基于指纹识别的校园考勤系统设计Word文件下载.doc
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Manystudentsandstaffoncampus,attendancehasalwaysbeenabigproblemtomanyschools.Theresearchcontentsofthispaperistomakethefingerprintrecognitiontechnologyintothecampusattendancemanagementsystem,andtoaccomplishthisgoalbyfingerprintidentification.Analysis,toidentifyalargenumberofenterprisestoidentifyattendancesystem,maketheschoolattendancesystemismorestableandsafe.Theemergenceoffingerprintidentificationtechnologyisverygoodsolvetheproblem.Tocompletethesystemofcheckonworkattendanceinschools,needtorecognizethefingerprintidentificationtechnology,toensurethestabilityofthesystemofcheckonworkattendanceandsafetyneedfromtwoaspects,respectivelyisthehardwareandsoftware.Toformulaterationalandeffectivepracticalschoolattendance,foreverystudentandstaffoffingerprintcollection,andwillbuildadatabasecollectionoffingerprints,convenientforidentitiesinthefuturewhencomparedtocertification.Campuswithfingerprintattendancemanagement,thisschemecantaketheplaceofold-stylemethodofcheckonworkattendance,completelyeliminateissuingtotheunhealthyphenomenon,hasahugeroleonschoolattendance.
Keywords:
campus;
exam;
fingerprint
1
目录
第一章绪论 1
1.1研制背景 1
1.2课题研究的主要内容 2
1.3本文的主要工作 2
第二章指纹识别的基本原理 3
2.1指纹识别系统的工作原理 3
2.2指纹识别系统的工作模式 5
第三章指纹识别考勤系统的设计 6
3.1系统功能需求 6
3.1.1系统体系结构 6
3.1.2系统功能模块设计 6
3.2数据流程图 7
3.3系统结构图 9
3.4系统流程图 10
第四章数据库设计 13
4.1数据库概述 13
4.2数据流图 13
4.3数据需求分析 14
4.4数据库逻辑结构设计 14
4.5数据库表的建立 14
4.6系统思路 14
第五章系统实现 16
5.1开发平台及系统配置 16
5.2开始界面的制作 16
5.3系统主要功能实现 16
5.3.1指纹图象采集功能的实现 16
5.3.2指纹比对算法的功能实现 16
5.3.3系统管理功能的实现 19
5.3.4考勤结果分析功能的实现 22
第六章系统测试 24
6.1测试的目的 24
6.2用例测试 24
6.3测试结果 25
结论 26
致 谢 27
参考文献 28
I
第一章绪论
1.1研制背景
由于通讯技能与网络的飞速普及发展，如今社会对于人类自己的身份识别的要求要变的更高.以前古板老套的法子早已满足不了人们对这一方面的需求，所以要探索一种新的身份识别方式使之更为安全方便。
在这样的背景下，生物识别的技术悄然兴起，并成为一种新的身份识别技术。
生物识别技术就是一种可以利用人体生物上的唯一差别来进行身份认证的技术。
生物的特征拥有独一性，其中分行动和生理特征可以进行识别和测量。
生物识别系统将生物中特有的性质提取出来并将这些特性转换成唯一的代码，把这些代码组成特性样本。
这些模板将存储在数据库中，为以后身份识别时，将待验证的生物特征与这些模板对比，看是否匹配，如果匹配则接受该生物的信息，若不匹配则拒绝。
生物识别技术所具有的安全性和方便性是以往古老的钥匙，智能卡，密码之类的方法不可比拟的。
因为这种方法是运用生物特有的性质，所以对比与以往的认证方法更安全和便捷。
像钥匙，智能卡，密码之类的都可以进行伪造和假冒，而生物特征则不会，它所具有的唯一性和稳定性是不可替代的。
并且生物识别技术可以和电脑通讯技术和网络结合起来，更方便有效的管理和监视整个系统的运行，对比以往的人脑管理有着更为准确稳定的优势。
目前在生物识别这一类高新技术领域中有很多种方法，其中最为人们所关注的是利用指纹的唯一性来进行的识别技术，并且这种技术在目前的科技发展状况来看是最为成熟和广泛利用的一种生物识别技术。
这些年，国内国外的科研人员对指纹识别这项技术做了大量深入的研究，在这一领域取得了较好的成绩，并在人事考勤方面取得了巨大的进展。
使指纹识别技术成为许多企业单位内部人事考勤制度的最重要的组成因素。
不可假冒和伪造的指纹识别技术令员工对公司的考勤管理制度感到公平和合理，这对员工们的积极性和公司的形象有着很大的帮助。
如今任然有很多公司用的是磁卡密码之类的考勤方式，虽然有一些作用，但这些方式存在着很多问题，比如磁卡丢失，磨损，借用，忘带等，叫人代打卡的现象也不可避免的会发生，这些问题的发生，令考勤和管理上存在先天性的漏洞。
每个人的指纹都具有永远不变和每个人都不一样的两个特征，这些特征让企业的人事管理更为有效科学，为公司省去了很多在人事考勤上的人力财力。
每天只需在指纹识别仪器上轻轻一按，就能完成一次身份识别，为员工提供了大量的便捷。
1.2课题研究的主要内容
本文研究的内容是让指纹识别技术走进校园考勤管理系统，并通过指纹识别来完成这个目标。
要制定合理有效实用的校园考勤方案，需对每一位学生和员工的指纹进行采集，并将采集的指纹建立一个数据库，方便日后进行身份识别时对比认证。
1.3本文的主要工作
目前在社会上运用的两类指纹识别考勤系统分别是嵌入式和电脑应用系统结合。
链接电脑应用系统可以建立起巨大的指纹数据库，在整个局域网内的电脑终端共享数据库内的指纹信息，这对整个系统的灵活运作有很大的优势。
嵌入式的考勤系统则是不需要介入电脑和其他设备就能可以独立运作的完整的系统。
对比于上述系统其功能被限制比较单一，可完成特定的功能。
本文研究的主要包括以下内容：
第二章介绍了指纹识别技术的原理，系统的分类。
第三章提出了基于指纹识别考勤系统的设计。
第四章阐述了考勤管理系统后台数据库的设计。
第五章阐述了考勤管理系统的实现。
第二章指纹识别的基本原理
2.1指纹识别系统的工作原理
一般来讲，校园考勤指纹识别系统的算法可分为五个部分，分别是指纹采集图像输入数据库；
对图像进行预处理；
将处理过的图像提取其特征值；
对比特征值；
对比指纹。
如图2-1所示：
指纹图像输入
预处理
特征提取
特征比对
结果输出
图2-1指纹识别系统框图
1）指纹图像输入
目前指纹采集设备可分为光电式、电感式、电容式、光学采集。
其中，出现任然被大多数指纹识别采集设备运用的是光电式，但所采集的指纹质量不是很好。
电感式和电容式的指纹采集设备对指纹的采集质量有所提高，但还是存在一些问题，如采集指纹的稳定性和指纹采集头的耐磨性。
因客观因素而不宜采集的指纹还能进行准确和可靠的采集,是需要解决的主要问题。
光学采集头的出现很好的解决了这个问题。
它对以往的采集设备进行改进优化，所以其性能和价格是电感式和电容式所不能比拟的。
光学采集技术是用光的全反射，运用光线对指纹进行采集。
光线照到手指上，手指指纹上的谷和脊对光线反射的量有影响，从而形成指纹的图像。
当光线通过玻璃射到指纹谷的位置是会发生光的全反射，当光线射到脊的位置是则不会，这样就能将指纹上的谷和脊区分开来，从而形成指纹图像。
2）预处理
一般来讲，刚采集到的指纹图像会存在一定的噪声，影响指纹的质量。
通过预处理，可以将刚采集到的指纹图像转换成线条二值图像，二值图像相对于指纹灰度图像在指纹中心点选取和特征值提取有很大的帮助。
所以对指纹采集仪器刚采集的指纹图像进行初步的预处理是整个校园指纹考勤系统系统中不可缺少的一项步骤。
进过电脑预处理过指纹二值图像能更准确和快速的将指纹特征提取出来。
预处理的整个过程如图2-2所示：
预滤波
方向图
方向滤波
二值化
细化
图2-2预处理框图
3）特征提取
指纹的特征点分为局部特征和全局特征。
指纹的细节特征可分为一百五十多种，但有的是很罕见的，所以出现的几率不一样。
一些专家认为，只需要十三个细节特征相同，就能确定是同一个手指的指纹。
但根据情况的不同，所需要对比的指纹特征点的个数也会不一样。
一般的指纹识别技术运用中只考虑其中的两种特征点的对比，分叉点和纹线端点。
纹线分叉点则是纹线突然一分为二的位置，而纹端点指的是纹线突然结束的位置。
这两个特征点经过很多的研究发现时众多特征点中出现几率最多也是最稳点的两个特征点，并且这两个特征点对指纹的特有性足以描述，只要这两个特征点吻合，这能确定是同一个手指的指纹。
并且这两个特征点利用现有的指纹采集设备很容易就可以获取。
4）指纹分类
为了减少指纹搜索的区域，提高指纹对比的速度，将指纹在数据库中进行分类很有必要。
指纹分类的越多越细，可以大大减少数据库中指纹的样品个数，进行指纹识别时所需对比的样品个数所花费的时间会大大缩小。
5）指纹比对
指纹对比是通过对指纹特征点的位置和关系来确定是否为用一个手指的指纹。
将待确认的指纹与数据库中的指纹样品进行一一对比，主要看起特征点的相识度，纹线方向来确定。
因为指纹在采集的过程中可能存在主观和客观等因素，使所采集的指纹与数据库中的指纹有些细小的差别，指纹信息也会有所不同。
所以指纹对比的过程是一种模糊的对比过程。
2.2指纹识别系统的工作模式
指纹识别过程可分为两种不同的模式：
已知是该人来对比验证是否为该人的验证模式和只知道指纹来确定是何人指纹的辨识模式。
验证模式需要数据库中有待识别指纹的信息，并将该指纹信息与指纹者绑定起来，只要待验证指纹者输入指纹就可以与数据库中的那枚指纹样品进行对比验证，若匹配，则是同一人，若不匹配则不是。
验证模式过程如2-3所示：
指纹库
⑴6
用户指纹
指纹特征值
比对
⑵
⑶
⑷
⑸
⑹
用户ID
登记
图2-3指纹验证过程
识别模式就是指纹信息没有与指纹者绑定，现场采集过指纹后与指纹库中的众多指纹一一对比，若有相同的，则匹配，没有相同指纹的则不合法。
辨识过程如图2-4所示：
图2-4指纹辨识过程
第三章指纹识别考勤系统的设计
3.1系统功能需求
3.1.1系统体系结构
本文设计研究的校园指纹考勤管理系统是结合指纹采集设备和电脑局域网实现对校园内学生和员工的考勤管理。
在设计上基本遵循了以下几点：
可靠性：
可靠性是整个应用系统的基础。
系统的可靠性是通过指纹采集设备和程序软件两方面来实现。
综合性：
系统基于学生的基本信息管理，考勤方案等。
与以前老式的考勤系统融为一体，学生只需在指纹采集仪器上输入自己的指纹就能查询到天，月，学期的考勤情况。
如出现问题则可以与管理人员提出并修改。
先进性：
本系统采用的是最先进的光学采集头作为采集设备，所以只需存入数据库中的指纹信息正确，就能在以后每一次考勤过程中确保与该人的信息一致。
与以往的方式对比有很大的优势，整个系统的先进性不言而喻。
3.1.2系统功能模块设计
基于指纹识别的校园考勤系统是所有学生的指纹信息从入学时进行采集，并将采集到的指纹信息存入到学校指纹数据库中。
以后学生在现场进行考勤签到时会与数据库中为指纹自动对比验证，以确定当前按压指纹学生的信息。
软件功能模块示意图如3-1所示：
指纹数据库
指纹识别考勤系统
统计结果显示
指纹图象采集处理
指纹比对算法
考勤管理
图3-1软件总体功能结构图
学生在现场进行考勤时，在指纹采集设备上按压手指输入指纹是指纹图像采集模块。
指纹采集仪器模块将收集到的学生指纹进行预处理并转换成二值图像，提取其指纹特征点。
学生输入指纹的时间作为考勤需要的数据。
但采集到的指纹质量会影响其与数据库中指纹对比的速度，所以指纹采集设备的可靠，质量十分重要。
指纹比对算法模块是将提取出的指纹与校园指纹数据库中的指纹进行识别，对比的算法。
进而核实学生身份。
管理模块是后台管理人员对学校上下课考勤参数，学生的年级，专业考勤情况，特殊考勤情况的数据进行统一管理。
该模块允许系统管理员进行系统设置。
系统设置是学生每次上下课按压指纹的有效时间，定义时间段外一段时间内为迟到和早退，超出时间段内任未有指纹信息的为旷课。
管理人员可根据学校的情况来定义上下课时间，早退，迟到旷课等时间段。
3.2数据流程图
为了处理学生在校园内进行指纹识别考勤的数据，并将这些原始的数据保存在校园的数据库中，方便学生用电脑对自己考勤信息的查询和后台工作人员的管理，必须设计出数据流程图。
校园指纹考勤系统开始启动，最初是整个考勤系统的初始化，包括之前设置过的上下课时间段，各个学生信息等系统模块全部还原成初始值。
然后校园内指纹采集仪器运作，若没有学生按压指纹，则采集仪器进入待机状态。
学生使用指纹进行登录后，系统将收集到指纹与校园指纹数据库中指纹进行比对，经过识别后，如果该学生的指纹在数据库中有想匹配的指纹，则系统显示登录成功，如果没有此指纹信息则语音提示重新输入指纹。
学生对系统显示出自己的个人信息进行确认，确认无误后提交此次考勤，并由系统将此次考勤记录。
待所有学生完成考勤登陆后，系统将自动退出，如图示3-2：
开始
系统初始化
否
指纹采集器
是
学生输入指纹
不存在
输出出错信息
存在
新指纹添加进数据库中
显示学生信息
学生确认
输入管理员密码
记录信息
添加信息
下个学生进行输入指纹
退出系统
图3-2指纹识别系统流程图
3.3系统结构图
考勤系统设置如图3-3所示：
学生信息浏览
正常出勤
旷课资料设定
考勤制度设置
请假资料设定
考勤人员设置
考勤
考勤处理
统计查询
考勤记录查询
图3-3系统结构图
学生信息浏览：
该模块可以浏览学校学生的基本信息，可以按班级，姓名，指纹进行查询，按班级，姓名，指纹导出数据。
上课：
在设定的上课时间之前，到上课时间为止所登陆的指纹为正常上课。
下课：
在下课时间之前正常登陆指纹的作正常下课。
早退：
在上课时间段为到下课时间这一时间点范围内进行指纹登陆的算作早退处理。
迟到：
设定从上课后的一段时间内登陆指纹的算作迟到。
请假设置：
对辅导员允许请假的学生进行登记，并记录下时间和请假理由。
若此段时间没有学生的请假信息和指纹登陆情况的算作旷课处理。
3.4系统流程图
启用校园考勤系统后，系统会让学生输入自己的指纹信息，如果匹配成功则进入系统，如果匹配失败则返回指纹登陆界面。
系统的主界面有五个区域，为后台管理人员提供五个不同的功能：
设置：
后台管理人员可以在这个区域内对每天上午，中午，下午的上下课的时间进行设置，并将设置好的时间保存起来，以便下次使用。
出勤记录：
后台管理人员可以在此区域中对正常出勤记录，迟到记录，旷课记录等进行编辑，然后把数据上传到学校的数据库中。
统计：
后台管理人员在这个区域中可以对每个学生每一天的考勤情况进行统计并保存到学校的数据库中。
退出：
管理人员退出系统。
指纹识别校园考勤系统的流程图如3-4所示：
指纹登陆考勤系统
重新登录，提示错误
成功进入主界面
考勤管理软件主界面：
设置，出勤记录，统计，重新登录，退出。
按下“出勤记录”按钮
按下“统计”按钮
按下“重新登录”按钮
按下“退出”按钮
按下“设置”按钮
“考勤统计”对话框
回到“用户登录”对话框
退出该考勤管理系统
“考勤修改”对话框
“上下课时间设置”对话框
对“考勤统计”该页面进行编辑
分别对“考勤修改出勤记录”，“请假记录”进行编辑
对一天上午，中午，下午的出勤时间进行修改
将该页面的操作结果保存到数据库当中
分别把编辑好的数据保存到数据库当中
将修改的时间记录以*.ini的形式保存，下次将调用该文件的时间
图3-4系统流程图
第四章数据库设计
4.1数据库概述
现如今，数据库的技术发展飞快，对数据库的应用和开发也越来越了解。
方今最为受大家喜欢使用的数据库管理开发系统是微软的SQLserver。
SQLserver提供了很多使用的管理和开发工具，使用它们可以方便的对数据库精心维护和管理。
本文研究的校园指纹考勤系统的数据库开发和实现就是利用QLserver。
整个校园考勤系统都是用SQL语言编程，提高通用性，并且使后台数据库可以采用数种数据库系统，能为学生提供自己喜欢的操作系统。
为了防止以后学校的学生越来越多，数据库的建立也越老越大，所以使用SQLserver是明智之选。
4.2数据流图
学生出勤记录来自系统，并保存在数据库中。
本文所论述的校园考勤系统所要做的就是如何对待这些数据。
校园指纹考勤系统的数据流图如图示4-1：
登陆指纹
请假，旷课
辅导员
学生
审批
记录出勤时间
出勤记录
上下课
请假记录
考勤管理员
月度学生考勤统计表
各种统计信息
管理人员
图4-1数据流图
在本校园指纹考勤管理系统中，学生上下课依据所登陆的指纹来辨别每个学生的身份，校园考勤系统会自动保存学生的登陆指纹的时间，并记录下出勤数据的信息；
当学生有请假时必须通过辅导员审批，辅导员审批通过后，考勤系统后台管理人员将该学生的请假信息保存，此外后台管理人员也可以根据学校的实际情况来设置上下课的时间安排。
以上各种信息经过管理员的统计导出月度学生考勤统计表。
4.3数据需求分析
根据数据流图，可以列出以下数据项和数据结构：
l出勤记录：
各个学生号的指纹登记情况和指纹登记时间。
l月度考勤统计：
每个学生号当月上课情况，累计迟到次数，旷课次数，请假次数，早退次数。
l请假记录：
每个学生号姓名请假的时间和天数，请假的理由。
l学生信息：
学生ID、学生指纹、密码、权限、姓名、班级等
l班级设置：
班级编号、名称等
4.4数据库逻辑结构设计
数据库应该存储什么样的数据信息是建立数据库时最需考虑到的首要目的。
为此要考虑到校园指纹考勤管理系统数据库中所存储的数据的用途和目的，为了以后在考勤过程中能更快速准确的提取出数据库中有用的信息。
4.5数据库表的建立
在数据库中存储数据时制作表格的方式最为恰当，它是每一行每一列都能作为数据库中存储的基本单位。
这些基本单位能将所有需要存储的数据按照行和列的方式井然有序的排列组织起来。
表格中的每一行都能表示特定的记录，每一列都能代表记录中的一个类别。
在本校园指纹考勤系统中需要在数据库中创建表
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