陳斌 吳小香 付銘 孫宇航

摘要：為了解決考試人工二次混排問(wèn)題以及人臉識(shí)別甄別學(xué)生身份信息， 提出了基于人臉識(shí)別智能混排考試管理系統(tǒng)，從而提高入場(chǎng)考試效率，給考試管理人員、監(jiān)考教師減輕工作量。該系統(tǒng)采用Java開發(fā)，以MySQL進(jìn)行設(shè)計(jì)，并通過(guò)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)、硬件組件和設(shè)計(jì)簡(jiǎn)述了人臉識(shí)別系統(tǒng)相關(guān)功能，簡(jiǎn)化了考試管理流程，確?？忌墓?、公正性。

關(guān)鍵詞：考試管理系統(tǒng);人臉識(shí)別;混排考試

中圖分類號(hào)：TP311 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2022）13-0043-02

考試是一項(xiàng)嚴(yán)肅的事情，2015年11月刑法規(guī)定“在國(guó)家級(jí)考試作弊將入刑”[1]，為了驗(yàn)證考生身份，大部分監(jiān)考教師還是采用傳統(tǒng)人工來(lái)完成識(shí)別工作，精準(zhǔn)識(shí)別考生存在一定的漏洞。另外，學(xué)校還需單獨(dú)二次編排考生座位，如全國(guó)計(jì)算機(jī)等級(jí)考試在考試前，考務(wù)管理人員對(duì)考生進(jìn)行二次人工編排;然后進(jìn)入考場(chǎng)，監(jiān)考教師需要對(duì)考生身份再次人工識(shí)別，從而影響了考試秩序，也容易影響考生的公平與公正性。筆者通過(guò)知網(wǎng)檢索發(fā)現(xiàn)，利用人臉識(shí)別在考試系統(tǒng)中的應(yīng)用文章有139條，利用人臉識(shí)別在考試混排系統(tǒng)中的應(yīng)用文章暫無(wú)?；谝陨蠁?wèn)題和調(diào)查，本文以人臉識(shí)別和混合算法[2]編排座位技術(shù)，設(shè)計(jì)一種新的智能考試管理系統(tǒng)，為考試管理系統(tǒng)帶來(lái)新的應(yīng)用價(jià)值。

1 人臉識(shí)別技術(shù)

人臉識(shí)別（Face Recognition）技術(shù)是一種依據(jù)人的面部特征進(jìn)行身份鑒別的生物識(shí)別技術(shù)[3]，人臉識(shí)別技術(shù)起步于20世紀(jì)60年代，后期迅速發(fā)展，逐步在安防、簽到、門禁系統(tǒng)等各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域得以廣泛應(yīng)用。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)通過(guò)HTML5技術(shù)實(shí)現(xiàn)終端加載的基礎(chǔ)頁(yè)面，以Java+跨平臺(tái)計(jì)算機(jī)視覺(jué)庫(kù)Open CV[4]的專用接口實(shí)現(xiàn)智能識(shí)別終端平臺(tái)和平臺(tái)服務(wù)器的數(shù)據(jù)交互;調(diào)用人臉識(shí)別API接口，識(shí)別考生身份，提高考試工作效率和服務(wù)能力，使用 Tomcat 作為 Web 應(yīng)用服務(wù)器，使用MySQL 作為網(wǎng)站數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯，滿足智能考場(chǎng)管理編排功能。

智能混排考試管理系統(tǒng)通過(guò)考務(wù)管理員及考生登錄，再進(jìn)行用戶功能選擇，可以實(shí)現(xiàn)考試管理相關(guān)操作（如圖1所示）?？忌M(jìn)行考前報(bào)名、考試識(shí)別、考后查詢，及時(shí)查詢?nèi)珖?guó)計(jì)算機(jī)等級(jí)考試的考試信息;考務(wù)管理員將做好準(zhǔn)考證制作以及考試成績(jī)錄入等考試管理工作，同時(shí)實(shí)現(xiàn)各種信息的查詢和修改業(yè)務(wù)。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

根據(jù)工作需要，本系統(tǒng)的方案包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，通過(guò)硬軟件和人交互，不僅驗(yàn)證學(xué)生身份，也達(dá)到考試座位的混排效果，考務(wù)相關(guān)人員也操作簡(jiǎn)單、方便。

1）硬件組件

為實(shí)現(xiàn)智能混排功能的需求，本系統(tǒng)包括人臉圖像采集相關(guān)設(shè)備，比如采用高清攝像頭收集人臉圖像，還有人臉采集大屏和主機(jī)，將軟件系統(tǒng)和MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)安裝在主機(jī)中，通過(guò)采集大屏實(shí)現(xiàn)交互信息，如人臉處理后的反饋或提示。

2）設(shè)計(jì)思路

在系統(tǒng)中，首先對(duì)考生人臉數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，通過(guò)錄入考生基本信息、導(dǎo)入考生照片，然后利用對(duì)考生照片的面部特征提取并存儲(chǔ)在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中，采集完畢，將考生信息反饋導(dǎo)出（如圖2所示）;隨后，在考生考試進(jìn)入考場(chǎng)前，直接在一體機(jī)上進(jìn)行考試人臉考勤登錄，系統(tǒng)將彈性圖匹配法[5]自動(dòng)對(duì)人臉數(shù)據(jù)和系統(tǒng)考生信息數(shù)據(jù)匹配校對(duì)，若匹配成功，系統(tǒng)通過(guò)混合算法對(duì)考生進(jìn)行隨機(jī)排序，自動(dòng)產(chǎn)生考試考場(chǎng)和座位信息，考試可打印這些信息;若匹配不成功，將顯示“請(qǐng)確認(rèn)是考生”重新進(jìn)入識(shí)別流程，或顯示“非考生本人”（如圖3所示），考生必須離開考試區(qū)。

在此系統(tǒng)中，關(guān)鍵技術(shù)為人臉識(shí)別，識(shí)別的過(guò)程從人臉數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)特征提取、數(shù)據(jù)匹配校對(duì)（定位檢測(cè)及圖像數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)比）、反饋采集結(jié)果等體現(xiàn)。

在人臉數(shù)據(jù)采集階段，根據(jù)系統(tǒng)硬件外部攝像頭對(duì)動(dòng)態(tài)的人臉不同角度的抓拍，將抓拍圖片通過(guò)圖像特征、顏色以及表象等典型要點(diǎn)，識(shí)別出最佳人臉的圖片，將此圖片進(jìn)行初期處理。

在圖像數(shù)據(jù)特征提取階段，有效調(diào)整圖片的大小、面部豐富的特征等，使圖片預(yù)先處理，然后與系統(tǒng)中原有數(shù)據(jù)庫(kù)的圖像進(jìn)行圖像形狀、紋理、顏色[6]等視覺(jué)特征的外觀提取識(shí)別檢測(cè)，提取面部五官的各個(gè)特征狀態(tài)，從而作為關(guān)鍵特征進(jìn)入下一步的匹配工作。

在圖像數(shù)據(jù)匹配校對(duì)階段，由于人臉會(huì)根據(jù)面部的表情、面部的發(fā)須、拍攝的光線及時(shí)間的推移等因素產(chǎn)生不穩(wěn)定性，建立算法根據(jù)人臉面部尺寸比例、人臉結(jié)構(gòu)等相似度的對(duì)比，進(jìn)行有效校對(duì)和識(shí)別，若通過(guò)驗(yàn)證，將會(huì)進(jìn)入考生打印準(zhǔn)考證階段，否則將不通過(guò)驗(yàn)證，提醒“不得進(jìn)入考場(chǎng)”。

在反饋采集結(jié)果階段，通過(guò)圖像反饋?zhàn)R別，若數(shù)據(jù)相似度高，則產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的等級(jí)考試數(shù)據(jù)信息，隨機(jī)產(chǎn)生學(xué)生考試考場(chǎng)座位，打印考生考場(chǎng)信息，學(xué)生可直接進(jìn)考場(chǎng)。

4 考試管理員和考生在系統(tǒng)中的應(yīng)用

1）考生的系統(tǒng)應(yīng)用

考生登錄一體機(jī)，通過(guò)系統(tǒng)人臉識(shí)別直接身份驗(yàn)證，讀取信息是否與數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)一致，若確認(rèn)一致，考生自行打印考場(chǎng)號(hào)、座位號(hào)信息，并攜帶身份證、準(zhǔn)考證，供監(jiān)考教師檢查，簡(jiǎn)化了流程（如圖4所示）。

2）考試管理員的系統(tǒng)應(yīng)用

首先，該系統(tǒng)減輕了對(duì)考生身份查驗(yàn)識(shí)別工作量，考生只需要自行在一體機(jī)上刷臉，憑考場(chǎng)座位號(hào)進(jìn)入，有效地提高了入場(chǎng)速度，將非合法考生限制進(jìn)入考場(chǎng)，提高了監(jiān)考教師的識(shí)別考生身份壓力;

其次，考試管理混排系統(tǒng)將根據(jù)考生人臉識(shí)別自動(dòng)進(jìn)行二次混排，降低了作弊異常情況，有效地優(yōu)化考場(chǎng)編排，最大限度地提高考場(chǎng)排座率;

最后，考試管理員也可以通過(guò)系統(tǒng)查找，實(shí)時(shí)導(dǎo)出考生入場(chǎng)相關(guān)信息（如圖5所示），解決了考生考試出勤數(shù)據(jù)導(dǎo)出功能，為后續(xù)回查數(shù)據(jù)帶來(lái)了便利。

5 結(jié)束語(yǔ)

該系統(tǒng)主要采用Java開發(fā)環(huán)境設(shè)計(jì)跨平臺(tái)計(jì)算機(jī)視覺(jué)庫(kù)Open CV智能排考系統(tǒng)與一體化終端之間的專用接口，實(shí)現(xiàn)智能識(shí)別終端平臺(tái)和平臺(tái)服務(wù)器的數(shù)據(jù)交互;采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，調(diào)動(dòng)百度的人臉識(shí)別API接口，有效識(shí)別考試身份，提高考試工作效率和服務(wù)能力。該系統(tǒng)在江蘇農(nóng)牧科技職業(yè)學(xué)院內(nèi)部已經(jīng)開始試點(diǎn)應(yīng)用，在計(jì)算機(jī)試點(diǎn)考試中取得了良好的效果，系統(tǒng)大大減少了考試管理員查驗(yàn)的壓力、縮短學(xué)生識(shí)別座位號(hào)的時(shí)間、優(yōu)化考場(chǎng)編排能力。當(dāng)然，在考試過(guò)程中，如何對(duì)學(xué)生作弊行為以及保護(hù)隱私等數(shù)據(jù)監(jiān)控與該系統(tǒng)聯(lián)合，還是一個(gè)有待解決的問(wèn)題。

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【通聯(lián)編輯：唐一東】