校園簽到技術發展研究

張飛躍 吳國棟 彭婭 韓琪

摘要：論文敘述了各種校園簽到技術的發展過程，分析了各種常見的校園簽到方式及其優缺點，針對各種傳統簽到方式中存在的成本較高、耗時較長、簽到數據難以實時更新統計、虛假簽到等問題，提出“人臉識別+地理位置服務”和“指紋識別+WiFi測距”兩種新型校園簽到技術。與傳統簽到方式相比，新型簽到方式更能適應現代高效、精準的簽到需求，更符合現代信息化教學管理的要求。

關鍵詞：校園簽到;發展;地理位置服務;WiFi測距

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）22-0169-02

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

隨著社會生產力的進步和信息技術的高速發展，各種校園簽到技術也在不斷發展中，從紙質簽到發展到刷卡簽到、掃碼簽到、指紋簽到、刷臉簽到和虹膜簽到等。校園考勤簽到技術逐漸走向信息化、智能化和生物化，不僅提高了考勤簽到的效率，而且大大方便了教師對班級的管理。

1 傳統校園簽到技術

1.1紙質簽到

紙質簽到是最傳統、最常見的簽到方式之一。此種簽到方式簡單，幾乎無須投入任何成本。適合少數人群簽到，不適用與體量較大的校園簽到。

1.2刷卡簽到

刷卡簽到需要提前將簽到者的信息錄入磁卡或IC卡等簽到卡片中，簽到時使用簽到卡片靠近電子感應機進行識別簽到。刷卡簽到操作簡單、成本低廉，且能夠及時地向簽到管理人員提供簽到情況。但由于每次刷卡簽到都需要簽到者使用卡片，極易導致卡片磨損過重。并且刷卡機只認卡不認人的缺陷，很容易導致代簽現象的發生;另外，卡片體積較小，容易丟失，將給簽到者帶來很多不必要的麻煩。刷卡簽到本身存在的這些問題，導致其無法成為校園簽到中的理想簽到方式。

1.3掃碼簽到

掃碼簽到（以二維碼簽到為例）是指用幾何圖形表示相關信息，并通過圖象輸入設備或光電掃描設備自動識讀，是一種全新的信息傳遞、存儲和識別技術，簽到時參與者只需在二維碼終端識別設備掃描即可顯示[1]。

二維碼具有編碼密度高，信息存儲量較大，且成本低、易于制作、持久耐用等等優點。而在實際的校園簽到中，二維碼簽到存在二維碼易于偽造、掃碼機器認碼不認人、個人信息容易泄漏等問題，這些問題對于校園簽到存在致命的危害，極易造成代簽現象的出現，使得校園考勤簽到失去意義。

1.4指紋簽到

指紋識別是指通過人類手指末端皮膚上的紋路對身份進行識別。主要依據是手指上紋線形成的不同紋型以及手指紋線的端點、分叉點等特征點[2]。

由于指紋簽到安全性高、方便管理、操作簡單，現已被校園簽到廣泛采用。然而，手上的汗漬以及污濁物會影響指紋簽到機的正常工作，且隨著人們對衛生安全的廣泛關注，指紋簽到給細菌傳播提供了很好的載體，這無疑對指紋簽到技術是不利的。另外，對于校園簽到，會有學生完成指紋識別后就離開教室或買來指紋貼用以代簽，當人數較多時，學生排隊進行指紋識別勢必造成時間的大量浪費。

1.5人臉簽到

人臉識別是基于人的臉部特征信息進行身份識別的一種生物識別技術，用攝像機采集含有人臉的圖像或視頻流，并自動在圖像中檢測和跟蹤人臉，進而對檢測到的人臉，進行臉部特征識別的一系列相關技術[3]。

人臉簽到與指紋簽到十分類似，但相較指紋簽到其準確度和穩定性有所欠缺，且各種人臉簽到算法參差不齊，導致識別速度與準確度亟待提高。例如2017年西北政法大學校園內，學生們為晨讀打卡排起了長長的隊伍，有學生調侃道“晨讀五分鐘，打卡兩小時”。部分同學表示，幾千個學生，就4個打卡機能用，晨讀時間都浪費在排隊刷臉上[4]。因此，在試行一日之后，該校不得已放棄刷臉簽到。

2 新型校園簽到技術

針對傳統簽到技術的缺點和不足，結合現代信息技術的發展，本文提出“人臉識別+地理位置服務”簽到技術和“指紋識別+WiFi測距”簽到技術兩種新型簽到技術。

2.1“人臉識別+地理位置服務”簽到技術

隨著我國北斗系統的不斷發展，北斗系統在全國范圍內已具備高精度定位的能力，不僅可以為用戶提供廣域實時米級精度定位服務，而且可以電網用戶提供分米級、厘米級及后處理毫米級精度定位服務[6]。

本簽到方式以手機軟件為載體，通過獲取手機攝像頭權限進行人臉識別（對圖像進行科學處理和計算），人臉識別成功后，應在指定時間內輸入教師給出的隨機密碼，若未能在指定時間內完成隨機密碼的輸入，則身份識別信息過期，需重新進行身份識別;在此過程中利用地理位置服務技術，確保每臺學生簽到機所處地理位置離教師指令機不超過限定距離，超出限定距離視為簽到不成功。

整個簽到過程包括教師端和學生端。簽到時，教師打開App登錄進入到簽到界面，選擇相應的課程簽到，并發布八位隨機密碼。學生獲得密碼后，登錄學生端，進行人臉識別，由后臺匹配人臉信息，匹配成功后，學生進入輸入密碼界面，輸入的密碼和定位信息錄入到數據庫中，匹配成功，則簽到成功。簽到成功信息返回到教室簽到界面并保存，用于期末成績考核指標等等。教師端和學生端簽到過程如圖1所示。

2.2“指紋識別+WiFi測距”簽到技術

隨著無線通信技術的快速發展，WiFi技術已被廣泛地應用于眾多領域。通過WiFi技術實現定位同時降低了定位所需的部署成本，增加了網絡利用率，具有多種技術集成的應用價值[7]。

本簽到方式需提前在教室安裝WiFi信號發射器，并事先將學生的信息和每臺WiFi信號接收器的Mac地址綁定。簽到時，只需簽到者使用指紋解鎖WiFi信號接收器，解鎖之后WiFi信號接收器自動與WiFi信號發射器匹配，由WiFi信號發射器測算所匹配的信號接收器距離，距離符合要求后將WiFi信號接收器的Mac地址發送到后臺，由后臺計算機匹配學生信息完成簽到。

2.3 優點及其分析

本文所提出的兩種新型校園簽到技術，同時具有零代簽、零成本、高效率和簽到信息能夠及時匯總等優點，而這些優點都是目前各種傳統校園簽到技術所無法媲美的。

（1）零代簽。在“人臉識別+地理位置服務”簽到技術中，人臉識別技術能確保是學生本人正在進行操作，有效防止他人進行代簽到操作;地理位置服務技術能確保學生簽到時在簽到機附近，而不是在其他地方完成操作。在指紋識別+WiFi測距”簽到技術中，指紋識別可確定學生身份，WiFi測距可確定學生的地點。兩種簽到技術都在時間和空間上保證了學生本人的唯一性，真正地實現零代簽。

（2）零成本。兩種新型簽到技術均可以手機軟件為載體，無須成本投入，只需下載安裝該簽到軟件即可進行簽到操作，以零成本投入使用軟件。

（3）高效率。在“人臉識別+地理位置服務”簽到技術中，人臉識別可在各自手機上進行，隨機密碼的驗證以各自驗證信息提交的時間（精確到毫秒）為區分度，整個簽到過程每個人可以各自進行各自的，無須排隊，大約在十幾秒即可完成整個班級的簽到。在指紋識別+WiFi測距”簽到技術中，在WiFi信號接收器上進行指紋識別解鎖后，接收器自動與發射器進行信號匹配，隨后由發射器測算出接收器的距離，距離符合要求即可完成個人的簽到，整個過程操作簡單，學生無須關注別人的進程，允許多人同時進行簽到。

（4）簽到數據信息能夠及時統計匯總。在兩種新型簽到技術中，所有簽到數據均保存在服務器上，簽到信息均能夠自動統計匯總，并進行數據備份留作日后個人出勤情況考核依據，方便學生信息管理。

3 結束語

縱觀校園簽到技術的發展，校園簽到方式從最初的人工化簽到現在的電子化簽到，從最初的手工化簽到到現在智能化簽到，都是在隨著科技進步而不斷完善，相信在不久的未來會有更加先進、高效和準確的簽到方式出現，更好地服務于人類的日常生活和工作。

參考文獻：

[1]田麗，張巍，劉春瑞.校園一卡通會議簽到系統的應用[J].計算機時代，2016（1）：22-24.

[2]張麗娜，基于自動指紋識別的考勤系統設計[D].南京郵電大學，2016.

基金項目：本文受到國家級大學生創新創業訓練計劃項目（201810364044X）資助

作者簡介：張飛躍（1998-），男，安徽阜陽人，學士;吳國棟（1972-），男，安徽安慶人，通信作者，副教授，碩士，主要研究方向為計算機教育、人工智能及個性化推薦系統。