摘 要

近年来，生物识别技术由于它具有其他类型的身份认证所不具有的独特优势，因而被大量应用于社会生活的相关身份认证当中。现在，人脸识别技术被广泛应用于门禁、相关安全检查以及签到打卡等方面。智能手机终端的考勤平台被大力研发，并立刻被市场急需。是为了可以进一步的严格化类似于在校大学生的日常课堂签到，这样可以提高学生课堂出勤率，从而防止大学生逃课外出游玩或者在寝室里面睡觉、打游戏，以此来提高学生的学习能力和学校的教学质量。如今的智能手机作为智能终端应用、网络计算等智能化平台的储存信息的地方。大学生课堂打卡签到管理系统，是根据对智能云计算的相关概括、系统解析来进一步完成精准的学生数据的采集与汇总，以及相关信息的查询的流程。与传统的老师上课采取点名形式相比，避免了部分学生冒名应声顶替等不良行为，通过智能手机来建立一套人脸识别管理系统，能够将所有同学的数据进行专一化的采集并永久保存，特色化的人脸识别和查询功能，大大提高了学校对于课堂出勤高指标要求的保证，进一步提高了学校的教学效率。

为了避免传统课堂老师点名等传统签到形式的弊端分析，我们这一次所开发的人脸识别签到APP选取了Android studio等进行研发。目的是为了实现学生可以进行注册登陆、采集大家的面部信息、实时的人脸识别签到打卡等功能。通过系统设计的方法，进一步完成每一个系统板块的功能联系。人脸识别系统功能的唯一性、便携性以及操作的便利性，完全可以保障学生的课堂签到打卡的准确性。

关键词：人脸识别；Android studio；打卡签到

Abstract

In recent years, biometric technology has been widely used in social identity related identification because it has unique advantages that other types of identity authentication do not have. Face recognition technology is now widely used in access control, related security checks, and check-in punching. The attendance platform of the smart phone terminal was vigorously developed and immediately needed by the market. The quality of teaching. Today's smartphones serve as a place to store information on intelligent platforms such as smart terminal applications and network computing. The college students' check-in management system is based on the summary and systematic analysis of intelligent cloud computing to further complete the collection and summary of accurate student data and the process of querying related information. Compared with the traditional teacher's class name, it avoids some students' impersonation and other bad behaviors. By using a smart phone to establish a face recognition management system, the data of all students can be collected and saved permanently. The featured face recognition and query function greatly improves the school's guarantee for the high requirements of classroom attendance and further improves the teaching efficiency of the school.

In order to avoid the analysis of the drawbacks of traditional sign-on forms such as traditional classroom teachers, the face recognition sign-up APP we developed this time has selected Android studio for research and development. The purpose is to enable students to register and log in, collect facial information from everyone, and perform real-time face recognition check-in and punching. Through the system design method, the functional connection of each system section is further completed. The uniqueness, portability and ease of operation of the face recognition system can fully guarantee the accuracy of the students' check-in and check-in.

Keywords: Face recognition；Android studio; sign in system

目录

第 1章 绪论 1

1.1研究背景 1

1.2目的和意义 1

1.3本文的研究内容 2

第2章 需求分析 3

2.1系统阐述 3

2.1.1功能阐述 3

2.1.2数据库阐述 3

2.2可行性阐述 4

2.2.1经济可行性阐述 4

2.2.2技术可行性阐述 4

第3章 整体设计 6

3.1整体设计原则和目标 6

3.2系统体系结构 7

3.3系统总体结构设计 7

第4章 详细设计 9

4.1包结构设计 9

4.2基础类设计 9

4.2.1BaseActivity类 9

4.2.2 ManagerApplication类 9

4.2.3网络连接的封装 9

4.2.4 JSON数据解析 10

4.2.5 ListUtil封装 10

4.3用户登陆 10

4.4学生签到主界面 11

4.5注册学生信息界面 13

4.6学生签到打卡界面 15

4.7管理已注册学生信息 16

第5章 测试 19

5.1确认测试 19

5.2单元测试 19

5.3集成测试 20

第6章 结论 21

参考文献 22

致谢 23

第 1章 绪论

1.1研究背景

现在互联网信息爆发的愈发激烈，那种非常传统的身份识别及其认证有着很多不言而喻的弊端与不足。几年之前我们在火车站进行安全检查时^[1]，都是要排好长的队来等着工作人员一个接一个的刷身份证核对审查通过。这样做很容易耽搁时间，同时工作效率低下且耗费过多的人力。随着当下国际竞争日益激烈，我们的祖国需要快速发展，那个提高整个社会的生产效率的其中一个方式就是提高基础设施的效率，如今很多火车站均采取智能识别人脸的方式进行快速安检，既精准又迅速，这就是根据每个人所独有的人脸识别技术。

作为当代大学生，在校四年亲眼目睹了课堂考勤如何成为教学过程中一个显著并亟待解决的问题。由于大学校园充斥着自由的气息，许多同学为了出去游玩或者待在寝室打游戏、睡觉，而选择了逃课。这使得课堂考勤被严重的忽视了，以往传统的课堂考勤则是由老师或者班委进行点名、签到的方式来进行。由于人数众多，免不了部分同学混淆视听来盲目帮忙签到。为了避免此类问题的发生，人脸识别签到将慢慢成为一种趋势。现在手机作为智能终端发展特别快，使用手机进行人脸识别签到是很有意义的一件事。因为它成本比较低，只需要采用手机摄像头即可。在进行识别面部信息的时候特别稳定高效。无论是人脸还是智能手机，携带起来都比较方便。既安全可靠又可以保障学生们的出勤记录。

1.2目的和意义

此次设计的人脸识别签到APP是为了防止大学生因为各种各样的理由而选择逃课，为了保障课堂的出勤率，同时也为了教学质量的稳步提升，更为了每一名大学生不荒废自己的学业并真真切切地在大学校园里面学到知识。因而设计一款便于携带并具有不可替代性的生物识别APP。

这次所开发的人脸识别签到APP是以Android studio为基础来研发的，使用了Android studio本身自带的一些组件和相关功能。先代码进行编写，然后不断地排查代码中的错误将其调试成功，紧接着在安卓手机上生成一个人脸识别签到APP^[2]，来使学生完成人脸识别签到打卡。这个APP应用主要下面一系列操作步骤来完成人脸识别：将学生信息先进行成功的注册，通过手机摄像头所采集的学生的人脸信息进行相关的录入管理；签到打卡就是通过手机摄像头所识别到的学生人脸信息与一开始早就录入数据库的该学生人脸面部信息进行比对，并得出比对结果^[3]；管理学生信息，提供列表管理来方便进行学生信息的相关增删与更新。还有就是，为了提高学生们的体验效果，此次APP的设计使用了一些特色的自定义组件等进行强化应用效果。

通过设计此款APP，极大地提高了我的严谨的思维能力及编写代码的能力，同时也对Android的相关知识有了更深层次的认识，也对人脸识别有了更为深刻地学习。

1.3本文的研究内容

本论文对人脸识别签到系统的组成部分进行了相关的研究，在这个基础之上我选择了Android系统，为了能够很好地将开发环境进行成功的搭建，我选取的是Android studio，以此来达到实际的环境之下进行识别的目的。

根据用户的需求，以及分析大学生日常的行为习惯。来细致的设计人脸识别APP及其此款APP的整体框架与将要实现的功能之间的关联，这样一来，就可以针对性地对可能会发生的问题进行分析来很好地解决它们。以此来完美实现人脸识别的相关功能，以及后续的APP维护工作。从而可以让学生们可以有一个很好的体验过程。本次设计应用到来许多开源组件， 搭建了一个简便、易于操作的界面框架。也对人脸识别APP的设计原理进行了分析和研究。论文大概由以下几个部分组成：概要绪论部分；人脸识别签到APP的相关功能阐述；人脸识别签到APP的基本原理的分析及其整体设计；相关功能的具体实现以及核心代码的解释；系统调试^[3]；在本论文的最后总结了一下此次设计人脸识别APP的整个开发过程自己从中获益之处，并在开发的过程中不断发现问题，解决问题，在此基础上不断成长。

第2章 需求分析

2.1系统阐述

人脸识别开始研究的比较早，上个世纪中期就已经开始了。时至今日已经经过很长时间的累积了，如今人脸识别技术已经在社会的各个领域得到了普遍的使用，并接二连三地取得了许多优秀的成果。这个人脸识别签到APP应用的最关键之处在于现在很多地方都对其有着很大的需求。因而这种原因我渐渐衍生出了一个想法，来设计一款人脸识别签到的APP来帮助同学们严律自身，按时上课。同时也减轻老师的压力，不再为课堂考勤屡屡出现问题而为我们担忧，教学质量也会因此有所提升。这款APP的设计主要是针对广大在校大学生上课人脸识别打卡签到，当然也可以运用在其他的地方，比如说寝室门禁、讲座与会人员的签到等等。所以说不管是从哪个方面，无论是人脸识别签到APP的具体功能实现及整体的框架设计，和用户界面的主题风格设计，还有学生们的使用习惯等等每一个细节都要考虑到位，力求达到给使用此款APP的人最优的体验效果。

2.1.1功能阐述

此款人脸识别签到APP尤为关键的几个功能是由这几部分所组成：首先是所持有用户的账号及密码的注册和登陆，接着对目标群体的头像面部信息进行相关采集来实现人脸录入^[4]，在上课之前对广大学生实现人脸识别签到，最后则是所持有用户对目标群体所采集的人脸信息进行管理。通过下图以很直观地看出，各个板块之间的联系特别紧密，均是由主界面来协调各板块。

图2.1 系统功能说明图

2.1.2数据库阐述

此次的人脸识别APP的设计运用了Bmob数据库^[5]，可以为我们选用好的数据存储器来帮助我们处理数据，并极其便利地实现数据的增加、删除以及改进和查询等工作。

在这些之外，我们还可以合理的应用Android的SQLite数据库，SQLite所提供的并可以供其正常运行的数据种类共有5类, INTEGER、NULL、REAL、BLOB和TEXT；SQLite采取得是弱类型，并且为此次设计人脸识别签到APP所解析的大部分数据正确转换到其所对应的5类数据提供了强有力的支持。如果使用多进程并发的话效果会比多线程所产生的作用好很多，因为直到3.3.1版本才开始真正地支持多线程。在大部分状况下所使用的数据库文件会慢慢变多。我们能够间接地经过命令来将其搜集起来，但是我们会因此消耗特别繁多的时间和精力，占用空间也多，所以暂且只支持add和rename^[6]。INTEGER PRIMARY KEY的字段这一种情况比较例外，因为它目前还是只能存放64位整数。

2.2可行性阐述

对每个人所独有的面部进行精准的识别生物身份认证技术，目前已经在社会的很多地方都得到的很好地使用，比如说门禁系统、公安视频监控系统以及火车站的安全身份认证等等。因为我们每个人的面部差异性都特别强，这也是为什么人脸识别被广泛应用于社会上的原因。而我们此次设计的在课堂上进行人脸识别签到APP，是为了通过特别准确的人脸比对来确定课堂出勤率，保障大学生们的日常学习生活，很符合上面的各项要求。所以说此款APP的设计完成，既可以满足同学们的体验效果，也可以保障老师上课的教学质量。

2.2.1经济可行性阐述

人脸识别签到APP不同于那些需要采集类似于DNA、虹膜等生物特征需要规格特别高的专业设备来进行搜集。我们针对人脸面部的采集只需要普普通通的手机摄像头即可完成，所以说成本特别低。而且此次开发总体上是我一个人独立完成，相关资料在网上免费查阅，并且使用的是自己的笔记本电脑进行的开发，基本上没有什么太多的金钱上的花费。此次人脸识别签到APP的设计成本极低。

2.2.2技术可行性阐述

学生人脸面部信息的采集可以在大家不知道的情况下进行采集，同时面部识别技术易于大家接受，人脸识别签到APP大部分都是以Android系统的UI为开发的基础，在此过程中运用了特别多的原生组件，在进行人脸识别过程中效果特别地流畅，同时还会使用与此有关的界面上的系统自带列表组件。所以说无论从哪个方面去考虑，在Android硬件设备以及SDK将其运用，把Java作为此次设计人脸识别签到APP的开发语言。在开发所应用的技术上，没有特别大的难度，有着比较整洁并相对美观的主体界面，也让广大的用户有着一个很好的体验效果，性能上也很流畅，因此此次人脸识别签到APP的设计在技术上是可以的。

第3章 整体设计

3.1整体设计原则和目标

此次APP的设计主要是为了贴合实际的需要，如今的大学课堂氛围以及远不及从前了，随着社会经济与科技的迅速发展，与此同时大学生的娱乐生活也更加的丰富多彩了，刚步入大学校园的大学生怀揣着一颗强烈的好奇心，在自身缺乏一定自制力的情况之下逃课成为一个习惯，直接导致了学业的荒废。所以此款APP的功能模块以及框架设计重在对每一位同学的人脸面部信息精确采集，对所采集的学生人脸面部信息进行安全管理，以此来达到课前能够快速高效地让每一位同学实行人脸识别签到，并对未被识别到的人脸进行记录，从而达到一个很好的效果。因此需严格按照以下要求特性来设计：

(1)功能实用性：在这个APP设计完成之后，一定得保证每一个学生在上课之前的短暂几分钟之内都可以精确的完成人脸识别签到。所以在这个APP对学生们进行实时的人脸识别中一定得保证在无论何种环境之下对同一个人进行识别的过程中，现场识别的信息一定要与之前所录入该学生的人脸面部信息十分吻合，在人脸识别精准的同时一定要高效地快速识别，只有这样才能真正满足课堂考勤人脸识别签到。

(2)先进性：在我们进行研发的过程当中，一定要选择合理的开发架构以及分包时的结构。要保证我们所编写的代码可以在不同的电脑及系统上对应的整体架构下都是可以稳定运行的，并且可以让APP稳定实现其功能。

(3)可维护性与拓展性：我们可选用适当的搭建框架的方式，选取先进的、适应性比较强的、可以让APP稳定快速实现其功能的研发框架，不稳定且性价比不高的研发方式将遭到摒弃。结合课堂考勤的需求APP稳定实现功能的情况，选择一个适当的研发技术类型。如果说此款人脸识别签到APP需要连接网络，在短暂的课堂间隙需要频繁操作，这样一来网络请求框架采取volley最为适当。除此之外还得把基础类搭建的十分合理，在搭建完成合理的网络请求库之后，将接口和选择进行外部研制，如此操作主要是为了后期能够对网络的整体框架进行有效维护。在开始搭建基类开发一个应用界面的时候，许多大体一致的操作都是在基类搭建中完成的。最后我们还得考虑一些需要在界面上共同实现的功能，我们可以采取在基类中开发子类的操作来完成。

(4)可靠性：我们所设计的人脸识别签到APP一定要能保证正常稳定的运行，不能因为一点点室外光照以及温度等因素的不同就会导致人脸识别发生偏差，不能很好地与所录入的学生面部信息进行精准比对。也不能因为个别代码编写失误导致整个系统程序的崩溃。所以说，稳定高效并精准的人脸识别才是此款APP应该达到的可靠性要求

(5)安全性：在打开人脸识别签到APP之前，需要先输入管理员的账号与密码才可以进行登录，登录成功之后才可以查看所采集的学生们的面部信息以及相应的管理录入，还有现场人脸识别打卡签到都需要通过管理员的身份认证方可进行操作。这样就很好地保证了此款APP的安全使用。

(6)良好的用户体验性：虽然我们设计此款人脸识别签到APP主要是为了课堂考勤，我们在满足APP的相关功能能够稳定高效应用的基础之上，应着力去设计一个整洁大方、迎合大众审美观的优质界面，这样我们就可以间接让大家能够乐于去接受这一种打卡签到的方式并由衷的产生一种兴趣和喜悦。考虑到这些问题，我们可以适当选取Meterial Design去完成人脸识别签到，设计一个可以跳跃的通知栏来反馈人脸识别所显示的数据，然后在操作界面的过程中增加一些动态显示等相关特效，让大家在签到的过程中有一种愉悦的体验。

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