基于人脸识别的课堂签到管理系统——学习笔记(环境及Pyqt5使用）

一、软件工程的三个阶段

(一)定义阶段

定义阶段主要进行可行性分析和需求分析。

1. 可行性分析
   (1) 技术可行性
   (2)成本可行性
     ① 开发评估成本
     ②收益评估成本
2. 需求分析(以人脸识别的课堂签到管理系统为例）
   (1)摄像头进行人脸检测
   (2)人脸比对判断
   (3)人脸库创建
   (4)人脸库的增加数据，删除数据
   (5)数据库数据的保存
   (6)导出签到的相关数据

(二)开发阶段

开发阶段主要是进行概要设计，详细设计，实现，测试。

1. 概要设计
   主要是对整个系统需要划分的模块进行设计，其中包括每个模块之间关系，模块联系的接口，模块功能的组成等。
2. 详细设计
   主要是模块中功能的实现的流程进行设计。
3. 实现
   主要是对详细设计中的功能的流程编写成代码，实现各个功能。
4. 测试
   主要是对每个功能进行测试，看功能的正确性与稳定性。

(三)运行维护阶段

运行维护阶段主要是将软件工程交付给客户或上线运营，以及维护软件工程的正常工作状态和版本更新。

二、系统开发的准备

(一)选取开发语言

主流的开发语言有很多，比如C/C++，Java，Python。
本系统采用：Python

(二)开发工具

常用的Python开发工具为Python3.8，Pycharm，Anaconda。
本系统采用：Pycharm

(三)Pycharm的下载及安装相应的工具

1. 下载
   下载网址：https://www.jetbrains.com/pycharm/download/#section=windows
2. 创建虚拟环境和下载第三方库的方法
   ①打开Pycharm，点击Configure会出现很多选项，选择Setting
   
   ②接下来点击设置的标志，会出现两个选项，选择Add选项
   
   ③选择建立新的虚拟环境的位置，也可以不重新选择，然后再路径后面输入一个新的文件的名称
   
   ④接下来打开刚建立的虚拟环境，打开的最开始只有pip和setuptool两个第三方库
   
   ⑤打开添加第三方库的界面，点击+标志进入
   
   ⑥首先输入需要添加的第三方库的名称，搜索完成后，点击Install Package，安装过程时间可能会比较长
   
   注：安装可能不成功，不成功的原因大多数是由于网络的问题。遇到这种情况的时候，多进行几次安装，如果还是安装不成功，可以修改安装源。若还是安装不成功，可以重新安装Pycharm进行解决。(笔者我多次安装不成功，修改安装源仍旧安装不成功，我重新安装Pycharm，就可以安装成功了。我不确定这个是否能够解决你的问题，但我只是分享自己的一些经历）
3. 需要的第三方库
   ①opencv-python
   opencv是一个基于BSD许可发行的跨平台计算机视觉库。
   ②pysqlite3
   pysqlite3是python自带的数据库。
   ③pyqt5
   pyqt5是一套绑定Qt5的应用程序框架。

三、系统开发

分析：
该系统是一个带界面的应用程序，进行人脸签到并能够记录签到的信息。要有界面就需要工具进行界面开发，选择采用pyqt5designer进行界面设计。
(一）签到界面的设计
1.pyqt5designer的使用方法
①在Pycharm建立好的项目工程中，点击界面下面的terminal，在输入命令的界面中，输入pyqt5designer.exe，然后回车，就会出现qtdesigner的界面

②还可以在该项目的解释器的目录中找到script，打开该目录后，找到pyqt5designer.exe，点击运行它也可以打开。
2. 界面的设计
①创建一个窗体
窗体的类型有很多中类型，这里我们选择MainWindow类型

②窗口设计
菜单栏的设计

主体设计

③运行窗口
由于pycharm无法直接运行ui文件，需要进行文件的转换

ui转换为py文件：pyuic5 ui文件 -o py文件
例：pyuic5 MainWindow1.ui -o MainWindow1.py

通过生成的py文件，发现生成的窗口类并没有继承基础窗口类，缺少基础部件
解决方法：建立一个新的窗口类，让其成为一个完整的窗口类
新建立窗口类代码：

from MainWindow1 import Ui_MainWindow
#导入窗口的基础类
from PyQt5.QtWidgets import QMainWindow,QApplication
import sys
'''
子类，继承Ui_MainWindow与QMainWindow
Ui_MainWindow:
    包含是界面的设计，窗口中的窗口部件
QMainWindow：
    包含是整个界面窗口，窗口的操作
mywindow:
    完整的窗口类
'''
class mywindow(Ui_MainWindow,QMainWindow):
    #初始化函数
    def __init__(self,parent=None):
        super(mywindow,self).__init__()
        self.setupUi(self)#创建界面内容

#创建应用程序对象
app=QApplication(sys.argv)
#创建窗口
ui=mywindow()
#显示窗口
ui.show()
#应用执行
app.exec_()
#退出
sys.exit(0)

效果显示：

四、小结

通过第一天的学习，了解到一个软件工程需要经历三个阶段。掌握到该如何新建一个虚拟环境，如何利用qtdesigner进行简单的界面设计，如何将ui文件转换成py文件等。总的来说，收获满满。