基于人脸识别的课堂考勤系统

基于人脸识别的课堂考勤系统摘要计算机技术的发展与普及，使得信息技术改革的步伐不断变化发展，与此同时，企业面临着需许许多多的挑战。对于企业自身来说，市场竞争能力的高低与自身对当前市场信息的敏感程度有着密切的关系，对市场的敏感程度高企业在社会市场中就相对比较有竞争力，反之则低。随着计算机技术的飞速发展，信息化技术的广泛运用也越来越广泛，而以互联网为基础的信息化管理体系更是有着许多优势，其科学性、准确性、易于操，大大的改善了以往的工作效率，同时也解决了以往存在的一些问题。公司的人力资源管理体系，可以随时更新和查询公司的人员资料，让公司的管理变得更加的简单，同时，公司还可以通过人力资源管理系统来处理公司的员工，帮助公司的高层进行管理，让员工的资料变得更容易，获得更多的员工的资料，这让人力资源管理成为了一个必不可少的手段。本文介绍了一种以JPS技术为基础的数据库，为了确保数据的稳定和安全，在此基础上，在界面的设定上，既要方便快捷确，又要确保运行的安全和安全，并对其进行了详细的介绍，并对其进行了归纳。该系统采用了基于人脸识别的智能化考勤管理，具有较高的可操作性、良好的人机交互性能，并具有较高的实践性和高安全性。关键词：指纹考勤系统MYSQL数据库JSP技术SSM框架目录AbstractWiththedevelopmentandpopularizationofcomputertechnology,thepaceofinformationtechnologyreformischanging.Atthesametime,enterprisesarefacingmanychallenges.Forenterprisesthemselves,thelevelofmarketcompetitivenessiscloselyrelatedtotheirsensitivitytothecurrentmarketinformation,highsensitivitytothemarketenterprisesinthesocialmarketisrelativelycompetitive,theoppositeistrue.Withtherapiddevelopmentofcomputertechnology,informationtechnologyiswidelyusedmoreandmorewidely,andtheinternet-basedinformationmanagementsystemhasmanyadvantages,itsscientific,accurate,easytooperate,greatlyimprovetheefficiencyofthepast,butalsotosolvesomeoftheproblemsthatexistedinthepast.Thecompany'shumanresourcemanagementsystem,canupdateandquerythecompany'spersonnelinformationatanytime,sothatthemanagementofthecompanybecomesmoresimple,atthesametime,thecompanycanalsodealwiththecompany'semployeesthroughthehumanresourcemanagementsystem,tohelpthetopmanagementofthecompany,makeemployeeinformationeasier,accesstomoreemployeeinformation,whichmakeshumanresourcesmanagementbecomeanessentialtool.ThispaperintroducesakindofdatabasebasedonJPStechnology,inordertoensurethestabilityandsecurityofdata,onthisbasis,intheinterfacesetting,notonlyconvenientandfast,butalsotoensurethesecurityandsafetyofoperation,andhascarriedonthedetailedintroductiontoit,andhascarriedontheinductiontoit.Thesystemadoptsintelligentattendancemanagementbasedonfacialfeatures,hashighOperability,goodhuman-computerinteractionperformance,andhashighpracticabilityandhighsecurity.KeyWords:Fingerprint,attendancesystemMYSQLDatabaseJSPtechnologySSMFrameworkDirectory目录TOC\o"1-3"\h\u摘要 1Abstract 2第1章绪论 51.1研究背景 51.2研究意义 61.3研究内容 7第2章系统关键技术 82.1JSP技术 82.2MYSQL数据库 82.3SSM框架 92.4JAVA技术 9第3章系统分析 103.1可行性分析 103.1.1技术可行性 103.1.2操作可行性 103.1.3经济可行性 103.1.4法律可行性 103.2系统性能分析 113.3系统功能分析 113.4系统流程分析 123.4.1注册流程 123.4.2登录流程 13第4章系统硬件设计 144.1单片机最小系统 144.1.1STC89C52单片机 144.1.2STC89C52管脚说明 154.1.3复位电路 164.1.4晶振电路 174.1.5最小系统电路 184.2LCD1602液晶显示模块 184.2.1LCD1602引脚分布 184.2.2LCD1602简介 194.2.3显示电路原理图 20第5章系统设计 225.1系统结构设计 225.2系统顺序图设计 225.2.1登录模块顺序图 225.2.2注册模块顺序图 235.3数据库设计 245.3.1数据库E-R图设计 245.3.2数据库表设计 25第6章系统的实现 266.1注册功能模块的实现 266.2登录功能模块的实现 266.3指纹考勤功能模块的实现 276.4用户管理功能模块的实现 286.6个人信息查看功能模块的实现 286.6修改密码功能模块的实现 286.7考勤记录功能模块的实现 296.8考勤查询功能模块的实现 29第7章系统测试 307.1测试定义 307.2测试目的 307.3指纹检测性能测试结果与分析 317.4指纹性能测试结果与分析 327.5系统性能测试结果与分析 33结论 35参考文献 36致谢 38附录 39第1章绪论1.1研究背景中国的企业管理，正在按照现代公司管理的内容，实行生产管理、营销管理、人力资源管理、科技开发管理、财务管理的综合性现代化管理。现在越来越多的企业讲究“名牌效应”，重视树立本企业形象，在激烈的市场竞争中确立企业的名牌意识。这种趋势表明，中国企业的现代管理，正在进入一个新的阶段，正与包括英国在内的世界经济发达国家的现代公司管理接轨。中国企业管理的未来发展，面临着更加激烈的过内外市场竞争的挑战。市场竞争是实力的竞争，是企业管理水平的竞争。目前中国一些企业存在着管理基础薄弱、管理次序混乱、管理机制僵化、组织结构刚性、生产活动封闭、资源浪费严重诸多问题，再加上规模经济效益不佳，致使企业的市场竞争力低下。这些问题在各类企业和各个行业以不同形式表现出来。中国的公司管理是以现代公司管理为基础的，从生产管理、营销管理、人力资源管理、科技开发管理、财务管理等方面进行了全面的现代化管理。如今，许多公司都注重“名牌效应”，注重品牌的塑造，注重品牌的塑造，并在激烈的市场环境下建立品牌的观念。这一发展态势显示，中国的现代公司治理已步入新的发展时期，与英国等发达经济体的现代公司经营模式相适应。中国的经营管理在国内和国际上都将会越来越严峻。市场的较量就是公司的力量和经营能力。当前中国部分公司管理基础薄弱，管理秩序混乱，管理机制僵化，组织结构僵化，生产活动封闭，资源浪费严重等问题，加之规模效益差，导致企业的市场竞争力低下。在各种类型的公司和产业中，都存在着各种各样的问题。中国的经营发展，在面对日益加剧的顾客需求的日益加剧的情况下，在规模、成本、价格、质量、交货期和售后服务等方面不断提高的同时，也要面对信息技术和知识经济的冲击。所以，研究信息技术和知识经济对中国的经营有何意义。现在的时代，电脑越来越普遍，表现越来越好。在很多方面都得到了广泛的运用。例如，图书馆的图书、超级市场、网咖的收费、KTV的点歌、航空、铁路、户口登记等。在现代技术发展的今天，利用电脑进行员工出勤率的控制已经是一个非常重要的环节。以往的出勤工作全靠手工进行，不但耗费大量的人力、财力，还难以确保数据的准确率与透明性，造成了不少的麻烦。如今，采用电脑进行出勤，不仅减轻了员工的工作量，而且还能提高员工的工作积极性，使得以往繁重乏味的工作，变成了一种既方便又实用的工作。随着计算机技术尤其是数据库技术的发展，为企业构建MIS，乃至转变经营理念发挥了巨大的影响。事实表明，在企业经营中，信息化技术已经发挥了日益突出的作用。利用考勤制度，可以轻松掌握企业的人员信息，掌握其出勤率，掌握其出勤率，从而得出其真实薪酬。所有的数据和数据都是计算机来处理的，而员工的出勤信息管理体系在企业的信息化建设中发挥着重要的作用。因此，如何建立一个考勤管理体系是十分必要的。从1990年代开始，脸部辨识技术迅速发展，国内外已有不少相关的研究成果，例如国外很多机构采用多种技术，开发高质量的考勤管理体系。目前，我国在指纹辨识领域的科研机构有清华大学、中国科学院等。现在很多国家都在开发自己的技术，将自己的人脸识别检测技术应用到了商业领域，而中国的庞大的人口数量，以及对治安的要求，都还没有建立起完善的检测体系，而在未来，也将会有更好的检测体系出现，将会出现在市面上的面部检测设备。1.2研究意义随着技术的进步，对安全的要求也越来越高，IC卡之类的传统身份认证设备，也越来越难适应现在的市场，从通用和安全两个角度来看，一个崭新的身份认证体系，将会出现在这个时代。这种以人脸识别为基础的考勤系统，彻底改变了以往的元磁卡和IC卡的使用模式，既可以确保考生的身份信息不会遗失，又可以满足所有人的需要，从而确保了考试的公平性。所以这一次的毕业设计，就是采用了一个基于人脸识别的测试体系来进行，既要确保它的真实性，又要做到公平和公正，以促进公司的经营。1.3研究内容本文针对基于面部辨识的出勤管理体系，对其中的人脸识别进行了详细的论述。在开发和设定的过程中，还要确保系统的正常运行。另外，在这个系统的设计中，考勤的功能主要有以下几个方面：第一，要构建一个高质量的借阅平台，利用MYSQL的数据库，查找到对应的教材，通过网络搜索到的关于指纹的考试信息，再通过各种方式来改进自己的系统，从而完善自己的系统，并且提交一份相辅相成的报表。本文由以下六个章节组成：第一章为导言，主要介绍了本文的研究对象、研究的背景和研究的重要性。第二节为技术，介绍了各种技术。第三章是对整个系统进行了分析，从可行性和功能要求两个方面对整个系统进行了分析。第四章是对整个软件进行了详细的设计，主要是对软件的功能和数据库进行了详细的分析，并给出了相关的图表和图形。第五章是对该软件的具体实施：通过对该软件的性能进行检测，以确保该软件的性能。第六节体系试验：检查项目能否实现预定的目的。第2章系统关键技术2.1JSP技术JSP是这一次的主要设计，它在很多公司都有应用，Java的软件可以被加入到传统的网页（*）。htm,*HTml）。JSP是一款不依赖于程序开发的操作系统，它可以被编写到任何一种不同的语言中去，JSP可以根据不同的语言编写不同的代码，所以JSP可以根据不同的语言编写不同的代码，从而降低JSP的使用成本。JSP在开发和构建软件的时候，不仅能够起到很好的作用，还能够有效地进行数据的采集和整理。JSP可以轻松地处理所有的问题，而JSP的推出，也意味着一个崭新的纪元即将来临，最重要的是，JSP可以为所有的机械产品提供服务。总之，JSP自身拥有高度灵活性的OS以及Web服务器。他拥有一个完整的资料库，可以在开发的时候，提供一个面向过去和面向对象的选项。JSP真正的优势在于它可以被编写出来，并且可以确保它的运行的有效性。除此之外，JSP还能扩展到其他的应用领域，这也是为什么JSP能够兼容多种语言的原因。2.2MYSQL数据库在一个站点的开发中，需要一个数据库，这个数据库需要构建一个框架，并且存储一个相关的数据，在这个数据库的建造的时候，它是可以保存和处理这些数据的。可是现在，随着时间的推移，现在的数据库已经可以进行数据的加工，从最基础的数据，到存储数千的数据，再到现在的数据，都需要经过一系列的数据改造。这一次的测试，是以MYSQL作为基础，通过MYSQL进行测试，增加了MYSQL的总体控制力，同时MySQL还能提供更多的系统资源，提高了工作的效率。另外，它还可以通过TCP/IP、ODBC、JDBC等方式来构建一个完整的资料库，这个资料库的作用并不算太大，不过对于这个新的系统来说，却是绰绰有余了。2.3SSM框架SSM（SSM）的简称是Spring+SpringMVC+MyBatis(MyBatis)，是一种既成熟且典型的整合架构，是一种非常适用于企业JavaEE的轻型开发平台。在没有EJB容器支持的情况下，可以根据这个架构的程序在一个正常的Web容器中执行。Spring自身就是一种开放源码的架构，并且在整个控制流程里面对其的集装箱结构进行了解析。SpringMVC本来就是SpringFrameWork的一个开发项目，和SpringWebFlow结合在一起，再将整个控制器和模块分开来进行数据的加工，这样就可以方便地进行这样的分割。MyBatis是一种以Java为基础的程序架构，包括了所有的程序和参数，并且还可以对用户进行检查和查询。MyBatis但如果XML非常简洁，那么它的初始结构就会更好，并且会把数据映射到数据库里来保存。2.4JAVA技术JAVA是目前国际上较为流行的面向对象的一种语言，它是SUN公司开发的。它适用于不同的平台，兼容度高，适用于大部分的操作系统，不会有任何的错误，它的扩展和维护性能更好，它还具备了对问题的解析和问题的分析和求解。JAVA是一种比其他的语言更简洁、更容易编写、更可靠的软件。据不完全的数据显示，目前全球有超过2千万人正在使用JAVA,JAVA是一种兼容并蓄和独立运用的工具。JAVA主要分为JAVA和JAVA执行两个模块。JAVA和C++有异曲同工之妙，不过JAVA在编写代码的时候，并不是单纯的通过引导进行翻译，而是将代码编写成了一个单独的程序，或者是一个网络，这样就可以很好的检测错误了。JAVA是分布式的，结构中立的特性，它可以快速地储存和简化编辑。Object包含四大特性：第一，封装，即当你在定义一个类别的过程中，它可以完成特定的函数和特性。二是抽象，它是一种类型，它能将一种通用的类集合在一起，方便了它的简化。三是传承。另一个就是多态化，可以同时使用，这也说明了其良好的扩展性。第3章系统分析3.1可行性分析在开发的时候，既要确保系统的稳定，又要尽可能的降低开发的费用，这样才能达到最大的效果，所以接下来我们要对技术和运营进行详细的介绍。3.1.1技术可行性本论文将运用JSP及MYSQL两大资料库构建并发展以脸部辨识为基础的研究平台，并将学习中所学到的有关程式设计的知识运用到其中，并减少了程式的困难。3.1.2操作可行性我是一位学生，总体工作经历并不丰富，而且在设计界面时也有很多问题。问题是，不仅要确保它的功能齐全，而且还必须要非常容易地使用。当使用者打开了游戏的时候，屏幕上会出现各种各样的反应，并且会有相应的反应，并且会有相应的提示来进行整个系统的运行。这套以脸部辨识为基础的考勤系统，整个流程都很容易设定，并且可以随时使用，便于操作。3.1.3经济可行性这个软件通常都是通过面部识别来实现的，因此在技术和实际的数据的处理上，投资并不多。并且一旦开发完成，将会大大提升用户的登录速度。采用特定的分析体系，具有较强的经济性。3.1.4法律可行性而在研发的时候，使用的都是百度和文库之类的文件，所以在毕业的时候，不管是源码，还是内容，都不会有任何的问题。3.2系统性能分析(1)保障本项目的安全，所以使用者在进入本公司前，必须先注册，才能使用本公司的权限。(2)可以提升系统的等级，当你的信息达到了一个特定的等级之后，你就可以获得更多的新的知识。(3)由于系统的存储能力，所以在进行指纹的时候，要对存储的要求很高，并且输入的数据很多，也很繁琐，所以必须要有一个很好的数据库来确保自己的工作。(4)该体系自身的稳定性；在这个世界上，没有任何的病毒，也没有任何的漏洞，必须要有一个防火墙，一个拦截程序，并且要对所有的数据进行安全的防护。(5)第一，要确保整个系统的简洁，并且在整个系统的开发过程中，必须要做到简洁、易于理解，并且每个模块的运行方式都要简洁，便于使用者进行操作。(6)还要确保系统的完整性，在输入的时候要做到稳定性，并且要对数据进行实时的更新和修正。而且必须要确保自己的资料是独立的，不能在任何时候都将资料删除。(7)为了确保系统的稳定，在设计的时候，必须要考虑到指纹的稳定度，并且必须要有一个清晰的界面。(8)体系的正确还涉及到完成责任要求和对每个单元的真实需求进行精炼。3.3系统功能分析本基于指纹的考勤系统主要实现了管理员和用户两个用户角色的功能，其具体介绍如下：管理员登录后功能有：用户管理，考勤查询，个人信息查看，修改密码，安全退出，管理员用例图如图3-1所示。图3-1管理员用例图用户可以进行注册，指纹考勤，登录，考勤记录，个人信息查看，修改密码，安全退出，用户用例图如图3-2所示。图3-2用户用例图3.4系统流程分析3.4.1注册流程在没有账号用户的情况之下，可以进行注册，并且注册流程如图3-3所示。图3-3注册信息流程图3.4.2登录流程登录模块主要满足了管理员和用户的权限登录，用户登录流程图如图3-4所示。图3-4登录流程图第4章系统硬件设计4.1单片机最小系统单片机最小系统由STC89C52单片机主控芯片、复位电路和振荡电路以及电源电路构成。4.1.1STC89C52单片机本射频系统采用STC89C52单片机作为主控芯片。STC89C52对传统的51系列单片机进行了很大的改进，它具有51系列MCU过去所没有的性能和功能，使并且让MCU的使用更加灵活和高效。STC89C52是一款低功耗、高性能的8位CMOS具有8K可编程闪存的微控制器，具有智能8位CPU和在系统可编程闪存，其内部包括带二K字节的单芯片可编程可擦除式只读存储器、4K字节Flash闪速内存,256字节的片内数据存储器,共4个I/O接口,即P0口,P1,P2,P3口共32个I/O口线,二个十六位定时计数器,一个5向量二级中断结构,一个全双工的串行通讯接口,以及片内振荡器及时钟电路。STC89C52也给许多嵌入式系统带来了灵活并且有效的解决方案。4.1.2STC89C52管脚说明图3-1STC89C52管脚图VCC：电源电压。GND：接地。STC89C52单片机共有32根引脚。分为4组8位的可编程I/O口，依次为P0、P1、P2、P3口，每个口有8位。P0口：P0口为一个能够作为外部程序数据存储器的8位双向I/O口，内部不提供上拉电阻。当P0口的管脚输入“1”时，此时的状态是高阻输入。P0口缓冲器能接受8TTL门电流的输出。P0口因其自身的存储特性，所以不需要反复输入。P1口：P1接口是八个双向I/O接口,内部有上拉电阻。P1接口缓冲器还能接受四TTL门电压的输出。当P1口管脚为“1”时,由于其内部上拉的特性,上拉电阻下增加了管脚输出,此时引脚的作用为进口。当上拉电阻下为P1口的最低电压值时,此时引脚的作用为输出口。P2口：P2口为一个能够用来接收高八位地址和控制信号的8位双向I/O口。当P2口被写“1”时，因着内部上拉的特性，上拉电阻拉高了管脚电平，且将其作为输入。当上拉电阻下拉P2口为低电平P时，此时管脚的作用为输出电流端口。P2口缓冲器可接收输出4个TTL门电流。P3口：P3口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P3口缓冲器可接收输出4个TTL门电流。当对P3口管脚输入“1”时，上拉电阻拉高其管脚电平，此时其功能为输入口。P3口也作为STC89C52的第二功能使用。具体功能如表3-1所示：表3-1P3引脚P3.0RXD(串行输入口)P3.1TXD(串行输出口)P3.2INT0(外部中断0)P3.3INT1(外部中断1)T0(记时器0)P3.5T1(记时器1)P3.6WR(外部数据存储器写选通)P3.7RD(外部数据存储器读选通)RST：复位输入，高电平有效。一般用于清除数据，和复位电路相连接。当保持RST脚两个机器周期的高电平时间时，RST引脚有效，一般用于需对器件进行复位时。ALE/PROG：ALE是地址锁存允许信号端，低电平有效。一般是在访问外部存储程序存储器时，ALE用来锁存地址的低8位字节，通过输入脉冲的方式。PORG为编程脉冲的输入端。ALE一般会输出固定的脉冲信号，因此他经常被用于定时目的或输出时钟作用。PSEN：外部程序存储器的选通信号。在C52由外部程序取指令期间，每个机器周期两次PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的PSEN信号将不出现。EA/VPP：当EA保持低电平或接地时，在此期间外部访问允许，才能使CPU访问外部程序储存器。XTAL1：外部时钟工作电路的输入及反向振荡放大器的输入。XTAL2：外部时钟工作电路的输出及反向振荡放大器的输出。4.1.3复位电路复位电路是单片机的初始化操作，类似于电脑的关机重启。当电脑在遇到系统卡死的状态时，可以通过重启的方式解决，单片机也是一样的道理，当单片机外部程序收到干扰而无法正常工作时，可以通过复位的方式来重启。不过对应于本设计具体电路，复位电路和键盘模块相结合，用于清除寄存器内的数据。复位电路接在AT89C51的RST端口，其中复位电路由10k的下拉电阻，复位按键，和10μF的电解电容组成。复位电路能否复位的关键取决于单片机RST的高低电平。单片机启动后，因为电容过小的缘故，会造成充电现象，而与此同时电阻的电压降到最低，这时复位引脚为低电平。而当按下复位按键后，发生了短路现象，当单片机的RST端口继续接收一定时间(一般为2个机器周期)的高电平时间时，系统将执行RESET也就是复位，使其恢复的初始状态，单片机达到复位效果。单片机复位电路如图3-2所示：图3-2复位电路4.1.4晶振电路晶振，全称晶体振荡器，是一种高精度和高稳定度的振荡器。在单片机运行的时候，需要一个脉冲信号使得单片机能够有条不紊的工作。振荡电路是单片机按照一定的节拍使其各部分有条不紊的工作。本文的晶振电路主要由单个晶体振荡器和两个电容组成，并且两个电容器接在单片机的X1，X1和接地端口，系统的时钟信号时依靠晶体的谐振特性来提供时钟信号的，以此来保证电路的稳定和正常运行。单片机晶振电路如图3-3所示：图3-3晶振电路4.1.5最小系统电路单片机最小系统电路如图3-4所示：图3-4单片机最小系统电路4.2LCD1602液晶显示模块本设计采用LCD1602模块输出显示信息。LCD模块具有使用便捷、功耗低等优势。能够不需外加驱动电路地显示数字和字符内容。当用户刷卡时，通过射频模块读取相应的信息，信息又通过单片机传输给LCD模块从而完成信息的传输和显示，如果门禁通过，射频卡信息会显示在屏幕上，反之则无。通过单片机与LCD1602连接的引脚高低电平变化来控制信息传输，也能够另外控制LCD屏的亮度。4.2.1LCD1602引脚分布第1引脚：GND为电源地第2引脚：VCC接5V电源正极第3引脚：V0为液晶显示器对比度调整端，接VCC时对比度最弱，接GND时对比度最高。第4引脚：RS为寄存器选择，低电平时选择指令寄存器、当高电平时选择数据寄存器。第5引脚：RW为读写信号线，当输入高电平时进行读操作，当输入低电平时时进行写操作。第6引脚：E端为使能端，当输入高电平时读取信息，负跳变时执行指令。第7~14引脚：D0~D7为8位双向数据端。第15~16脚：空脚或背灯电源。第15引脚背光正极，第16引脚背光负极。具体功能如表3-2所示：表3-2LCD1602引脚1923456E784.2.2LCD1602简介LCD1602分为带背光和不带背光两种，基控制器大部分为HD44780。本设计使用的LCD是带有背光的。LCD显示器实物如图3-5和3-6所示：图3-5液晶屏正面图3-6液晶屏背面4.2.3显示电路原理图LCD显示电路原理图如图3-7所示：图3-7显示电路原理图第5章系统设计5.1系统结构设计在进行设计时，系统架构要把大量的总体工作分成若干个较少的工作。在逐渐地处理较少的工作之后，把它们整合到一起，最后就能恢复以前那些巨大的工作。为了达到这个目标，必须要根据用户的需求来设计相应的功能，并将其详细地描述出来，保证每个模块的工作都是明确的，没有任何的重叠。基于指纹的考勤系统结构如图5-1所示。图5-1系统结构图5.2系统顺序图设计5.2.1登录模块顺序图管理员和用户可以进行登录，登录模块顺序图如图5-2所示。图5-2登录顺序图5.2.2注册模块顺序图第一次登录时，必须先登录，然后按照系统的提示进行登记，一旦确定了，就会自动生成一个新的用户，然后通过系统的记录来确定有没有同一个人，然后再登录，如果没有同一个人，那么就会进行身份验证。具体用户注册模块顺序可参照图5-3。图5-3注册顺序图5.3数据库设计该系统使用MYSQL数据库，不仅占地面积小，还能快速保存数据，这是一种以面部识别为主的考勤系统，它需要大量的数据和信息，在这个时候，一个完美的、科学的数据库就变得非常关键了。在进行数据库设计的过程中，最关键的一步就是要将所有的数据进行归类，包括每一种数据的类型，以及每一种数据的对应位置。作者使用E-R图表对其进行解释和演示。5.3.1数据库E-R图设计E-R图表经常被用来表示各种数据的类型和它们之间的联系，这也是因为E-R图表能够反映真实的模型之间的联系。总体来说，E-R图表包含实体、属性和关系三大要素，这三大要素组成了E-R图表。在E-R图表中，一个实体，它的名字在上面，它的特性在下面。还包括了主体和外部的实体。在E-R图表里，这个特性就是一个特殊的物理特性。普通的物理实体并没有一个特性，其所代表的数据种类也是千差万别，在E-R图表中，实体的完整性和完整性取决于属性的好坏。在E-R图表上，各个实体的关系往往以钻石状的方式表现，它们并不是一对多。以脸部辨识为基础的出勤管理体系E-R图表显示为：1.用户实体属性E-R图如图5-5所示：图5-5用户实体属性E-R图2.考勤实体属性E-R图如图5-5所示：图5-5考勤实体属性E-R图5.3.2数据库表设计在上文中的指纹考察系统中利用MYSQL数据库完成数据存储，下表为数据库中的详细分布及其信息。表5-1user用户信息表字段名称字段意义字段类型字段长度是否主键能否为空id编号int11是否username用户名varchar255否否password密码varchar255否否name姓名varchar255否否birthday生日varchar255否否tel电话varchar255否否sex性别varchar255否否email邮箱varchar255否否isadmin是否管理员varchar255否否status状态varchar255否否idcard身份证号varchar255否否photo照片longblob否否表5-2signin考勤信息表字段名称字段意义字段类型字段长度是否主键能否为空id编号int11是否userid用户编号varchar255否否time签到时间varchar255否否第6章系统的实现6.1注册功能模块的实现用户需要填写基本的用户名，并设置登录密码，注册本人的姓名和有效邮箱，生日，性别，照片进行注册，用户注册界面如图6-1所示图6-1用户注册界面6.2登录功能模块的实现用户要想进入本基于指纹的考勤系统，必须进行登录，系统登录界面如图6-2所示图6-2系统登录界面6.3指纹考勤功能模块的实现用户可以点击考勤，进行指纹考勤，系统会显示考勤登记是否成功，指纹考勤界面如图6-3所示图6-3指纹考勤界面6.4用户管理功能模块的实现管理员可以通过对用户管理的界面获取系统中现有用户的基本信息，并完成修改、删除以及添加等操作，具体的用户管理界面可参照图6-4。图6-4用户管理界面6.6个人信息查看功能模块的实现管理员和用户都可以查看相应的个人基本信息，包括用户名、姓名、联系方式和有效邮箱等信息。个人信息查看界面如图6-6所示。图6-6个人信息查看界面6.6修改密码功能模块的实现管理员和用户都被允许对登录密码进行修改，包括原密码，新密码，重复密码，修改密码界面如图6-6所示。图6-6修改密码界面6.7考勤记录功能模块的实现用户可以对自身的考勤记录进行查看，这里面包括有效考勤记录，其具体的考勤记录可以参照图6-6和图6-7所示。图6-6考勤记录界面图6-7有效考勤记录界面6.8考勤查询功能模块的实现管理员可以对考勤信息进行查询，考勤查询界面如图6-8所示。图6-8考勤查询界面第7章系统测试在开发出各项功能之后，并不代表一切工作都已经结束，还必须进行一些基础的测试，即系统的测试。该环节的重点在于对系统的流畅、界面设计、使用感受等方面进行检测，以免出现故障，从而影响到用户的正常操作。7.1测试定义所谓的“测试”，就是一种以已有的体系为基础，对其进行仿真的过程。以下将说明这些文件的特定授权和目标：前言：目的：查找现行制度中的问题和缺陷。使命：在体系中执行全部的函数和计划另外，在考试中经常使用的一个专门的词就是错误校正。其主要目标和使命如下：目的：发现并改进任务：解决在软件操作过程中出现的许多问题，保证系统的可靠性和流畅。本文采用了图6-1所示的数据流图表，说明了测试与误差校正的联系。从图表上可以看出，在进行测试的过程中，首先要将这些信息和软件一起输入到电脑里，最后得出的结果就是这些数据，这就是所谓的“案例”。一般来说，这两种方式都是有联系的，如果有不一致的地方，那就说明这个过程中有问题，必须要改正。图6-1测试与纠错信息流程7.2测试目的对于已经设计研发完成的系统进行测试是确保其正确有效性的基本保障。由于研发者在设计中存在诸多理想化的特征，就需要从现实出发对其再次进行检验。事实上在对每一个功能进行设计的时候，研发者一般会单独对于进行测试，因此在测试阶段就不仅仅是局限于对单一功能的监测，而是对多个功能的整体测试，这不仅提高了测试阶段的效率，而且一旦在测试阶段发现问题，也能够方便研发者准确快速的定位，并进行完善。针对指纹的考勤系统，其测试过程就是要检查程序在运行过程中是否存在自身问题，对于具体采用何种方法和手段去发现问题也需要研发者思考。这样才能使用户在使用系统的时候，不会因为一些研发上的问题而产生不满情绪。同时对于一些程序界面的设计上需要多关注其简洁性和合理性，这种问题不一定是逻辑上显而易见的漏洞，更多考验的是研发者对用户心理的推测和人文关怀。过于凌乱的布局和不合理的颜色搭配都会大大降低用户的体验感知度，而重复操作的设计更会引发用户的不满。对于发现的问题需要及时予以纠正和完善，而这一系列的过程中黑盒测试被作为最常使用的测试方法在测试阶段出现。在WiderFace数据集中进行开放场景的测试，模拟在实际使用中会出现的遮挡、多指纹、复杂背景等情况，首先加载训练好的模型文件，之后将数据集数据输入网络进行正向计算。7.3指纹检测性能测试结果与分析本文对SSD框架进行轻量化改进，给出MobileNet-SSD指纹检测框架，本节对HOG+SVM、MTCNN、SSD以及本文MobileNet-SSD指纹检测框架在FDDB数据集中进行算法性能的对比测试。FDDB数据集包括2845张图片，共包含5171张指纹，包含了遮挡、低分辨率、复杂背景以及失焦等情况。将HOG+SVM、MTCNN、SSD框架在Wider-Face数据集中进行预训练的模型文件保存到本地，并与本文MobileNet-SSD框架在Wider-Face数据集中进行训练的模型在FDDB数据集上进行指纹检测的对比测试。在PC以及树莓派3B+平台中的测试结果如下表6.1所示：表6.1指纹检测算法性能对比算法模型PC平均检测时间(ms)树莓派3B+平均检测时间（ms）平均检测率HOG+SVM796198962.23%MTCNN385639638791.39%SSD1360340292.17%本文算法97237.690.64%其中平均检测率的计算方式是计算所有图片中正确检测出的指纹数占所有真实指纹总数的比例，设定真实目标框与预测框之间的IOU阈值为0.6，大于该阈值，则说明该预测框成功检测到了对应目标指纹。由表6.1的实验结果可知，基于传统算法的HOG+SVM在检测速度与检测精度都逊色于基于神经网络的算法，虽然单个检测窗口的HOG特征提取时间较短，但由于该算法实现指纹检测时需要对多个检测窗口进行判别，导致最终耗时较长；基于三级回归的MTCNN算法在识别速度上耗时非常长，且识别精度低于VGG16-SSD目标检测框架，但略高于本文算法；由于VGG-16的模型复杂度较高，参数量较大，对图片的描述更加完备，所以VGG16-SSD的检测精度高于MobileNet-SSD检测算法，但另一方面，VGG-16模型参数以及计算量都远大于MobileNet，导致VGG16-SSD检测速度大大慢于本文MobileNet-SSD检测算法。由于本文在PC端未使用GPU加速，且树莓派3B+计算资源仅有1GB的RAM，导致本文检测算法的运行时间偏高，在树莓派3B+中的检测时间约为0.2秒，但与原始SSD算法模型相比，MobileNet-SSD算法运行时间降低了约14倍，在一些资源较为充足或使用GPU进行加速的条件下，本文检测算法运行速度相应会得到大幅提升。综上，本文算法在牺牲较少检测精度的前提下，大幅缩减了模型运行时间，达到了检测模型运行速度提升超过50%的性能指标，更加适用于嵌入式指纹检测场景。7.4指纹性能测试结果与分析本节将MobilNt-Cntr_Softmax_Loss识别算法与FacNt以及HOG+SVM识别方法在LFW数据集上进行对比测试。其中FacNt采用GooglNt作为骨干网络，GooglNt的参数量约为MobilNt的1.5倍，计算量约为MobilNt的2.5倍。首先将FaceNet模型以及HOG+SVM模型在清洗后的CASIA-WebFace数据集中进行训练，之后保存训练完成的模型，并采用LFW数据集中pair.txt所对应的数据对进行正确率的验证，平均特征提取时间以及识别精度结果如表6.2所示：表6.2不同算法模型在LFW数据集上的测试结果模型PC平均特征提取时间(ms)树莓派3B+平均特征提取时间（ms）平均识别精度HOG+SVM8521087%FaceNet613152799.05%本文算法466114897.85%由实验结果可知，采用HOG人工特征描述子进行特征提取的耗时最短，但是由于人工设计的描述子对图像描述不够完整，所以识别精度较差；FaceNet采用GoogLeNet作为骨干网络，由于GoogLeNet采用Inception网络结构，即采用多个卷积核实现单层卷积结构，网络表达能力更强，故识别精度略高于本算法，但由于MobileNet的网络层级结构简单、参数量以及计算量较小，所以正向传播实现指纹所经过的运算较少，从而使本文算法的识别时间相比FaceNet框架降低了约30%。从各特征提取模型的性能来看，本文所使用的特征提取网络模型特征提取时间较少，在计算资源较少的树莓派3B+中的识别时间为1.1秒左右，相比FaceNet框架降低了约0.4秒，且能够达到98%左右的识别精度，因此更适用于本文识别系统。综上，在一些硬件资源受限的嵌入式设备上，本文的识别算法在保证较高的精度的同时，较大程度的缩减了计算量，达到了在保证精度损失较小的前提下，识别模型运行速度提升超过30%的性能指标。7.5系统性能测试结果与分析完成模型针对LFW数据集的测试之后，本实验对系统在实际场景中的识别效果进行测试。首先在不同环境下采集20个待测人员的多角度指纹图像，进行特征提取后保存到本地。之后录制其中4人在不同环境下的视频信号，随机提取其中200帧图像数据进行识别性能测试，其中单帧图片经检测、对齐后进行特征提取，最后实现分类识别。将相同的待测序列在树莓派3B+以及PC平台上进行测试，其误检帧数相同，具体测试结果如下表6.3所示：表6.3自然场景识别结果统计表测试对象提取帧总数误检为未注册人员识别精度PC平均耗时（ms）人员一200498%567人员二200697%593人员三200597.5%575人员四200398.5%571从两次实验结果可以看到，待测指纹经检测、对齐以及特征提取与分类，从而实现指纹，系统识别精度基本能够达到98%左右，该过程在在PC端运行时间约为0.6秒，识别时间较少，基本实现了识别准确率超过90%且能够保持较高实时性的性能指标。之后，本文同时使用树莓派3B+与PC采集相同的视频帧，并同时运行检测、对齐、识别与跟踪算法，对识别出指纹所需的时间与识别完成之后运行跟踪算法所使用的时间进行测试，测试结果如下表5.7所示：表6.4树莓派3B+与PC识别及跟踪时间测试树莓派3B+序列 识别时间（ms）跟踪时间（ms）PC识别时间（ms）跟踪时间（ms）1 1832122593582 17751325955131771137576434179095588465180113659151由实验结果可知，识别算法的运行时间远大于跟踪算法的运行时间，本系统采用单帧识别、多帧跟踪的方式来解决交互界面卡顿的问题，采用这种方式的系统除识别阶段发生短暂卡顿之外，画面帧速基本能够稳定在每秒五帧以上，画面基本流畅。最后将模型部署到树莓派以及PC端，实时采集摄像头的视频信号进行识别，对CPU以及运行内存的实时消耗情况进行记录，测试结果如下表6.5所示：表6.5PC及树莓派运行资源消耗情况表平台CPURAM树莓派3B+60.4%86%PC42.314.6%由表6.5可知，模型对CPU消耗较大，由于树莓派3B+的仅有1GB的运行内存，故内存消耗也较大，而PC端运行内存资源充足，对内存的占用较小。实验结果表明树莓派