500行Python代碼打造刷臉考勤系統(tǒng)，其實(shí)也就那么簡單

作者：IT世界圈 2019-06-03 08:52:39

需求分析

“員工刷臉考勤”系統(tǒng)，采用Python語言開發(fā)，可以通過攝像頭添加員工面部信息，這里就涉及到兩個(gè)具體的個(gè)問題，一個(gè)是應(yīng)該以什么樣的數(shù)據(jù)來標(biāo)識(shí)每一個(gè)員工的面部信息，二是持久化地保存這些信息到數(shù)據(jù)庫中去。更細(xì)地，還涉及表的設(shè)計(jì);另一個(gè)基本要求是通過攝像頭識(shí)別員工面部信息來完成考勤，這個(gè)問題基本可以通過遍歷數(shù)據(jù)庫里的員工面部數(shù)據(jù)與當(dāng)前攝像頭里的員工面部數(shù)據(jù)的比對來實(shí)現(xiàn)，但有一個(gè)問題就是假如攝像頭里有多張人臉改怎么處理。擴(kuò)展要求是導(dǎo)出每日的考勤表，可以拆分為兩個(gè)部分，一個(gè)是存儲(chǔ)考勤信息，一個(gè)是展示考勤信息。

我們希望達(dá)到的目標(biāo)是：

(1)仿照通用型軟件界面設(shè)計(jì)的原則，所有的操作都在菜單欄里實(shí)現(xiàn)，一部分區(qū)域用于展示攝像頭實(shí)時(shí)讀取并由程序加工后的視頻流信息，另一部分區(qū)域做控制臺(tái)輸出，打印相關(guān)信息，比如提示員工面部信息添加成功、添加失敗及其原因，提示員工打卡成功、打卡失敗及其原因;添加面部信息時(shí)人是必須和程序進(jìn)行交互的，比如輸入一些相關(guān)的信息，這個(gè)時(shí)候程序是阻塞的;但是在打卡的時(shí)候，程序是不阻塞的，如果不點(diǎn)擊關(guān)閉打卡，它會(huì)一直在打卡的模式，等待并識(shí)別每一個(gè)前來打卡的員工，這比較符合現(xiàn)實(shí)的使用場景。

(2)建表來存儲(chǔ)員工信息和考勤信息，每次新建錄入員工面部信息時(shí)，要求輸入工號(hào)、姓名，并查無重后方可錄入，錄入時(shí)只取距離屏幕最近的員工的面部信息，這是考慮到實(shí)際打卡都是依次進(jìn)行而不是一群人一群人地打卡，錄入時(shí)有兩種模式可供選擇，自動(dòng)模式：一旦識(shí)別到人臉就自動(dòng)捕獲截圖，連續(xù)截圖達(dá)到10張就結(jié)束錄入;手動(dòng)模式：點(diǎn)擊菜單結(jié)束錄入，不一定要得到10張。結(jié)束錄入后就開始從剛才捕獲的員工面部提取人臉特征數(shù)據(jù)并連同之前輸入的員工姓名等數(shù)據(jù)作為一行記錄保存到數(shù)據(jù)庫中，如果沒有捕獲到員工面部或者剛才捕獲的面部信息不是同一個(gè)人，這行記錄就被丟棄。

考勤時(shí)，須滿足三個(gè)條件：面部信息已錄入、在打卡時(shí)間段內(nèi)、未重復(fù)打卡，只有打卡成功，打卡人姓名及工號(hào)、打卡日期及時(shí)間才會(huì)被當(dāng)成一行記錄保存到數(shù)據(jù)庫并在控制臺(tái)輸出打卡成功信息，否則會(huì)在控制臺(tái)輸出失敗及其原因信息。

總而言之：我們的設(shè)計(jì)目標(biāo)是規(guī)范化、人性化。

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500行Python代碼打造刷臉考勤系統(tǒng)，其實(shí)也就那么簡單

總體設(shè)計(jì)

為了完成上述目標(biāo)一，程序的界面初始化分為三部分，***部分初始化菜單欄，第二部分初始化左邊控制臺(tái)，第三部分初始化右邊展示面板，使這三部分相互獨(dú)立;數(shù)據(jù)邏輯部分的初始化分為兩部分，***部分是數(shù)據(jù)庫部分的初始化，如果數(shù)據(jù)庫/表不存在就新建，存在則加載相關(guān)數(shù)據(jù)，第二部分是初始化一些需要循環(huán)使用的變量，比如新建錄入時(shí)的員工姓名、工號(hào)、截圖數(shù)目計(jì)數(shù)器等,每當(dāng)完成錄入時(shí)這些數(shù)據(jù)都應(yīng)該被重置成初始化以待下一次錄入，把這些初始化語句寫成一個(gè)函數(shù)可以提高代碼復(fù)用度。

上述目標(biāo)二主要是一些限制性條件，可以通過添加判斷語句來實(shí)現(xiàn)，比如對輸入id的合法性檢驗(yàn)：

while self.id == ID_WORKER_UNAVIABLE: 
self.id = wx.GetNumberFromUser(message="請輸入您的工號(hào)(-1不可用)",prompt="工號(hào)", caption="溫馨提示", value=ID_WORKER_UNAVIABLE, parent=self.bmp,max=100000000,min=ID_WORKER_UNAVIABLE) 
for knew_id in self.knew_id: 
if knew_id == self.id: 
self.id = ID_WORKER_UNAVIABLE 
wx.MessageBox(message="工號(hào)已存在，請重新輸入", caption="警告")

其中ID_WORKER_UNAVIABLE是id的初始化值-1，不可用，self.knew.id是從數(shù)據(jù)庫里加載出來的id列表，如果id非法(已重復(fù)或者不在0~100000000，就會(huì)一直有新的彈窗來提示輸入id。

再比如對拒絕多張人臉時(shí)、只處理距離屏幕最近的員工的面部信息：

if len(dets) != 0: 
biggest_face = dets[0] 
#取占比***的臉 
maxArea = 0 
for det in dets: 
 w = det.right() - det.left() 
 h = det.top()-det.bottom() 
 if w*h > maxArea: 
 biggest_face = det 
 maxArea = w*h

dets是偵測到的所有面部數(shù)組，biggest_face是距離屏幕最近的面部。

程序框圖：

注：圖片如看不清也可在線預(yù)覽

https://www.processon.com/view/link/5bbcc953e4b08faf8c7324a1

本程序的設(shè)計(jì)思想大致可分為以下幾個(gè)方面

面向?qū)ο蟮脑瓌t，整個(gè)程序的主體就是一個(gè)WAS(WorkAttendanceSystem)類,所有的實(shí)現(xiàn)都圍繞這個(gè)類展開。
界面和數(shù)據(jù)邏輯分離的原則，WAS類的初始化過程包括界面的初始化和數(shù)據(jù)初始化，兩者相互獨(dú)立。
代碼封裝原則，多次調(diào)用的語句集寫成接口供調(diào)用，沒有冗余的代碼。
接口隔離原則:使用多個(gè)專門的接口,而不是使用單一的總接口。

函數(shù)清單

注：所有類內(nèi)的函數(shù)的***個(gè)參數(shù)為self，表明該函數(shù)屬于該類，后面不再贅述

def __init__(self)

WAS類的構(gòu)造函數(shù)，主要是完成一些初始化操作，如初始化菜單、信息打印面板、主展示面板以及初始化加載數(shù)據(jù)庫、初始化循環(huán)使用的變量。

def initMenu(self):

完成菜單的初始化顯示，點(diǎn)擊事件綁定。

def initInfoText(self):

完成左邊信息提示面板的初始化顯示。

def initGallery(self):

完成右邊主展示面板的初始化顯示。

def initDatabase(self):

數(shù)據(jù)庫的初始化，建立數(shù)據(jù)庫連接(如果數(shù)據(jù)庫inspurer.db不存在則先新建)，如果數(shù)據(jù)庫中不存在員工信息worker_info和考勤logcat這兩個(gè)表，則依次創(chuàng)建。

def loadDataBase(self,type):

該模塊函數(shù)完成從數(shù)據(jù)庫讀取數(shù)據(jù)的操作，包括讀取員工信息和考勤信息，第二個(gè)參數(shù)type用于標(biāo)識(shí)是加載員工信息還是考勤信息，一方面，可以統(tǒng)一接口，打開數(shù)據(jù)庫和得到游標(biāo)、關(guān)閉連接是一樣的，將兩個(gè)讀取接口合二為一，提高代碼復(fù)用度;另一方面，可以減少加載的工作量，減少IO,提高程序運(yùn)行速度;***，因?yàn)樽x取信息前對上一次讀取的信息列表做了清空處理，用type標(biāo)識(shí)可以避免讀取一個(gè)表時(shí)對另一個(gè)表造成的誤操作。

def insertARow(self,Row,type):

該模塊函數(shù)完成寫數(shù)據(jù)庫操作，第二個(gè)參數(shù)為準(zhǔn)備寫的一條記錄，第三個(gè)參數(shù)type表示要對哪一個(gè)表進(jìn)行寫操作。

def adapt_array(self,arr):

將提取的人臉特征信息(列表)壓縮，入口參數(shù)就是待壓縮的數(shù)據(jù)，出口參數(shù)是壓縮后的數(shù)據(jù)，用于寫入數(shù)據(jù)庫。

def convert_array(self,text):

將讀取出來的數(shù)據(jù)解壓縮成人臉特征信息，入口參數(shù)是待解壓得數(shù)據(jù)，出口參數(shù)是解壓后的數(shù)據(jù)。

def return_euclidean_distance(feature_1, feature_2):

計(jì)算兩個(gè)人臉的歐式距離，入口參數(shù)是兩個(gè)人臉的特征數(shù)據(jù)，出口參數(shù)是判定的結(jié)果，歐式距離大于0.4判為不同，不大于判為相同。

def OnNewRegisterClicked(self,event):

見名知義，菜單新建錄入的監(jiān)聽事件，參數(shù)event為事件信息，其他幾個(gè)菜單的(OnFinishRegisterClicked,OnStartPunchCardClicked, OnEndPunchCardClicked, OnOpenLogcatClicked,OnCloseLogcatClicked)類似，在此不再贅述。

def getDateAndTime(self):