Python毕设-【人脸签到系统】附源码/Python练手项目/Python毕业设计

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一、背景

​ 课堂签到一直是学校教学管理中的重要环节之一，它是学生出勤情况的重要管理手段，同时也是教师了解学生学习情况、掌握学生出勤情况以及改善教学质量的重要途径之一。然而，传统的课堂签到方式通常使用手写记录或者打卡机等方式，存在着效率低、易产生作弊等问题。此外，传统的课堂签到方式还需要大量的人工操作，这给教师的教学工作带来了很大的负担。随着人工智能技术的不断发展，基于人脸识别技术的课堂签到系统应运而生，其可以实现自动化签到，提高签到效率，同时也能减少作弊现象的发生。

二、设计必要性

​ 随着计算机视觉和人工智能技术的不断发展，人脸识别技术也日益成熟，应用场景也越来越广泛。基于此，设计开发一种基于Flask框架的课堂人脸签到系统具有重要的研究意义。

​ 首先，该系统可以提高课堂签到的效率。传统的签到方式需要教师逐一点名或手写签到表，这样一来不仅效率低下，而且容易出错，浪费大量的时间和人力。而基于人脸识别技术的课堂签到系统可以自动完成签到过程，节省了大量的时间和精力。此外，该系统可以实现远程签到，为学生提供更加灵活的签到方式。

​ 其次，该系统可以降低作弊率。传统的签到方式容易出现学生代签、伪造签到记录等问题，导致签到数据不准确。而基于人脸识别技术的课堂签到系统可以有效防止这些作弊行为的发生。只有经过人脸识别验证后，才能完成签到，从而保证签到数据的准确性和真实性。

​ 第三，该系统可以减轻教师的工作负担。传统的签到方式需要教师手动完成签到过程，既费时又费力。而基于人脸识别技术的课堂签到系统可以自动完成签到过程，减轻了教师的工作负担，提高了教学效率。

​ 最后，该系统的研究可以为其他类似应用场景提供参考。基于人脸识别技术的应用越来越广泛，如门禁系统、考勤系统、人脸支付等等。通过研究基于Flask框架的课堂人脸签到系统，可以为这些应用场景的设计和开发提供经验和借鉴。

三、项目技术栈

• 前端
  • HTML
  • CSS
  • JS
  • JQuery
• 后端
  • python
  • flask框架
• 人脸识别技术
  • OpenCV-Python库
  • RNN
  • 人脸128D特征
• 语言
  • Python
• 数据库
  • MySQL

四、系统角色及功能设计

基于flask的课堂人脸签到的功能结构，本系统中共设计到三个角色，分别是学生，老师，管理员。如图所示：

• 功能设计
  基于flask的课堂人脸签到系统的系统功能设计主要包括以下几个方面：
  1.人脸识别功能：系统需要能够实现人脸的检测、识别和对比等功能，以达到准确、高效的签到效果。
  2.用户管理功能：系统需要实现学生、教师等用户信息的管理，包括添加、修改、删除、查询等操作。
  3.签到管理功能：系统需要实现签到管理功能，包括签到记录的添加、修改、查询和统计等操作。
  4.数据库管理功能：系统需要实现对数据库的管理，包括备份、恢复、优化、维护等操作。
  5.系统配置功能：系统需要实现对系统参数的配置，包括系统主题、界面风格、登录设置、日志管理等操作。
  6.权限管理功能：系统需要实现用户权限管理，包括不同角色用户的权限设置、访问控制等操作。
  7.界面交互功能：系统需要实现良好的界面交互功能，包括响应速度快、界面友好、操作简单等。
  8.系统安全功能：系统需要实现对安全的保护功能，包括用户登录认证、密码加密、系统日志记录、访问控制等。
  9.学生选课功能：系统需要实现在学生端可以选择老师发布的课程，包括学生选择课程，退订课程等等。
  10.学生人脸录入功能：系统需要实现在老师开启人脸录入权限的时候，学生需要讲自己的人脸图像录入到系统当中，并通过系统后端的计算产生相对于的脸部特征值并存入到数据库当中。
  11.考勤记录查询功能：系统需要实现在学生，老师和管理员端对学生的考情记录进行查询，在学生端可以查询自己该门课的靠请记录，在老师端可以查询该课程下面所有学生的考勤记录。

五、数据库设计

• 学生表
  
• 老师表
  
• 学生人脸特征表
  
• 学生选课表
  
• 课程表
  
• 考勤表
  
• 系统E-R图
  

六、文件代码及系统演示

• 人脸录入
  人脸录入功能允许管理员或老师向系统中添加新的人脸数据，以便系统能够识别他们在课堂中的签到情况。以下是该功能的详细设计：
  （1）用户选择人脸录入功能，并输入需要录入的学生或老师的基本信息，如姓名、学号、职工号等。
  （2）用户通过摄像头对该用户的人脸进行拍照。
  （3）系统使用人脸检测算法对拍摄到的照片进行检测，并提取人脸区域。
  （4）系统使用人脸识别算法对提取出的人脸进行特征提取，并保存到数据库中。
  （5）保存成功后，系统将该用户的信息和人脸特征一并保存到数据库中。
  系统演示图如下所示：
  
  部分核心代码：
  

• 人脸识别
  人脸识别功能是整个系统的核心功能，其准确性和稳定性直接影响到签到的准确性。以下是该功能的详细设计：
  （1）用户选择人脸识别功能，并进入签到界面。
  （2）系统通过摄像头对学生或老师的人脸进行拍照。
  （3）系统使用人脸检测算法对拍摄到的照片进行检测，并提取人脸区域。
  （4）系统使用人脸识别算法对提取出的人脸特征与已有的人脸特征进行比对。
  （5）如果匹配成功，则表示该用户已经签到成功；如果匹配失败，则提示用户重新签到。
  （6）签到记录将保存到数据库中，并在系统管理员后台进行管理和查询。
  总体来说，人脸录入和人脸识别功能的实现离不开深度学习和计算机视觉技术的支持，如人脸检测算法、特征提取算法、特征匹配算法等。同时，为了保证签到的准确性，系统还需要在硬件方面进行优化，如选择高分辨率、高质量的摄像头，确保拍摄到的照片清晰，不受环境光线等因素的影响。
  此项目中人脸识别的实现流程 ( 每一帧都进行检测+识别) ：
  
  实现流程 (with OT, 初始帧进行检测+识别, 后续帧检测+质心跟踪) ：
  
  系统演示如下所示：
  
  部分核心代码：
  

• 老师新建课程
  

• 学生选课
  

• 用户信息管理
  

七、总结

课堂签到是教育教学中的重要环节，可以实现学生出勤情况的管理，同时也是学生学习过程中的重要参考。该系统主要分为前端和后端两个部分，前端负责人脸采集、人脸识别以及签到信息的展示，后端则负责存储学生信息和签到记录，并进行相关的逻辑处理。
系统的前端采用HTML、CSS和JavaScript等技术进行开发，主要包括人脸采集页面、签到页面和签到记录页面。人脸采集页面提供了学生人脸的采集功能，签到页面则用于展示学生签到状态，签到记录页面用于展示历史签到记录。在人脸采集和签到页面中，系统使用了摄像头进行拍摄，并利用OpenCV库进行人脸识别。
系统的后端采用了Python语言和Flask框架进行开发。后端主要包括学生信息管理模块、签到记录管理模块和人脸识别模块。在学生信息管理模块中，系统管理员可以对学生信息进行增删改查操作。签到记录管理模块则用于存储学生签到记录，并提供了签到统计和查询功能。人脸识别模块则是整个系统的核心，其利用已经训练好的人脸识别模型进行签到信息的验证和识别。
总体来说，该系统可以提高课堂签到效率，降低作弊率，同时也能够减轻教师的工作负担。

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