部图像信息进行比对识别，识别成功后判定出当前目标对象的学生信息，学生信息包括姓名、班级、当前时间对应的课程信息以及该学生对应该课程的出勤率；
46.课前打卡模块，用于在识别判定到学生信息之后，随机发布动作指令，动作指令包括眨眼、张嘴、摇头、点头、向左转头、向右转头、改变距离摄像采集设备的距离中的一种或多种，随机确定动作次数，对学生的动作过程进行全程录像，在学生完成要求动作后，发出“通过”的指令，表明该学生已经完成课前打卡；
47.多状态面部图像采集模块，用于在对学生的动作过程进行全程录像的同时，进行高频拍照，采集该学生在不同动作状态下的面部图像信息，将面部图像信息发送至后台数据库，更新该学生所对应的面部识别图像样本库，提高识别速度；
48.出勤状况提示模块，用于在学生完成课前打卡后，采集端的显示设备自动显示该学生针对该课程的过往出勤率，若出现缺勤，则自动显示缺勤时间表，并设置报错选项，学生也可以在移动设备端查看打卡和出勤情况；
49.照片切割处理模块，用于根据上课的起始时间和结束时间，设置考勤时间段，在此期间内，位于教室内的考勤拍照系统会随机进行拍照，拍照后得到包含多个学生面部信息的合照，系统将照片进行切割处理，处理后的每个小照片只包含一个完整的面部图像信息，将该信息分别与后台数据库进行比对匹配，匹配成功的图像信息对应的学生自动完成课中拍照打卡；
50.补充采集名单模块，用于对于被前排学生遮挡而没有被采集到完整面部图像的学生，可以全部或者随机被抽取部分学生名单加入课后打卡名录；
51.课中答题打卡时间录入模块，用于教师在教学过程中随机进行课堂提问，学生需要在各自的移动设备端作答，作答答案需要手动输入，提交答案后，系统自动进行课中答题打卡，后台自动将上传答案的时间作为课中答题打卡的时间；
52.作答答案分析模块，用于课堂提问为论述类或者简答类题目，后台提前输入有参考答案，若两名以上的学生答案相似性超过预定值，则判定为可能存在代打卡，则将答案相似的学生名单均加入到课后打卡名录；
53.名单随机选取模块，用于在课中答题打卡之后，后台系统随机选取需要再次验证的学生名单，该名单人数不多于三人，名单的选取既可以是完全随机选取，也可以是加权随机选取，加权权重根据学生对应的过往出勤率、学科测试成绩进行调整，被选取的学生名单加入课后打卡名录内；
54.名单汇总和再调整模块，用于对课后打卡名录内的学生名单进行汇总，除去重复的学生名单，形成最终名录，教师能够对该最终名录进行审核，对于其中已经事先请假或者是有特殊情况的学生，教师可以手动调整需要再次打卡的学生名录；
55.课后打卡名录公布模块，用于名录在显示端公布，公布时间可以为课堂最后几分钟，或者是在下课后立即公布，学生在各自的移动设备端也能够同步接收到是否需要再次打卡的提示信息；
56.课后打卡验证模块，用于需要再次进行打卡验证的学生在出教室门时，通过面部信息识别进行下课打卡，其他学生则可以直接走出教室，无需下课打卡。
57.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
58.1、本发明的打卡方式包括静态的面部特征信息识别和动态的动作指令识别打卡，二者相结合，可以避免利用照片进行虚假打卡的情形，使得打卡的准确性更高；
59.2、本发明的打卡方式包括课前打卡、课中拍照打卡、课中答题打卡和课后打卡，多
种打卡方式相互结合使用，可以避免出现学生在上课过程中早退的问题，督促学生全程出勤，此外，并非所有学生都需要完成上述的多种打卡方式，本发明在使用时会部分根据规则选定、部分随机抽取产生需要课后打卡的课后打卡名录，减少对课下时间的占用，有效提高打卡效率。
60.本发明提供了基于面部识别的打卡管理方法及其打卡设备，能够有效提高面部识别打卡的准确性，并且实现全过程的打卡监督，避免学生出现早退的现象，使得打卡数据可以更加精准地反应学生的上课情况。
附图说明
61.图1为本发明的基于面部识别的打卡管理方法的流程示意图；
62.图2为本发明的基于面部识别的打卡设备的一种实施例示意图。
具体实施方式
63.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
64.请参阅图1至图2，本发明提供一种技术方案：
65.实施例一：
66.一种基于面部识别的打卡管理方法，该方法包括以下步骤：
67.s101、自动采集检测范围内的红外线信息，发送触发指令开启面部识别；
68.s102、采集目标对象的面部特征信息，与数据库信息进行比对识别；
69.s103、随机发布动作指令，完成要求动作后发出提示，完成课前打卡；
70.s104、设置考勤时间段，在课堂中随机拍照，对图像进行切割处理，自动匹配面部信息进行打卡，完成课中拍照打卡，未识别到的学生名单加入课后打卡名录；
71.s105、课堂中随机提问，学生在各自的移动设备端作答，提交答案后，自动进行课中答题打卡，若两名以上的学生答案相似性超过预定值，则将该学生名单均加入到课后打卡名录；
72.s106、系统随机选取需要再次验证的学生名单，列入课后打卡名录内；
73.s107、对课后打卡名录内的信息进行汇总，除去重复项，形成最终名录，名录在显示端公布，名录内的学生需要进行面部识别的课后打卡。
74.实施例二：
75.所述自动采集检测范围内的红外线信息，发送触发指令开启面部识别，具体包括：
76.划定检测区域，对检测范围内的红外线信息进行自动采集，判定是否存在活体，若存在活体，则发送触发指令至后台系统，开启面部识别功能，避免直接使用面部识别导致存在使用照片进行代替打卡的行为出现，面部识别开启后，对采集到活体红外线信息的时间信息和地点信息匹配上传至后台数据库，生产对应的采集信息表。
77.所述采集目标对象的面部特征信息，与数据库信息进行比对识别，具体包括：
78.检测区域内设置有补光系统，增加摄像的清晰度，开启后采集到清晰的目标对象
的面部特征信息，对面部特征信息提取关键识别点，与数据库中的面部图像信息进行比对识别，识别成功后判定出当前目标对象的学生信息，学生信息包括姓名、班级、当前时间对应的课程信息以及该学生对应该课程的出勤率，形成对应的数据表。
79.所述随机发布动作指令，完成要求动作后发出提示，完成课前打卡，具体包括：
80.在识别判定到学生信息之后，随机发布动作指令，动作指令包括眨眼、张嘴、摇头、点头、向左转头、向右转头、改变距离摄像采集设备的距离中的一种或多种，随机确定动作次数，由于动作和次数是随机确定的，可以避免事先录制视频进行代替打卡的现象，对学生的动作过程进行全程录像，便于后期追溯，在学生完成要求动作后，发出“通过”的指令，该指令可以通过显示屏或者扬声器发出，以进行示意，表明该学生已经完成课前打卡；
81.在对学生的动作过程进行全程录像的同时，进行高频拍照，采集该学生在不同动作状态下的面部图像信息，将面部图像信息通过网络信息模组发送至后台数据库，网络通信模组为以太网模块、gprs模块、2g模块、3g模块、4g模块和5g模块中的至少一个，所述网络通信模组应用mqtt、tcp/ip、ftp协议与考勤后台服务器链接，进行数据交换和远程升级，进而实时更新该学生所对应的面部识别图像样本库，不断完善样本库数据，提高识别速度；
82.在学生完成课前打卡后，采集端的显示设备自动显示该学生针对该课程的过往出勤率，若出现缺勤，则自动显示缺勤时间表，并设置报错选项，若缺勤时间统计出现错误，学生可以向教师反馈以进行更正，学生也可以在移动设备端，例如手机上查看打卡和出勤情况，实现自行监督。
83.所述设置考勤时间段，在课堂中随机拍照，对图像进行切割处理，自动匹配面部信息进行打卡，完成课中拍照打卡，未识别到的学生名单加入课后打卡名录，具体包括：
84.根据上课的起始时间和结束时间，设置考勤时间段，在此期间内，位于教室内的考勤拍照系统会随机进行拍照，拍照后得到包含多个学生面部信息的合照，为了避免识别重复，系统将照片进行切割处理，处理后的每个小照片只包含一个完整的面部图像信息，即，对应一个学生信息，将该信息分别与后台数据库进行比对匹配，匹配成功的图像信息对应的学生自动完成课中拍照打卡；
85.对于被前排学生遮挡而没有被采集到完整面部图像的学生，可以全部或者随机被抽取部分学生名单加入课后打卡名录，实际可根据没有采集到完整面部图像的学生数量进行选择，若人数较少，可以全部将学生名单加入课后打卡名录，若人数较多，为了避免打卡的耗时过长，可以只随机选取部分学生名单加入课后打卡名录。
86.所述课堂中随机提问，学生在各自的移动设备端作答，提交答案后，自动进行课中答题打卡，若两名以上的学生答案相似性超过预定值，则将该学生名单均加入到课后打卡名录，具体包括：
87.教师在教学过程中随机进行课堂提问，学生需要在各自的移动设备端作答，该移动设备端可以为手机，作答答案需要手动输入，提交答案后，系统自动进行课中答题打卡，后台自动将上传答案的时间作为课中答题打卡的时间，上述的课中拍照打卡和课中答题打卡相互配合，可以对课前准时到教室、但是在中途早退的学生在打卡数据上进行反应；
88.课堂提问为论述类或者简答类题目，后台提前输入有参考答案，若两名以上的学生答案相似性超过预定值，则判定为可能存在代打卡，可能存在在课堂中代替作答的情形，其中至少一名学生可能存在早退的问题，因此将答案相似的学生名单均加入到课后打卡名
录。
89.所述系统随机选取需要再次验证的学生名单，列入课后打卡名录内，具体包括：
90.在课中答题打卡之后，后台系统随机选取需要再次验证的学生名单，为了提高打卡效率，该名单人数不多于三人，名单的选取既可以是完全随机选取，也可以是加权随机选取，加权权重根据学生对应的过往出勤率、学科测试成绩进行调整，例如，过往出勤率越低的、学科测试成绩越低的，则加权系数可以越大，被选取的学生名单加入课后打卡名录内。
91.所述对课后打卡名录内的信息进行汇总，除去重复项，形成最终名录，名录在显示端公布，名录内的学生需要进行面部识别的课后打卡，具体包括：
92.对课后打卡名录内的学生名单进行汇总，除去重复的学生名单，形成最终名录，最终名录可以预设上限人数值，若超过该预定值，可以再随机删减，教师能够对该最终名录进行审核，对于其中已经事先请假或者是有特殊情况的学生，教师可以手动调整需要再次打卡的学生名录；
93.名录在显示端公布，显示端可以为显示教学课件的投影屏幕或者液晶显示屏，公布时间可以为课堂最后几分钟，或者是在下课后立即公布，学生在各自的移动设备端也能够同步接收到是否需要再次打卡的提示信息；
94.需要再次进行打卡验证的学生在出教室门时，通过面部信息识别进行下课打卡，其他学生则可以直接走出教室，无需下课打卡。
95.一种基于所述基于面部识别的打卡管理方法的打卡设备，包括：
96.红外识别模块201，用于自动采集检测范围内的红外线信息，发送触发指令开启面部识别；
97.面部信息采集模块202，用于采集目标对象的面部特征信息，与数据库信息进行比对识别；
98.动作指令采集模块203，用于随机发布动作指令，完成要求动作后发出提示，完成课前打卡；
99.课中拍照打卡模块204，用于设置考勤时间段，在课堂中随机拍照，对图像进行切割处理，自动匹配面部信息进行打卡，完成课中拍照打卡，未识别到的学生名单加入课后打卡名录；
100.课中答题打卡模块205，用于课堂中随机提问，学生在各自的移动设备端作答，提交答案后，自动进行课中答题打卡，若两名以上的学生答案相似性超过预定值，则将该学生名单均加入到课后打卡名录；
101.再验证名单选取模块206，用于系统随机选取需要再次验证的学生名单，列入课后打卡名录内；
102.课后打卡模块207，用于对课后打卡名录内的信息进行汇总，除去重复项，形成最终名录，名录在显示端公布，名录内的学生需要进行面部识别的课后打卡。
103.所述的一种基于面部识别的打卡管理方法的打卡设备，具体包括：
104.活体采集判断模块，用于划定检测区域，对检测范围内的红外线信息进行自动采集，判定是否存在活体，若存在活体，则发送触发指令至后台系统，开启面部识别功能，开启后，对采集到活体红外线信息的时间信息和地点信息匹配上传至后台数据库；
105.面部信息比对和学生信息提取模块，用于检测区域内设置有补光系统，开启后采
集到清晰的目标对象的面部特征信息，对面部特征信息提取关键识别点，与数据库中的面部图像信息进行比对识别，识别成功后判定出当前目标对象的学生信息，学生信息包括姓名、班级、当前时间对应的课程信息以及该学生对应该课程的出勤率；
106.课前打卡模块，用于在识别判定到学生信息之后，随机发布动作指令，动作指令包括眨眼、张嘴、摇头、点头、向左转头、向右转头、改变距离摄像采集设备的距离中的一种或多种，随机确定动作次数，对学生的动作过程进行全程录像，在学生完成要求动作后，发出“通过”的指令，表明该学生已经完成课前打卡；
107.多状态面部图像采集模块，用于在对学生的动作过程进行全程录像的同时，进行高频拍照，采集该学生在不同动作状态下的面部图像信息，将面部图像信息发送至后台数据库，更新该学生所对应的面部识别图像样本库，提高识别速度；
108.出勤状况提示模块，用于在学生完成课前打卡后，采集端的显示设备自动显示该学生针对该课程的过往出勤率，若出现缺勤，则自动显示缺勤时间表，并设置报错选项，学生也可以在移动设备端查看打卡和出勤情况；
109.照片切割处理模块，用于根据上课的起始时间和结束时间，设置考勤时间段，在此期间内，位于教室内的考勤拍照系统会随机进行拍照，拍照后得到包含多个学生面部信息的合照，系统将照片进行切割处理，处理后的每个小照片只包含一个完整的面部图像信息，将该信息分别与后台数据库进行比对匹配，匹配成功的图像信息对应的学生自动完成课中拍照打卡；
110.补充采集名单模块，用于对于被前排学生遮挡而没有被采集到完整面部图像的学生，可以全部或者随机被抽取部分学生名单加入课后打卡名录；
111.课中答题打卡时间录入模块，用于教师在教学过程中随机进行课堂提问，学生需要在各自的移动设备端作答，作答答案需要手动输入，提交答案后，系统自动进行课中答题打卡，后台自动将上传答案的时间作为课中答题打卡的时间；
112.作答答案分析模块，用于课堂提问为论述类或者简答类题目，后台提前输入有参考答案，若两名以上的学生答案相似性超过预定值，则判定为可能存在代打卡，则将答案相似的学生名单均加入到课后打卡名录；
113.名单随机选取模块，用于在课中答题打卡之后，后台系统随机选取需要再次验证的学生名单，该名单人数不多于三人，名单的选取既可以是完全随机选取，也可以是加权随机选取，加权权重根据学生对应的过往出勤率、学科测试成绩进行调整，被选取的学生名单加入课后打卡名录内；
114.名单汇总和再调整模块，用于对课后打卡名录内的学生名单进行汇总，除去重复的学生名单，形成最终名录，教师能够对该最终名录进行审核，对于其中已经事先请假或者是有特殊情况的学生，教师可以手动调整需要再次打卡的学生名录；
115.课后打卡名录公布模块，用于名录在显示端公布，公布时间可以为课堂最后几分钟，或者是在下课后立即公布，学生在各自的移动设备端也能够同步接收到是否需要再次打卡的提示信息；
116.课后打卡验证模块，用于需要再次进行打卡验证的学生在出教室门时，通过面部信息识别进行下课打卡，其他学生则可以直接走出教室，无需下课打卡。
117.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以
理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种基于面部识别的打卡管理方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：自动采集检测范围内的红外线信息，发送触发指令开启面部识别；采集目标对象的面部特征信息，与数据库信息进行比对识别；随机发布动作指令，完成要求动作后发出提示，完成课前打卡；设置考勤时间段，在课堂中随机拍照，对图像进行切割处理，自动匹配面部信息进行打卡，完成课中拍照打卡，未识别到的学生名单加入课后打卡名录；课堂中随机提问，学生在各自的移动设备端作答，提交答案后，自动进行课中答题打卡，若两名以上的学生答案相似性超过预定值，则将该学生名单均加入到课后打卡名录；系统随机选取需要再次验证的学生名单，列入课后打卡名录内；对课后打卡名录内的信息进行汇总，除去重复项，形成最终名录，名录在显示端公布，名录内的学生需要进行面部识别的课后打卡。2.根据权利要求1所述的一种基于面部识别的打卡管理方法，其特征在于：所述自动采集检测范围内的红外线信息，发送触发指令开启面部识别，具体包括：划定检测区域，对检测范围内的红外线信息进行自动采集，判定是否存在活体，若存在活体，则发送触发指令至后台系统，开启面部识别功能，开启后，对采集到活体红外线信息的时间信息和地点信息匹配上传至后台数据库。3.根据权利要求1所述的一种基于面部识别的打卡管理方法，其特征在于：所述采集目标对象的面部特征信息，与数据库信息进行比对识别，具体包括：检测区域内设置有补光系统，开启后采集到清晰的目标对象的面部特征信息，对面部特征信息提取关键识别点，与数据库中的面部图像信息进行比对识别，识别成功后判定出当前目标对象的学生信息，学生信息包括姓名、班级、当前时间对应的课程信息以及该学生对应该课程的出勤率。4.根据权利要求1所述的一种基于面部识别的打卡管理方法，其特征在于：所述随机发布动作指令，完成要求动作后发出提示，完成课前打卡，具体包括：在识别判定到学生信息之后，随机发布动作指令，动作指令包括眨眼、张嘴、摇头、点头、向左转头、向右转头、改变距离摄像采集设备的距离中的一种或多种，随机确定动作次数，对学生的动作过程进行全程录像，在学生完成要求动作后，发出“通过”的指令，表明该学生已经完成课前打卡；在对学生的动作过程进行全程录像的同时，进行高频拍照，采集该学生在不同动作状态下的面部图像信息，将面部图像信息发送至后台数据库，更新该学生所对应的面部识别图像样本库，提高识别速度；在学生完成课前打卡后，采集端的显示设备自动显示该学生针对该课程的过往出勤率，若出现缺勤，则自动显示缺勤时间表，并设置报错选项，学生也可以在移动设备端查看打卡和出勤情况。5.根据权利要求1所述的一种基于面部识别的打卡管理方法，其特征在于：所述设置考勤时间段，在课堂中随机拍照，对图像进行切割处理，自动匹配面部信息进行打卡，完成课中拍照打卡，未识别到的学生名单加入课后打卡名录，具体包括：根据上课的起始时间和结束时间，设置考勤时间段，在此期间内，位于教室内的考勤拍照系统会随机进行拍照，拍照后得到包含多个学生面部信息的合照，系统将照片进行切割
处理，处理后的每个小照片只包含一个完整的面部图像信息，将该信息分别与后台数据库进行比对匹配，匹配成功的图像信息对应的学生自动完成课中拍照打卡；对于被前排学生遮挡而没有被采集到完整面部图像的学生，可以全部或者随机被抽取部分学生名单加入课后打卡名录。6.根据权利要求1所述的一种基于面部识别的打卡管理方法，其特征在于：所述课堂中随机提问，学生在各自的移动设备端作答，提交答案后，自动进行课中答题打卡，若两名以上的学生答案相似性超过预定值，则将该学生名单均加入到课后打卡名录，具体包括：教师在教学过程中随机进行课堂提问，学生需要在各自的移动设备端作答，作答答案需要手动输入，提交答案后，系统自动进行课中答题打卡，后台自动将上传答案的时间作为课中答题打卡的时间；课堂提问为论述类或者简答类题目，后台提前输入有参考答案，若两名以上的学生答案相似性超过预定值，则判定为可能存在代打卡，则将答案相似的学生名单均加入到课后打卡名录。7.根据权利要求1所述的一种基于面部识别的打卡管理方法，其特征在于：所述系统随机选取需要再次验证的学生名单，列入课后打卡名录内，具体包括：在课中答题打卡之后，后台系统随机选取需要再次验证的学生名单，该名单人数不多于三人，名单的选取既可以是完全随机选取，也可以是加权随机选取，加权权重根据学生对应的过往出勤率、学科测试成绩进行调整，被选取的学生名单加入课后打卡名录内。8.根据权利要求1所述的一种基于面部识别的打卡管理方法，其特征在于：所述对课后打卡名录内的信息进行汇总，除去重复项，形成最终名录，名录在显示端公布，名录内的学生需要进行面部识别的课后打卡，具体包括：对课后打卡名录内的学生名单进行汇总，除去重复的学生名单，形成最终名录，教师能够对该最终名录进行审核，对于其中已经事先请假或者是有特殊情况的学生，教师可以手动调整需要再次打卡的学生名录；名录在显示端公布，公布时间可以为课堂最后几分钟，或者是在下课后立即公布，学生在各自的移动设备端也能够同步接收到是否需要再次打卡的提示信息；需要再次进行打卡验证的学生在出教室门时，通过面部信息识别进行下课打卡，其他学生则可以直接走出教室，无需下课打卡。9.一种基于权利要求1-8任意一项所述基于面部识别的打卡管理方法的打卡设备，其特征在于：包括：红外识别模块，用于自动采集检测范围内的红外线信息，发送触发指令开启面部识别；面部信息采集模块，用于采集目标对象的面部特征信息，与数据库信息进行比对识别；动作指令采集模块，用于随机发布动作指令，完成要求动作后发出提示，完成课前打卡；课中拍照打卡模块，用于设置考勤时间段，在课堂中随机拍照，对图像进行切割处理，自动匹配面部信息进行打卡，完成课中拍照打卡，未识别到的学生名单加入课后打卡名录；课中答题打卡模块，用于课堂中随机提问，学生在各自的移动设备端作答，提交答案后，自动进行课中答题打卡，若两名以上的学生答案相似性超过预定值，则将该学生名单均加入到课后打卡名录；
再验证名单选取模块，用于系统随机选取需要再次验证的学生名单，列入课后打卡名录内；课后打卡模块，用于对课后打卡名录内的信息进行汇总，除去重复项，形成最终名录，名录在显示端公布，名录内的学生需要进行面部识别的课后打卡。10.根据权利要求9所述的一种基于面部识别的打卡管理方法的打卡设备，其特征在于：具体包括：活体采集判断模块，用于划定检测区域，对检测范围内的红外线信息进行自动采集，判定是否存在活体，若存在活体，则发送触发指令至后台系统，开启面部识别功能，开启后，对采集到活体红外线信息的时间信息和地点信息匹配上传至后台数据库；面部信息比对和学生信息提取模块，用于检测区域内设置有补光系统，开启后采集到清晰的目标对象的面部特征信息，对面部特征信息提取关键识别点，与数据库中的面部图像信息进行比对识别，识别成功后判定出当前目标对象的学生信息，学生信息包括姓名、班级、当前时间对应的课程信息以及该学生对应该课程的出勤率；课前打卡模块，用于在识别判定到学生信息之后，随机发布动作指令，动作指令包括眨眼、张嘴、摇头、点头、向左转头、向右转头、改变距离摄像采集设备的距离中的一种或多种，随机确定动作次数，对学生的动作过程进行全程录像，在学生完成要求动作后，发出“通过”的指令，表明该学生已经完成课前打卡；多状态面部图像采集模块，用于在对学生的动作过程进行全程录像的同时，进行高频拍照，采集该学生在不同动作状态下的面部图像信息，将面部图像信息发送至后台数据库，更新该学生所对应的面部识别图像样本库，提高识别速度；出勤状况提示模块，用于在学生完成课前打卡后，采集端的显示设备自动显示该学生针对该课程的过往出勤率，若出现缺勤，则自动显示缺勤时间表，并设置报错选项，学生也可以在移动设备端查看打卡和出勤情况；照片切割处理模块，用于根据上课的起始时间和结束时间，设置考勤时间段，在此期间内，位于教室内的考勤拍照系统会随机进行拍照，拍照后得到包含多个学生面部信息的合照，系统将照片进行切割处理，处理后的每个小照片只包含一个完整的面部图像信息，将该信息分别与后台数据库进行比对匹配，匹配成功的图像信息对应的学生自动完成课中拍照打卡；补充采集名单模块，用于对于被前排学生遮挡而没有被采集到完整面部图像的学生，可以全部或者随机被抽取部分学生名单加入课后打卡名录；课中答题打卡时间录入模块，用于教师在教学过程中随机进行课堂提问，学生需要在各自的移动设备端作答，作答答案需要手动输入，提交答案后，系统自动进行课中答题打卡，后台自动将上传答案的时间作为课中答题打卡的时间；作答答案分析模块，用于课堂提问为论述类或者简答类题目，后台提前输入有参考答案，若两名以上的学生答案相似性超过预定值，则判定为可能存在代打卡，则将答案相似的学生名单均加入到课后打卡名录；名单随机选取模块，用于在课中答题打卡之后，后台系统随机选取需要再次验证的学生名单，该名单人数不多于三人，名单的选取既可以是完全随机选取，也可以是加权随机选取，加权权重根据学生对应的过往出勤率、学科测试成绩进行调整，被选取的学生名单加入
课后打卡名录内；名单汇总和再调整模块，用于对课后打卡名录内的学生名单进行汇总，除去重复的学生名单，形成最终名录，教师能够对该最终名录进行审核，对于其中已经事先请假或者是有特殊情况的学生，教师可以手动调整需要再次打卡的学生名录；课后打卡名录公布模块，用于名录在显示端公布，公布时间可以为课堂最后几分钟，或者是在下课后立即公布，学生在各自的移动设备端也能够同步接收到是否需要再次打卡的提示信息；课后打卡验证模块，用于需要再次进行打卡验证的学生在出教室门时，通过面部信息识别进行下课打卡，其他学生则可以直接走出教室，无需下课打卡。

技术总结
本发明提供一种基于面部识别的打卡管理方法及其打卡设备，该方法包括以下步骤：随机发布动作指令，完成课前打卡；在课堂中随机拍照，对图像进行切割处理，完成课中拍照打卡；课堂中随机提问，自动进行课中答题打卡，若两名以上的学生答案相似性超过预定值，则将该学生名单均加入到课后打卡名录；系统随机选取需要再次验证的学生名单，列入课后打卡名录内；对课后打卡名录内的信息进行汇总，名录在显示端公布，名录内的学生需要进行面部识别的课后打卡。本发明提供了基于面部识别的打卡管理方法及其打卡设备，能够有效提高面部识别打卡的准确性，并且实现全过程的打卡监督，避免学生早退，使得打卡数据可以更加精准地反应学生的上课情况。课情况。课情况。


技术研发人员：曹建磊 黄迎辉 朱洪浩 吕部 王雪凝
受保护的技术使用者：蚌埠学院
技术研发日：2023.05.23
技术公布日：2023/10/7