基于人脸识别的幼儿接送管理系统设计与实现

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当前幼儿园内幼儿的人身安全防护得到社会的高度关注,幼儿自我保护意识和自我判断能力的缺失使其在面临危险事件时容易受到伤害。传统的幼儿接送方式多采用人工记录或接送卡的方案,存在幼儿被漏接、错接,乃至被冒领拐带等安全隐患。随着人脸识别技术的发展,考虑引入人工智能领域的人脸检测、活体检测、人脸识别等技术,设计实现基于人脸识别的幼儿接送管理系统。论文主要工作包括:(1)结合我幼儿园接送模式发展现状和特点,按照软件工程设计和实现流程进行需求分析,确定系统的功能架构。设计系统总体架构,系统后端服务器采用Spring框架,实现系统模块间的松耦合和并发请求处理。采用My Batis实现数据持久化,My SQL数据库对用户数据进行存储,Redis实现数据缓存。(2)设计了包括幼儿考勤、幼儿接送、信息管理、家校信箱和后台管理五个主要功能。幼儿考勤模块实现幼儿到校考勤,识别幼儿园入口处摄像设备采集的视频帧中的幼儿,产生幼儿到校信息。幼儿接送模块实现幼儿离校时对接送家长的身份验证,识别视频帧中的家长,产生幼儿离校信息。在此基础上,完成系统业务流程、数据库模式设计。(3)结合设备的计算能力和实际应用场景,设计轻量级的适合幼儿园入口处人脸识别场景的系统算法模型。基于Mobile Net网络结构设计和实现人脸检测模型,基于Feather Net设计和实现活体检测模型,基于Arc Face和Res Net50设计和实现人脸识别模型。在以上研究基础上,实现面向幼儿接送管理的人脸识别模型,在公开的数据集上,对人脸检测、活体检测和人脸识别三个模型进行了多模型对比实验,实验表明本文设计实现的模型参数量更小且准确率较高;在摄像机采集的私有数据集上,进行模型测试,测试结果表明本文设计实现的人脸识别模型能较好的适应幼儿考勤和接送场景,准确率和识别速度均达到性能需求指标。最后,实现基于人脸识别的幼儿接送管理系统,并完成功能性测试和非功能测试,全部功能测试用例均通过,各项非功能性指标均符合设计需求,验证了系统设计的有效性。
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