基于人脸识别技术的实验教学管理系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于人脸识别技术的实验教学管理系统，该发明专利技术针对人脸识别相关技术，围绕基于人脸识别技术的实验教学管理系统进行开发研究。本系统除了实现传统的实验教学的数据管理外，在帐号密码验证身份的基础上进行创新，增加了人脸识别的验证功能。人脸识别的验证功能在实验实践教学的应用中，可自动抓拍实验者的实验过程，上传实验报告等实验数据时需进行人脸识别验证身份，有效地减少了实验过程中出现的替代实验与替代上交实验数据等学术不良行为。另一方面，通过统计分析实验过程中的抓拍图像，总结实验教学经验，可进一步的提高教学质量。

【技术实现步骤摘要】
基于人脸识别技术的实验教学管理系统
本专利技术涉及实验教学管理
，具体涉及一种基于人脸识别技术的实验教学管理系统。
技术介绍
实验与实践教学是培养高校学生实践动手能力、科学素质的有力手段，实验室是高校人才培养与教学科研的重要实践基地。通过实验教学与验证，学生能够更深刻地掌握理论知识。在实验的过程中，既可加强学生的实践能力，也可提高学生的思维创造能力，同时也丰富学生的想象力，从而提高高校学生的创新创业能力。因此，高校实验室在培养大学生的创新意识与实践能力方面有着不可替代的作用。实验教学是工程教育的一个重要环节，在很大程度上影响着学生对课堂理论知识的掌握，同时也影响着学生的动手实践能力。一直以来，高校实验教学一直不受重视，教学计划的编制也是重理论轻实践，大多数实验课程仅仅局限于理论的论证，这些情况的存在严重影响着学生对实验课程的兴趣以及不重视。以至于实验课堂上出现了越来越多的学术不良行为，例如抄袭实验数据、挪用他人的实验成果、抄袭实验报告甚至找人替代实验等。因此，杜绝实验课堂上的学术不良行为，在某种程度上能很好的提高实验教学的质量。人体生物特征识别技术(Biometric)是一种将信息技术和生物技术相结合的新型识别技术。此类识别技术主要利用各类生物传感器、光学、声学采集人体本身具有的生物特征，再通过计算机处理技术，运用生物统计学或大数据技术等分析统计方法进行身份识别的技术。人脸识别是人体生物特征识别技术的一个主要方向,相比于指纹、虹膜等其他生物特征识别方式，其具有主动性、非侵犯性和用户友好等许多优点。其他的识别方式都需要用户的主动性配合，例如指纹特征识别就需要用户把手指放在指纹识别机上，虹膜特征识别则需要人眼非常靠近识别机等。而人脸识别只需要获取人脸图像，拍照与识别过程不需要与机器进行近距离的接触，易于被用户所接受，侵犯性低。另一方面，人脸识别的直观性好，开发成本低，硬件上只使用摄像头和普通计算机就能实现所需要的功能。所以，一直以来，人脸识别技术的以上优点使其在众多生物特征识别技术中备受关注，并成为所有的生物识别方法中应用最普遍的技术之一。开展信息技术与实验教学的整合是实施实验教学改革的有效途径，因此探索信息技术在实验教学中的应用，成为当前较热门的课题。而当前应用在实验教学管理方面的系统，基本都是只实现简单的实验数据或报告的维护管理，登陆系统验证身份只是通过简单的账户密码，而没有一个有效的方式来验证学生身份，存在很大的作假漏洞。随着计算机及信息技术的发展，如何将数字信息技术运用到高校的实验教学当中去，越来越受到教育部及各高校的重视。在国家办公无纸化、环保化的倡导下，数字化的实验教学管理系统将成为现代高校实验教学发展的趋势。因此，设计一个能验证学生身份同时又能采集实验过程图像的实验教学管理系统对推进实验教学改革是很有必要的。
技术实现思路
为了克服现在的实验教学管理系统只是通过简单的用户名和密码进行身份验证，而且只实现简单的实验数据或报告的维护管理，缺乏一个有效的途径来获取实验课堂上的情况的缺点，本专利技术提供一个基于人脸识别技术，实现系统登陆验证、上传实验报告验证及抓拍实验课堂情况的系统，解决了在高校实验教学中出现的学术不端行为、难以获取实验教学情况的问题。本专利技术的目的可以通过采取如下技术方案达到：一种基于人脸识别技术的实验教学管理系统，所述的实验教学管理系统包括：人脸验证模块、系统管理员模块、教师系统模块和学生系统模块，其中，所述的人脸验证模块通过调用摄像机获取到图像数据后，再利用人脸识别来验证学生身份；其中，所述的系统管理员模块用于在系统管理员登录系统后，管理设置所有用户的信息、查看所有实验报告的情况、管理所有用户的人脸图像数据，查看所有的抓拍图片；所述的教师系统模块用于教师用户登录系统后，给自己的班级发布实验任务、查看及下载实验报告、在线评分、管理学生的人脸数据信息、查看自己班级的课堂抓拍图片；所述的学生系统模块用于学生用户登录系统后，查询和管理本人的人脸数据信息、查看实验任务、实验成绩与公告、提交实验报告。进一步地，所述的人脸验证模块包括：人脸检测功能模块，用于检测采集到的图像中是否有人脸的存在；图像预处理功能模块，用于对检测到人脸图像进行相应的数字图像处理以方便后续快速识别；人脸识别功能模块，用于对经过预处理后人脸图像提取特征值，再与人脸图像数据库中的数据进行匹配，从而验证用户的身份信息。进一步地，所述的人脸检测功能模块采用基于Haar特征的Adaboost算法检测采集到的图像中是否有人脸的存在；所述的图像预处理功能模块采用彩色图像灰度化、图像平滑处理、直方图均衡化、图像归一化进行图像预处理；所述的人脸识别功能模块采用特征脸的主成分分析法，对经过预处理后人脸图像提取特征值，再与人脸图像数据库中的数据进行匹配，从而验证用户的身份信息。进一步地，所述的系统管理员模块包括：实验数据管理功能模块，用于实现所有教师实验数据的增、删、改、查操作，查看实验课程情况，统计实验数据，汇总实验情况；用户信息管理功能模块，用于系统管理员对所有用户信息进行管理，包括用户的添加与删除，用户权限的设置，用户密码的修改，查看所有用户的人脸头像与抓拍图像；个人信息管理功能模块，用于管理维护自己的个人信息，修改登陆密码；课程信息管理功能模块，用于实现查看所有教师的课程信息及公告。进一步地，所述的系统管理员模块包括实验数据操作权限、所有用户操作权限、人脸图像操作权限、抓拍图像操作权限。进一步地，所述的教师操作模块包括：实验数据管理功能模块，用于实现教师名下学生实验数据的增、删、改、查操作，查看实验课程情况，批改实验报告，统计实验数据，汇总实验情况；用户信息管理功能模块，用于教授对其学生信息进行管理，查看其学生的人脸头像与抓拍图像；个人信息管理功能模块，用于管理维护教师自身的个人信息，修改登陆密码；课程信息管理功能模块，用于管理教师自身的课程信息及公告，包括课程信息和公告的添加、修改、删除。进一步地，所述的学生操作模块包括：实验数据管理功能模块，用于学生查询、提交、删除自己的实验报告，查看实验报告成绩；个人信息管理功能模块，用于学生管理维护自己的个人信息，修改登陆密码；课程信息管理功能模块，用于学生查看教师布置的实验任务及公告。本专利技术相对于现有技术具有如下的优点及效果：本系统在实现传统的实验报告等数据管理维护的基础上，通过人脸识别功能，验证用户的合法身份，同时能自动抓拍学生实验课堂情况，其特性如下：1、在传统的用户名和密码验证身份的基础上，增加了人脸验证模块；2、自动定时抓拍学生的实验课堂情况，实现实时考勤登记，同时在课后通过抓拍图像了解学生的实验操作；3、学生上传实验报告前，也需要进行人脸验证。附图说明图1是本专利技术公开的一种基于人脸识别技术的实验教学管理系统的组成框图；图2是本专利技术中系统管理员模块的用例图；图3是本专利技术中教师系统模块的用例图；图4是本专利技术中学生系统模块的用例图；图5是人脸验证模块的设计流程图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于人脸识别技术的实验教学管理系统，其特征在于，所述的实验教学管理系统包括：人脸验证模块、系统管理员模块、教师系统模块和学生系统模块，其中，所述的人脸验证模块通过调用摄像机获取到图像数据后，再利用人脸识别来验证学生身份；其中，所述的系统管理员模块用于在系统管理员登录系统后，管理设置所有用户的信息、查看所有实验报告的情况、管理所有用户的人脸图像数据，查看所有的抓拍图片；所述的教师系统模块用于教师用户登录系统后，给自己的班级发布实验任务、查看及下载实验报告、在线评分、管理学生的人脸数据信息、查看自己班级的课堂抓拍图片；所述的学生系统模块用于学生用户登录系统后，查询和管理本人的人脸数据信息、查看实验任务、实验成绩与公告、提交实验报告。

【技术特征摘要】
1.一种基于人脸识别技术的实验教学管理系统，其特征在于，所述的实验教学管理系统包括：人脸验证模块、系统管理员模块、教师系统模块和学生系统模块，其中，所述的人脸验证模块通过调用摄像机获取到图像数据后，再利用人脸识别来验证学生身份；其中，所述的系统管理员模块用于在系统管理员登录系统后，管理设置所有用户的信息、查看所有实验报告的情况、管理所有用户的人脸图像数据，查看所有的抓拍图片；所述的教师系统模块用于教师用户登录系统后，给自己的班级发布实验任务、查看及下载实验报告、在线评分、管理学生的人脸数据信息、查看自己班级的课堂抓拍图片；所述的学生系统模块用于学生用户登录系统后，查询和管理本人的人脸数据信息、查看实验任务、实验成绩与公告、提交实验报告。2.根据权利要求1所述的一种基于人脸识别技术的实验教学管理系统，其特征在于，所述的人脸验证模块包括：人脸检测功能模块，用于检测采集到的图像中是否有人脸的存在；图像预处理功能模块，用于对检测到人脸图像进行相应的数字图像处理以方便后续快速识别；人脸识别功能模块，用于对经过预处理后人脸图像提取特征值，再与人脸图像数据库中的数据进行匹配，从而验证用户的身份信息。3.根据权利要求2所述的一种基于人脸识别技术的实验教学管理系统，其特征在于，所述的人脸检测功能模块采用基于Haar特征的Adaboost算法检测采集到的图像中是否有人脸的存在；所述的图像预处理功能模块采用彩色图像灰度化、图像平滑处理、直方图均衡化、图像归一化进行图像预处理；所述的人脸识别功能模块采用特征脸的主成分分析法，对经过预处理后人脸图像提取特征值，再与人脸图像数据库中的数据进行匹配，从而验证用户的身份信息。4.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷瑞祥，姚锦江，金亚强，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44