多模态身份验证的课堂签到方法技术

本发明专利技术公开了一种多模态身份验证的课堂签到方法，包括步骤：老师通过智能手机发布开始签到指令，并设定基准定位；每个学生通过智能手机回复签到指令，判断学生GPS定位数据与基准定位数据是否在误差范围以内；发布二维码信息或者声波信息，学生通过智能手机扫描二维码信息或者识别声波信息进行签到，服务器端验证二维码信息或者声波信息并记录签到信息；学生通过智能手机摄像头进行人脸识别，服务器端验证识别结果并记录签到信息；学生智能手机被锁屏，课程结束后自动解锁。本发明专利技术通过对各种数据接收、分析、处理和融合，能够实现课堂签到的高效性和精准性；设计了保障课堂教学的手机锁屏机制。

【技术实现步骤摘要】
多模态身份验证的课堂签到方法
本专利技术涉及GPS定位技术、二维码识别技术、声波识别技术和人脸识别技术，具体地指一种多模态身份验证的课堂签到方法。
技术介绍
目前在国内的各大高校中，传统的课堂点名签到过程繁琐，消耗了大量的时间，学生在上课过程中玩手机，严重影响了教学效果。通过对现有产品的分析，本专利技术设计开发一种基于GPS、二维码、声波和人脸识别多模态身份验证的课堂签到锁屏技术，可以达到保证并发快速签到、保证签到者身处教室、保证签到手机上课时间处于教室等目的，相对市场上现有方案具有明显优势。该系统致力于提高课堂考勤效率和效果，让学生能积极专心地学习，让老师能轻松掌握学生上课状态，提供学生与老师课后的线上交流平台。面对高校学生上课普遍玩手机以及旷课的现象，各大高校也制定了各种的措施，例如课前统一收手机、老师点名签到、刷指纹、蓝牙签到、微信签到、定位签到、定位+校园网签到、手机短信考勤等等。然而这些方案出现了许多弊端，譬如收手机虽然可以避免学生玩手机，但是在另一方面在法律上是不允许的，而直接点名即费时又费力，刷指纹花费代价过高，在一般学校难以实行等等。为此，制定一个高效、便捷、实用而又能在各大高校普遍实行的课堂签到方案就显得尤为重要，此专利方案正是考虑到这一点而产生。不仅能够保证签到的公平公正，还能有效避免学生课堂使用手机。目前尚无对课堂签到运用GPS、二维码、声波和人脸识别多模态身份验证的课堂签到锁屏技术进行实行的具体方案。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决上述
技术介绍
存在的不足，而提出的一种基于GPS、二维码、声波和人脸识别的多模态身份验证的课堂签到方法。为实现上述目的，本专利技术所设计的多模态身份验证的课堂签到方法，其特殊之处在于，包括如下步骤：1)老师通过智能手机发布开始签到指令，并设定基准定位；2)每个学生通过智能手机回复签到指令，判断学生GPS定位数据与基准定位数据是否在误差范围以内，是则前往步骤3)，否则签到失败；3)发布二维码信息或者声波信息，学生通过智能手机扫描二维码信息或者识别声波信息进行签到，服务器端验证二维码信息或者声波信息并记录签到信息；4)学生通过智能手机摄像头进行人脸识别，服务器端验证识别结果并记录签到信息；5)学生智能手机被锁屏，课程结束后自动解锁。优选地，所述步骤2)中判断学生GPS定位数据与基准定位数据是否在误差范围以内的方法为获取老师端和学生端在GPS定位中的点dt和ds，基准定位为老师端定位点dt，确定了老师端定位点dt与学生端定位点ds的距离误差d，即以dt为圆心dt、ds两者距离为半径r小于100米即认证为判断为在误差范围以内。优选地，所述步骤3)中发布二维码信息，学生通过智能手机扫描二维码信息进行签到的具体步骤为：服务器端接收到教师的发布签到指令后，在教室PC端生成二维码，该二维码包含时间戳；教师端扫描二维码；服务器端向学生端发送开始签到信息后，学生端扫描二维码。优选地，所述步骤3)中教师端扫描二维码后，根据编码时设定的分隔符-取得工号子串number2，将其与当前课时的教师工号number对比，若number＝number2，则验证工号无误上传，服务器端向学生端发送开始签到信息。优选地，所述步骤3)中服务器端验证二维码信息的过程为：获得教师端扫描二维码后服务端接收教师二维码数据的时间与此时教室端PC生成二维码时间的时间差，记为第一时间差Δt1，获得学生端扫描二维码后服务端接收学生端二维码数据的时间与此时教室端PC生成二维码时间的时间差，记为第二时间差Δt2，建立模型：Δt1＝tt1-tt0Δt2＝ts1-ts0Δt2-Δt1<tf+c其中，tt1表示教师二维码数据中的时间，tt0为服务器端接收教师二维码数据的时间，ts1为学生二维码数据中的时间，ts0为服务器端接收学生端数据的时间，tf为二维码的更新周期，c为两次二维码传输耗时的误差，取c＝10000，单位为毫秒；服务器端计算模型成立则验证成功，否则验证失败。优选地，所述步骤3)中发布声波信息的具体步骤为：设置声波函数的频率，每位声波数据发声时长为100ms，开始发声后，发生器将循环播放编码后的有固定频率的声波f1，默认每10s更新一次编码数据中的时间字符串，开启发声后三分钟将自动停止。优选地，所述声波函数的频率为2000HZ以上的声波频率。优选地所述步骤3)中学生通过智能手机识别声波信息进行签到，学生端接收识别声波得到频率f2，f2＝f1即为识别成功，每当识别到一次完整的有效数据则立即校验，通过校验则停止识别，对检验数据做规范化处理，再发送至服务端进行时效性验证，服务器端时效性验证通过则签到成功，否则重复本步骤。优选地，所述步骤4)中学生通过智能手机摄像头进行人脸识别，服务器端验证识别相似度similarity，符合similarity>＝85％即为匹配成功，验证成功则前往步骤5)，验证失败则重复本步骤。优选地，所述步骤5)中学生智能手机被锁屏后，学生智能手机的显示屏将被禁用，所有触摸按键不能使用，并且从锁屏开始记录手机的活动状态，若学生通过紧急按钮强制使用手机将被记录数据上传至服务器端。本专利技术的优点在于：本专利技术利用基于GPS、二维码、声波和人脸识别多模态身份验证的课堂签到锁屏技术解决了老师平时上课点名耗时长，点名不准确以及学生早退的问题，避免了人为点名造成的主观性、低效率等问题。本专利技术了设计了课堂教学签到锁屏流程；建立基于GPS、二维码、声波和人脸识别多模态身份验证技术，通过对各种数据接收、分析、处理和融合，能够实现课堂签到的高效性和精准性；设计了保障课堂教学的手机锁屏机制。其中，设计课堂签到锁屏流程是采用了两种不同的方案以应对不同上课情况的签到问题，实现在任何课堂上完成老师的签到流程。本专利技术为各种签到点名、考勤制度的制定和实行提供了重要的技术支撑。附图说明图1为本专利技术多模态身份验证的课堂签到方法的框架图。图2为教室端发布GPS签到的流程图。图3为学生端开始GPS签到的流程图。图4为发布二维码签到的流程图。图5为开始二维码与人脸识别签到的流程图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步的详细描述。如图1所示，本专利技术提出的一种多模态身份验证的课堂签到方法，整体流程包括：步骤一，设计课堂教学签到锁屏流程；步骤二，建立基于GPS、二维码、声波和人脸识别多模态身份验证机制；步骤三，设计保障课堂教学的手机锁屏机制。本专利技术提出两种实施方案，若是在有PC端以及投影仪的教室，则采用“GPS——二维码——人脸识别——签到完成自动锁屏”的签到技术；若是在室外或者没有PC端的课上，则采用“GPS——声波识别——签到完成自动锁屏”的签到技术。实施例一：1)老师通过智能手机发布开始签到指令，并设定基准定位。临近上课时间，老师选择签到，确定自己位置，如图2所示，具体方法为：老师通过智能手机获取当前课程，判断当前课程是否为空，是则签到失败，否则老师点击发布签到指令，获取GPS定位信息dt上传至服务器端，服务器端设定基准定位。2)每个学生通过智能手机回复签到指令，判断学生GPS定位数据与基准定位数据是否在误差范围以内，是则前往步骤3)，否则签到失败。如图3所示，学生通过智能手机获取当前课程，判断当前课程是否本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多模态身份验证的课堂签到方法，其特征在于：包括如下步骤：1)老师通过智能手机发布开始签到指令，并设定基准定位；2)每个学生通过智能手机回复签到指令，判断学生GPS定位数据与基准定位数据是否在误差范围以内，是则前往步骤3)，否则签到失败；3)发布二维码信息或者声波信息，学生通过智能手机扫描二维码信息或者识别声波信息进行签到，服务器端验证二维码信息或者声波信息并记录签到信息；4)学生通过智能手机摄像头进行人脸识别，服务器端验证识别结果并记录签到信息；5)学生智能手机被锁屏，课程结束后自动解锁。

【技术特征摘要】
1.一种多模态身份验证的课堂签到方法，其特征在于：包括如下步骤：1)老师通过智能手机发布开始签到指令，并设定基准定位；2)每个学生通过智能手机回复签到指令，判断学生GPS定位数据与基准定位数据是否在误差范围以内，是则前往步骤3)，否则签到失败；3)发布二维码信息或者声波信息，学生通过智能手机扫描二维码信息或者识别声波信息进行签到，服务器端验证二维码信息或者声波信息并记录签到信息；4)学生通过智能手机摄像头进行人脸识别，服务器端验证识别结果并记录签到信息；5)学生智能手机被锁屏，课程结束后自动解锁。2.根据权利要求1所述的多模态身份验证的课堂签到方法，其特征在于：所述步骤2)中判断学生GPS定位数据与基准定位数据是否在误差范围以内的方法为获取老师端和学生端在GPS定位中的点dt和ds，基准定位为老师端定位点dt，确定了老师端定位点dt与学生端定位点ds的距离误差d，即以dt为圆心dt、ds两者距离为半径r小于100米即认证为判断为在误差范围以内。3.根据权利要求1所述的多模态身份验证的课堂签到方法，其特征在于：所述步骤3)中发布二维码信息，学生通过智能手机扫描二维码信息进行签到的具体步骤为：服务器端接收到教师的发布签到指令后，在教室PC端生成二维码，该二维码时间戳；教师端扫描二维码；服务器端向学生端发送开始签到信息后，学生端扫描二维码。4.根据权利要求1所述的多模态身份验证的课堂签到方法，其特征在于：所述步骤3)中教师端扫描二维码后，根据编码时设定的分隔符-取得工号子串number2，将其与当前课时的教师工号number对比，若number＝number2，则验证工号无误上传，服务器端向学生端发送开始签到信息。5.根据权利要求3所述的多模态身份验证的课堂签到方法，其特征在于：所述步骤3)中服务器端验证二维码信息的过程为：获得教师端扫描二维码后服务端接收教师二维码数据的时间与此时教室端PC生成二维码时间的时间差，记为第一时间差Δt1，获得学生端扫描二维码后服务端接收学生...

【专利技术属性】
技术研发人员：段鹏飞，陈健，瞿毅力，袁盼飞，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42