[发明专利]一种基于监控图像座位判别的中小学课堂自动考勤系统

说明书

技术领域

本发明属于光网络通信技术领域，更为具体地讲，涉及一种基于监控图像 座位判别的中小学课堂自动考勤系统。

背景技术

中小学生由于年龄相对较小，自我约束能力较差，并且容易受外界因素影 响，出现主动逃课或被动受害缺席的情况。多数中小学校出于保护学生和维护 学校正常课堂教学秩序目的，制定了严格的课堂考勤制度。

传统考勤方式通过课堂点名或教师目视检查的方式，统计和缺勤学生。由 于人数众多，这种方式将耗费教师和学生大量的时间和精力，考勤效率低，并 且无法对考勤结果进行信息化管理。电子信息和计算机技术的发展，为中小学 课堂提供了新的考勤方式和系统，典型的考勤系统有：基于非接触式射频卡的 考勤系统和基于生物特征识别的考勤系统如：指纹识别考勤机、人脸识别考勤 机、掌纹识别和虹膜识别考勤机等。射频卡考勤系统需要被考勤人员携带射频 卡主动配合考勤，用于课堂考勤，则需要在教室入口设置刷卡点或门禁系统， 且无法避免代刷卡或刷卡后离开的情况。基于生物特征识别的考勤系统，需要 提前采集和提取学生指纹、头像、掌纹或虹膜中的大量的生物特征信息，并且 识别过程中也需要学生的主动配合，逐个“刷指纹”、“刷脸”、或“刷掌纹”等，考 勤过程繁琐，且存在泄露学生个人隐私的风险，因此，不适用于中小学生课堂 上的快速考勤。以上所述考勤系统，均需要学生的主动配合，而考勤系统则是 被动的接收学生射频卡信息或生物特征信息。

针对上述问题，有学者提出基于主动人脸识别技术的考勤方法，提出可以 利用摄像头主动捕获上课学生的人脸，并对其进行识别。但是，这种方式仍需 要提前采集、提取和存储学生人脸特征信息，并且捕获和识别上课学生人脸的 技术实现难度较大，识别过程容易受到学生姿态和表情变化等因素的影响，识 别算法复杂、识别率低。同时，对硬件设备性能要求极高，需要高分辨率高帧 率的监控摄像头，清楚捕获到课堂上每个学生的面部特征，因此，短时间内无 法应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于监控图像座位判别 的中小学课堂自动考勤系统，在无需特殊要求和主动配合下，能够快速、准确 的自动考勤，还具有低成本的特点。

为实现上述发明目的，本发明基于监控图像座位判别的中小学课堂自动考 勤系统，其特征在于，包括：

一监控摄像头，安装在教室一角，可对教室内所有座位进行视频监控；

一视频服务器，用于采集、压缩和存储监控摄像头捕获的视频图像，为考 勤服务器提供考勤时刻教室内的监控图像；

一考勤服务器，用于运行考勤程序，并从视频服务器调取待考勤教室的监 控图像，再利用教室座位模板对监控图像中的座位区域抠图，然后通过彩色直 方图比较，判断座位是否有人，最后提取无人座位对应的学生学号，记录到缺 席学生数据库；考勤服务器上还运行Web查询服务程序，通过Web网页为各类 考勤记录查看终端提供查询服务；

一各类考勤记录查看终端，用于连接互联网带Web浏览器的终端设备；学 生家长、教师或学校管理人员可通过这些终端设备，登录考勤服务器中Web查 询服务网页，查询考勤信息和记录。

其中，所述的考勤服务器包括：教室座位模板库、空座直方图库、座位-学 号关系数据库、缺席学生记录数据库、考勤程序模块和Web查询服务模块；

其中，所述的教室座位模板库保存有提前设计好的教室座位模板，每个教 室对应一个模板，模板中定义了每个座位抠图区域的座位编号、像素位置和大 小；利用教室座位模板，考勤程序模块可以快速从教室图像中抠图，获得座位 区域的图像；

所述的空座直方图库保存有提前计算好的每个座位空座时抠图后的彩色直 方图数据，考勤程序模块提取这些数据，与抠图后座位图像的彩色直方图进行 比较，从而判断座位上是否有人；

所述的座位-学号关系数据库保存有座位和学号关系数据，每个座位对应一 个学生，考勤程序模块通过该数据库，可以查询到空座位置对应的学生学号；

所述的缺席学生记录数据库，用于记录考勤程序模块每次考勤查获的缺席 学生记录，包括学号、姓名、时间、教室信息，并为C6Web查询服务模块提供 缺席学生数据；