本发明涉及人脸识别技术领域，尤其涉及一种基于人脸识别的课堂签到系统。
背景技术：
人脸识别，指利用分析比较人脸视觉特征信息进行身份鉴别的计算机技术。人脸识别是一项热门的计算机技术研究领域，它属于生物特征识别技术，是对生物体本身的生物特征来区分生物体个体的一种高端技术。
目前，很多学校在上课时的签到工作仍然采用传统的手工签到方式或者点名签到方式；手工签到方式不仅消耗时间长，造成耽误时间的弊端，而且容易出现冒名签到、代替签到的情况，不利于准确统计上课的人数，难以维持正常的上课秩序；点名签到同样耗时长，且容易出现冒名答到、替代答到的情况，破坏了正常的上课秩序，影响了和谐的上课氛围。
基于上述问题，需要设计出一套防止学生冒名签到、代替签到的系统，通过对上课学生进行人脸识别和地理位置读取，保证上课学生身份的真实性和准确性，充分保证正常的上课次序，进一步保证学校的上课氛围。
技术实现要素：
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种基于人脸识别的课堂签到系统。
本发明提出的基于人脸识别的课堂签到系统，包括：信息存储单元、信息采集单元、定位单元、信息收集单元、控制单元；
信息存储单元，用于存储不同学科的上课学生的身份信息；上述身份信息包括该学生的脸部图像信息及该学生的专业、班级、姓名、学号；
信息采集单元，用于采集上课学生的脸部图像信息，并将采集的学生的脸部图像信息发送至控制单元；
定位单元，用于对已采集脸部图像信息的学生的位置进行定位；
信息收集单元，与控制单元通信连接，用于存储控制单元发送的信息；
控制单元，与信息存储单元、信息采集单元、定位单元通信连接；控制单元接收到信息采集单元发送的学生脸部图像信息后，控制单元将上述目标学生的脸部图像信息与信息存储单元中存储的上课学生的脸部图像信息进行匹配：
若匹配成功，控制单元通过定位单元获取上述目标学生的实际位置，并将上述目标学生的实际位置与控制单元内存储的预设位置进行比对：若目标学生的实际位置与预设位置的距离小于预设范围，控制单元即判定该目标学生签到成功，并调取信息存储单元中该目标学生的姓名及学号，且将上述姓名、学号及该学生签到成功的信息发送至信息收集单元；若目标学生的实际位置与预设位置的距离大于预设范围，控制单元即判定该目标学生签到失败，并将该目标学生的姓名、学号及该学生签到失败的信息发送至信息收集单元；
若匹配失败，控制单元即判定该目标学生签到失败，控制单元将信息采集单元发送的学生脸部图像信息发送至信息收集单元进行存储，并将该目标学生签到失败的信息发送至信息收集单元。
优选地，还包括时间单元，时间单元与控制单元通信连接；控制单元通过时间单元获取时间信息；当控制单元判定目标学生签到成功时，控制单元通过时间单元获取时间信息，并将上述时间信息与控制单元内存储的预设时间阈值进行比较，若上述时间信息在预设时间阈值内，控制单元将该名学生按时签到成功的信息发送至信息收集单元，若上述时间信息超出预设时间阈值，控制单元即判定该学生迟到，并将该学生超时签到成功的信息发送至信息收集单元。
优选地，控制单元内存储有上课时间段，在上课时间段内，控制单元通过定位单元获取签到成功的学生的实时位置并与控制单元内存储的预设位置进行比对，当出现学生的实时位置与预设位置的距离大于预设范围时，控制单元即判定上述学生早退，并将上述早退学生的姓名、学号及早退信息发送至信息收集单元。
优选地，控制单元将各门学科的上课学生的信息、签到成功学生的信息、签到失败学生的信息、早退学生的信息、迟到学生的信息进行汇总，分析出任一门学科的出勤情况，并将上述出勤情况发送至信息收集单元进行存储。
优选地，上述任一门学科的出勤情况包括该门学科的应到人数、实到人数、缺勤人数、迟到人数、早退人数。
优选地，控制单元将各门学科的上课学生的信息、签到成功学生的信息、签到失败学生的信息、早退学生的信息、迟到学生的信息进行汇总，分析出任一个上课学生的各门学科的综合出勤情况，并将上述综合出勤情况发送至信息收集单元进行存储。
优选地，所述的任一个上课学生的各门学科的综合出勤情况包括该名学生的应上课次数、实际上课次数、缺课次数、迟到次数、早退次数。
优选地，还包括显示单元，显示单元与控制单元通信连接；显示单元包括前端显示设备和后台显示设备；控制单元将学生所需上课的课程名称、上课地点发送至前端显示设备进行显示；控制单元获取信息收集单元内存储的信息，并将上述信息发送至后台显示设备进行显示。
优选地，还包括信息添加单元，信息添加单元与控制单元通信连接，控制单元内存储有安全用户身份信息，信息添加单元包括身份验证模块和手动添加模块，当身份验证模块采集的用户身份信息与上述安全用户身份信息匹配成功时，用户可通过手动添加模块将学生的姓名、学号及签到成功的信息添加至信息收集单元。
优选地，还包括辅助评价单元，辅助评价单元与控制单元通信连接；学生可通过辅助评价单元对各学科教师的教学情况进行匿名评价，教师可通过辅助评价单元对各上课学生的课堂表现情况进行星级评价；控制单元获取上述评价结果并将上述评价结果发送至信息收集单元。
本发明中，将各门学科的上课学生的身份信息提前录入信息存储单元，在上课时，信息采集单元用于采集学生的脸部图像信息，控制单元将采集的学生的脸部图像信息与信息存储单元中的学生的脸部图像信息进行匹配，若匹配成功，控制单元通过定位单元对上述学生的实际位置进行采集，并判断上述学生的位置是否在预设范围内，若在，表明该学生签到成功，若不在，表明该学生签到失败；同时时间单元用于确定学生的签到时间，以判断学生在参加该门学科上课时是否迟到，方便控制单元对学生的出勤情况进行统计；并且，教师可手动将学生的身份信息及上课信息添加至信息收集单元，充分保证每名学生签到的方便性和准确性；进一步地，教师可通过辅助评价单元对学生的课堂表现情况进行星级评价，使学生充分了解到自己上课时的表现，督促学生不断完善自己，保证上课质量，学生也可通过辅助评价单元对教师的教学情况进行匿名评价，给教师以建议和意见，保证学生和教师在课堂教学过程中的良性沟通，使教师可根据学生的有效意见提高教学质量，以提高学生的听课质量，从而保证课堂的学习氛围和秩序。
附图说明
图1为一种基于人脸识别的课堂签到系统的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，图1为本发明提出的一种基于人脸识别的课堂签到系统。
参照图1，本发明提出的基于人脸识别的课堂签到系统，包括：信息存储单元、信息采集单元、定位单元、信息收集单元、、显示单元、信息添加单元、控制单元；
信息存储单元，用于存储不同学科的上课学生的身份信息；上述身份信息包括该学生的脸部图像信息及该学生的专业、班级、姓名、学号；上述学生的身份信息需要提前录入，且录入时，需对学生身份信息的准确性进行检查；
信息采集单元，用于采集上课学生的脸部图像信息，并将采集的学生的脸部图像信息发送至控制单元；
定位单元，用于对已采集脸部图像信息的学生的位置进行定位；
信息收集单元，与控制单元通信连接，用于存储控制单元发送的信息；
显示单元，与控制单元通信连接；显示单元包括前端显示设备和后台显示设备；控制单元将学生所需上课的课程名称、上课地点发送至前端显示设备进行显示，学生可通过前端显示设备了解到自己所需上课的课程情况，且上述前端显示设备为移动设备或平板电脑，保证学生可根据实际需要随时随地了解到上课的课程情况；控制单元获取信息收集单元内存储的信息，并将上述信息发送至后台显示设备进行显示，后台显示设备可供教师上传班级学生名单、编辑教学课程用表等，相关教务人员也可通过后台显示设备观察信息收集单元内存储的信息，方便教师及时通过上述信息了解到学生的课堂参与情况以及教师在课堂上的教学情况，进一步对学生和教师的课堂参与情况和教学情况进行监控，在需要时，相关教务人员可针对性的采取措施。
信息添加单元，与控制单元通信连接，控制单元内存储有安全用户身份信息，信息添加单元包括身份验证模块和手动添加模块，当身份验证模块采集的用户身份信息与上述安全用户身份信息匹配成功时，用户可通过手动添加模块将学生的姓名、学号及签到成功的信息添加至信息收集单元，保证对所有学生上课出勤情况录入的完整性；
辅助评价单元，与控制单元通信连接；学生可通过辅助评价单元对各学科教师的教学情况进行匿名评价，帮助各学科教师了解到自己在教学过程中的优点和缺点，帮助教师不断提升自己，在课堂教学过程与学生实现良性的配合；教师可通过辅助评价单元对各上课学生的课堂表现情况进行星级评价；使学生能了解到自己在课堂中的表现，督促学生不断改进自己的不足，从而保证学生的上课质量以及课堂教学氛围；控制单元获取上述评价结果并将上述评价结果发送至信息收集单元，可对教师的评价以及学生的评价进行存储，在课程结束或学期结束时，方便相关教务人员对教师和学生的课堂参与情况进行了解，并根据教师的反馈结果和学生的反馈结果针对性的采取措施，保证教师的课堂教学质量和学生的课堂表现质量。
控制单元，与信息存储单元、信息采集单元、定位单元通信连接；
控制单元接收到信息采集单元发送的学生脸部图像信息后，控制单元将上述目标学生的脸部图像信息与信息存储单元中存储的上课学生的脸部图像信息进行匹配，验证学生的脸部图像信息是否存在于信息存储单元中：
若匹配成功，表明学生的脸部图像信息存在于信息存储单元中，该学生属于该门课程的上课学生，此时需要对上述学生的实时位置进行确定，控制单元通过定位单元获取上述目标学生的实际位置，并将上述目标学生的实际位置与控制单元内存储的预设位置进行比对，上述预设位置为该门课程上课教师的实时位置：若目标学生的实际位置与预设位置的距离小于预设范围，表明目标学生在教室内，属于正常参课情况，控制单元即判定该目标学生签到成功，并调取信息存储单元中该目标学生的姓名及学号，且将上述姓名、学号及该学生签到成功的信息发送至信息收集单元进行存储，方便对正常参课学生的身份信息进行统计；若目标学生的实际位置与预设位置的距离大于预设范围，表明此时目标学生不在教室内，属于异常情况，控制单元即判定该目标学生签到失败，并将该目标学生的姓名、学号及该学生签到失败的信息发送至信息收集单元，有利于教师或相关人员在课后对该名学生的身份信息进行查看和分析，针对缺课行为恶劣的学生可采取相应的措施，保证上课秩序和上课氛围；
若匹配失败，表明该目标学生不属于该门课程的参课学生，可能存在冒名顶替的情况，控制单元即判定该目标学生签到失败，控制单元将信息采集单元发送的学生脸部图像信息发送至信息收集单元进行存储，并将该目标学生签到失败的信息发送至信息收集单元，有利于教师或相关人员在课后对该名学生的身份信息进行查看和分析，针对冒名上课等行为恶劣的学生可采取相应的措施，对上述学生进行教育，强化上述学生的学习意识。
本实施方式还包括时间单元，时间单元与控制单元通信连接；控制单元通过时间单元获取时间信息，控制单元可根据获取的时间信息与预设时间阈值进行比对，判断是否有学生迟到的情况；当控制单元判定目标学生签到成功时，控制单元通过时间单元获取时间信息，并将上述时间信息与控制单元内存储的预设时间阈值进行比较，若上述时间信息在预设时间阈值内，表明学生按时参课，控制单元将该名学生按时签到成功的信息发送至信息收集单元，若上述时间信息超出预设时间阈值，表明学生迟到，控制单元即判定该学生迟到，并将该学生超时签到成功的信息发送至信息收集单元，方便教师或相关人员对参课学生的按时上课和迟到情况进行统计。
控制单元内存储有上课时间段，在上课时间段内，控制单元通过定位单元获取签到成功的学生的实时位置并与控制单元内存储的预设位置进行比对，以检测是否有学生在签到成功后偷偷溜走的情况，当出现学生的实时位置与预设位置的距离大于预设范围时，表明该目标学生不在教室内，控制单元即判定上述学生早退，并将上述早退学生的姓名、学号及早退信息发送至信息收集单元，有利于教师和相关人员对该情况知悉了解，方便其采取相应的措施。
控制单元将各门学科的上课学生的信息、签到成功学生的信息、签到失败学生的信息、早退学生的信息、迟到学生的信息进行汇总，分析出任一门学科的出勤情况，并将上述出勤情况发送至信息收集单元进行存储；上述任一门学科的出勤情况包括该门学科的应到人数、实到人数、缺勤人数、迟到人数、早退人数；有利于在课程结束时对学生的出勤情况进行统计，进而根据学生的出勤情况对学生的成绩进行评定和打分。
且控制单元根据各门学科的上课学生的信息、签到成功学生的信息、签到失败学生的信息、早退学生的信息、迟到学生的信息，分析出任一个上课学生的各门学科的综合出勤情况，并将上述综合出勤情况发送至信息收集单元进行存储，所述的任一个上课学生的各门学科的综合出勤情况包括该名学生的应上课次数、实际上课次数、缺课次数、迟到次数、早退次数；有利于教师在学期末的时候，对每名学生的参课情况和出勤情况进行统计，然后根据学生的实际出勤情况对学生的综合成绩进行评定和打分，保证学生成绩的准确性和公平性。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。