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申请/专利权人：江西六湛科技有限公司

摘要：本发明适用于人脸识别领域，提供了基于人脸识别技术的考试管理方法及系统，所述系统包括：身份验证模块、眼动校准模块、视线监控模块、二次验证模块。系统减轻了考生的压力和作弊可能性，隐蔽的警示和纠正不但有效避免了考试过程的中断，还为考生提供了无压力的测评空间，增强了考试过程的适应性和灵活性；还实现了对考生期间的连续监控和分析，对人的天然行为特点进行了深层次的理解和考量，因此，系统允许短时间内的正常视觉漂移，基于阈值的控制确保了无需对正常行为进行不必要的干预，同时筛选出需要关注的行为。

主权项：1.基于人脸识别技术的考试管理方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：通过摄像头采集考生的面部图像，并与数据库中预先存储的面部图像进行匹配验证；在显示设备中的不同位置，按顺序随机生成若干视线定位点，并通过摄像头捕捉当考生看向每一个视线定位点时的眼球位置，进而生成考生在屏幕范围内的眼球活动范围；持续采集考生面部特征，并实时获取考生的眼球位置，判断当前考生的视线焦点是否处于眼球活动范围内，并当考生的视线处于位于眼球活动范围外时，发出警示提醒，且当警示提醒次数超过预设值时，对屏幕进行锁定；在考生完成考试后，对考生的面部图像进行二次验证；其中，所述通过摄像头采集考生的面部图像，并与数据库中预先存储的面部图像进行匹配验证，具体包括如下步骤：采集考生在摄像头前的实时图像，并从所采集的图像中识别出人脸特征；建立人脸图像库，将全部考试考生的个人信息和人脸图像存储于人脸图像库中；将所采集的考试人脸特征以及考生个人信息与处于人脸图像库中的人脸图像相比对，判断考生信息是否匹配；将所采集的考试人脸特征以及考生个人信息与处于人脸图像库中的人脸图像相比对，判断考生信息是否匹配的方法包括如下步骤：基于所述考试人脸特征提取得到人脸特征向量，并将提取得到的人脸特征向量进行归一化处理以得到归一化后的实时人脸特征向量；其中，进行归一化操作的公式表示为： ；其中，表示归一化后的实时人脸特征向量，表示提取得到的人脸特征向量，表示特征向量的欧几里得范数；计算归一化后的实时人脸特征向量与人脸图像库中每个考生的特征向量之间的特征相似度；其中，特征相似度的计算公式表示为： ；其中，表示特征相似度，表示归一化后的实时人脸特征向量，表示人脸图像库中每个考生的特征向量，表示点积运算，函数表示用于返回两个特征向量之间的相似度；根据特征相似度，在人脸图像库中确定与实时人脸特征向量最匹配的考生信息；确定与实时人脸特征向量最匹配的考生信息的计算公式表示为： ；其中，表示与实时人脸特征向量最匹配的考生信息，表示取最大值对应的索引，表示人脸图像库中的考生集合，表示人脸图像库中第个考生的归一化特征向量；计算实时人脸特征向量与最匹配的考生信息之间的当前相似度，并基于所述当前相似度与相似度阈值，判断考生信息是否匹配；其中，判断是否匹配的计算公式表示为： ；其中，表示匹配是否有效，表示匹配有效，表示匹配无效，表示实时人脸特征向量与最匹配的考生信息之间的当前相似度，表示相似度阈值；所述生成考生在屏幕范围内的眼球活动范围，具体包括如下步骤：在显示器上随机生成若干定位点，且若干所述定位点按顺序逐个生成，且在生成定位点时，通过语音引导考生看向定位点；在考生看向每一个定位点时，捕捉并记录当前考生的眼球位置数据，并依此计算出考生在屏幕上注释每个位置时的眼球确切位置，进而获取考生的眼球活动范围；设定扩充阈值，并在考生的眼球活动范围基础上添加扩充阈值，获取最终的考生考试时的标准眼球活动范围；在考生看向每一个定位点时，捕捉并记录当前考生的眼球位置数据，并依此计算出考生在屏幕上注释每个位置时的眼球确切位置，进而获取考生的眼球活动范围的方法包括如下步骤：在考生看向每一个定位点时，捕捉并记录当前考生的眼球位置数据；其中，眼球位置数据的计算公式表示为： ； ； ；其中，表示时间捕捉到的眼球位置，表示在时间时眼球在轴上的位置，表示在时间时眼球在轴上的位置，与分别表示眼球在轴和轴上的最大幅度，与分别表示眼球在轴和轴上移动频率的参数，与分别表示眼球在轴和轴上的初始相位，与分别表示在轴和轴上用于控制随机成分对眼球位置影响的系数，与分别表示在轴和轴上的基准位置，表示随机数，；根据捕捉到的眼球位置数据，计算考生在屏幕注视每个位置时的眼球确切位置，进而确认眼球活动范围；其中，眼球活动范围的计算公式表示为： ；其中，表示考生的眼球活动范围，表示眼球位置到眼球位置的欧式距离，表示在眼球位置和眼球位置之间眼球的移动速度，表示在眼球位置和眼球位置之间眼球的加速度，表示眼球位置数据点的数量；设定扩充阈值，并在考生的眼球活动范围基础上添加扩充阈值，获取最终的考生考试时的标准眼球活动范围的方法包括如下步骤：根据考生的个人特征，计算得到对应的个性化扩充阈值；其中，个性化扩充阈值的计算公式表示为： ；其中，表示个性化扩充阈值，表示考生的年龄，表示考生的视力评分，表示考生的眼球移动速度评分，表示年龄项的权重因子，表示视力评分项的权重因子，表示眼球移动速度评分项的权重因子；获取考生的实时眼球活动模式，并基于所述实时眼球活动模式对所述个性化扩充阈值进行动态调整，以得到动态调整的扩充阈值；其中，动态调整的扩充阈值的计算公式表示为： ；其中，表示动态调整的扩充阈值，表示根据考生的实时眼球活动模式调整扩充阈值的函数，表示考生的实时眼球活动模式，表示眼球在单位时间内的移动次数，表示眼球移动的平均幅度，表示眼球移动路径的复杂度，分别表示移动频率项、平均幅度项以及移动路径复杂度项的权重系数；根据考生的眼球活动范围与动态调整的扩充阈值，确定得到最终的考生考试时的标准眼球活动范围；其中，最终的考生考试时的标准眼球活动范围的计算公式表示为： ；其中，表示最终的考生考试时的标准眼球活动范围；所述实时获取考生的眼球位置，判断当前考生的视线焦点是否处于眼球活动范围内，具体包括如下步骤：实时捕捉考生的面部图像，并识别出眼球位置，判断考生当前眼球的焦点位置；将考生当前眼球的焦点位置与标准眼球活动范围进行比对，判断考生当前眼球的焦点是否超出标准眼球活动范围；设定合理时间阈值，当考生当前眼球焦点位置超出标准眼球活动范围时开始计时，并当超出的持续时间超过时间阈值时发出警示信息；设定警示信息频率阈值，当警示信息出现次数超过频率阈值时，对屏幕进行锁定；设定合理时间阈值，当考生当前眼球焦点位置超出标准眼球活动范围时开始计时，并当超出的持续时间超过时间阈值时发出警示信息的方法包括如下步骤：将考生当前眼球焦点位置与标准眼球活动范围进行偏移比较以确认得到眼球焦点的偏移量；其中，眼球焦点的偏移量的计算公式表示为： ；其中，表示眼球焦点的偏移量，表示眼球焦点在水平方向上的偏移量，表示眼球焦点在水平方向上的偏移量，表示眼球焦点的当前位置的水平方向坐标，表示眼球焦点的当前位置的竖直方向坐标，与分别表示标准眼球活动范围在水平方向上的最小值与最大值，与分别表示标准眼球活动范围在竖直方向上的最小值与最大值；当判断到眼球焦点的偏移量大于零，则控制计时器开启并进行计时以得到眼球焦点偏移的持续时间；当判断到眼球焦点的偏移量等于零，则重置计时器；其中，计时器控制的逻辑公式表示为： ；其中，表示计时器的操作，表示计时器开启，表示计时器重置；将眼球焦点偏移的持续时间与预设时间阈值进行比较判断，以确定是否发出警示信息；其中，警示信息是否发出的判断公式表示为： ；其中，表示一个布尔变量，用于表示是否发出警示信息，表示预设时间阈值，表示眼球焦点偏移的持续时间。

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