【摘要】目前信息技術在我國幼兒園管理中的應用還處于初級水平，僅限于監控安防、工資管理與入學管理等內容，網絡系統的采用都不多見。隨著近幾年入園兒童數量的不斷增加，這種傳統的管理模式已經不能適應現階段幼兒園管理的需要，存在很多監管和安全的問題以及隱患，同時也造成人力資源大量的浪費。本文重點解決幼兒電子檔案、接送安全防護、病例記錄以及家-園信息互動等問題，設計出一套具有時代特色和廣泛社會效益的軟件系統。
　　【關鍵詞】人臉識別；WCF通信；視頻監控動態監測；紅外體溫監測
　　【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A
　　【文章編號】1007-4309（2013）04-0018-2
　　一、系統的總體技術方案
　　項目做依據的技術原理。在人臉識別模塊，通過人臉檢測技術從動態圖像中檢索到人的臉部照片，然后采用結合DCT和WT的多分類器融合的光照人臉識別算法，該算法為進一步提高各種光照條件下的人臉識別精度，提出了一種將光照補償和光照不變特征提取相結合的人臉識別方法。算法先應用對數域DCT進行光照補償；然后，用三次樣條二進小波分解提取一個低頻子圖和三個對光照變化魯棒的邊緣細節子圖；接著，用二維線性判別分析進行特征降維并構造四個分量分類器；最后，通過多分類器融合規則進行融合分類。病例管理模塊。紅外體溫檢測技術、病例特征模型庫的建立與完善。平常主要通過紅外熱成像人體測溫系統對幼兒進行非接觸體溫測量，配合人臉識別可以自動將幼兒的體溫信息錄入到系統中，根據病理特征庫進行體溫的比對，當體溫出現異常時系統自動報警。斯蒂芬-玻爾茲曼定律表明，黑天單位面積想整個半球控件發射的輻射總功率與其自身絕對溫度的四次方成正比。這一定律說明物體發射的熱輻射功率與它的絕對值有直接的對應關系。因此只要測出人體的熱輻射功率，就能得知人體的溫度。
　　通過WDSL定義的服務接口，應用WCF通信技術，實現Web客戶端可以和Server實時交互，并利用WCF雙通道技術，實現了服務器端可以主動向Web客戶端發送通知消息。
　　視頻監控動態檢測。通過Otsu動態閾值背景差法和三幀差法相結合的運動目標檢測差法對于圖像區域內異常移動進行檢測，當出現異常情況時，系統將警示信息發送到保安人員處。該算法通過改進的Surendra算法建立模型，并由Otsu動態閾值背景差法得到二值圖像，然后與三針差法相結合，得到可靠的運動目標區域并進行背景實時更新，實驗記過表明該方法滿足視頻序列運動目標檢測的實時性和準確性要求。
　　短信個性群發。管理員編輯各種短信的模板，對于特定的信息內容，如姓名、稱謂、通知的個性化內容等信息則在發送前通過提取兒童信息庫中的相應信息做相應的替換，使短信更加人性化和更加有針對性。
　　系統的主要技術與性能指標。在人臉識別模塊，考慮在不同的時段、天氣的影響下，人臉照片受光照的影響造成人臉識別不精確，我們采用了結合DCT和WT的多分類器融合光照人臉識別算法，該算法將光照補償和光照不變特征提取相結合，算法先應用對數域DCT進行光照補償；然后，用三次樣條二進小波分解提取一個低頻子圖和三個對光照變化魯棒的邊緣細節子圖；接著，用二維線性判別分析進行特征降維并構造四個分量分類器；最后，通過多分類器融合規則進行融合分類。該算法在CAS-PEAL人臉庫光照子集上的實驗達到了83.91%的識別率，在YaleB人臉庫上則實現了100%的識別率，實驗結果證明了該文算法對光照變換具有較好的魯棒性。
　　紅外體溫檢技術。紅外熱成像人體快速測溫系統是集先進的光電子技術、熱成像技術、圖像處理技術和控制技術于一體的高科技產品。紅外熱成像測溫系統在一定環境條件下，對受試人員的人體表面溫度進行測量，被檢測人流經過檢測區域，被檢測者在離鏡頭3-5m出接收體溫測量，數秒鐘就檢測出受測人的人體溫度。將測得的人體表面溫度進行了記錄相關性分析。實驗中該儀器每天檢測8000人次，準確率為100%。該儀器溫度分辨率可達0.07℃。適合人流大的區域遠距離對人權進行搜索和檢測，準確找出其中的發燒病人。
　　WCF通信技術，通過WDSL定義服務的接口，綁定通信通道，實現了Client-Server的雙通道通信，此技術是目前比較先進的通信技術。WCF（Windows Communication Foundation）是一種使軟件中的不同部分相互通信的技術。和其他技術COM（Component Object Model，組建對象模型）和DCOM（分布式組建對象模型）、RMI（Remote Method Invocation，遠程方法調用）、MSMQ（Microsoft Message Que，Microsoft消息隊列）、WebSphere MQ相比，WCF應用的場景更廣泛也更加有效，它是一種可以在Microfsoft.NET程序集需要和其他軟件實體交換數據的任何場景中都適用的技術，并且WCF也是最好的解決方案。
　　視頻監控動態監測技術。Otsu自適應閾值背景差分與三針差分相結合的運動目標檢測算法采用改進的Surendra算法較好的對背景進行選擇行更新，Otsu方法動態選擇閾值，可以穩定的檢測出運動目標，既克服了光照對背景差分影響，又消除了幀差法的雙影和空洞現象，能夠很好的抑制場景變化帶來的影響，抗干擾能力強，能夠適應復雜的環境。
　　二、系統的創新點
　　理論創新。病例模型的建立與疾病特征的自學習。系統初始會錄入各種特征表象，如體溫數值范圍、是否咳喘、是否嘔吐、是否腹瀉、是否頭暈等特征數據，基于醫學資料，建立各種疾病的體征表象。當兒童出現異常情況時，通過兒童的各種體征表象建立二維數據信息，然后和疾病特征數據做數據匹配運算，依據計算結果給出疾病相似度提示及相應的指導建議。在不斷的信息搜集與整理過程中，實現系統的特征自動錄入，并積累成功的采納與處理意見，自動豐富和完善病例模型，實現系統的自學習功能。 　　應用創新。該系統將人臉識別技術應用于幼兒園家長、孩子、教職員工的身份識別上，和RFID卡相比有更高的安全系數，和指紋識別相比，它省去了指紋識別必須的接觸識別，并同時減少了身體接觸杜絕了因接觸造成的疾病傳染。
　　將紅外體溫測量和人臉識別技術相結合，實現兒童體溫的自動測量和記錄功能。并結合病例特征庫實現疾病的發現與報警提示功能。在兒童通過教室門口時，進行體溫采集，并配合人臉識別，為每個孩童記錄體溫，整個信息會記錄在而幼兒信息庫當中。當檢測到幼兒體溫異常，系統給出報警提示，當然基于我們的病例特征庫中的信息，對于體溫在不同的范圍內的報警提示也是有區分的。教師根據系統提示，將對兒童進行進一步的體征觀測，例如是否出現咳喘、嘔吐、腹瀉、頭暈的信息，核實后將信息錄入的兒童信息庫中，同時系統自動將體征與病例特征庫中的信息做比對，對孩童可能面臨的疾病做出建議性的措施，例如：隔離觀察，通知家長接走治療還是立刻撥打120搶救等，同時通知短信管理模塊給家長發送警示信息。另外對于兒童注射疫苗情況以及注射疫苗后兒童身體特征的反應我們的系統也會實時采集并做相應的處理。
　　將視頻監控動態監測技術應用于幼兒園安全管理，在監控過程中識別出有危害兒童安全的個體或群體行為時系統發出報警提示，例如有人翻越圍墻或有人突然沖入兒童當中致使兒童慌亂散開等情形，安全保衛部門將會收到系統的報警提示，同時監控畫面自動切換到發出報警提示的攝像頭界面。提高了保安人員對應急事故的響應效率，對兒童的人身安全增加了保障。
　　技術創新。傳統網站也可以實現Client和Server的交互，但是傳統網站都是基于請求-服務的方式實現的，Client發起請求，Server服務同時Cient索取數據。這種方式的弊端在于，當Client瀏覽一些實時性要求高的數據時，Client需要不斷的發起請求，檢查是否有更新的數據需要下載。當Server沒有更新數據時，這種交互方式就發起了很多無效的請求。在我們的系統中，通過WDSL公布的系統服務接口，實現了Web用戶和系統平臺的交互。在傳統網站的請求-服務的方式上實現了雙通道功能。在WCF通信原理的基礎上，綁定基于http協議的雙通道通信，實現了Server到Client的通知功能。Server根據Client的連接注冊情況，當有數據更新需要前臺更新顯示時，Server可以主動發送更新數據信息，避免了Client為了呈現及時數據，不斷發送請求以獲得更新數據，減少了Server需要處理的請求數量，并降低了對Server的帶寬需求。
　　本文在經過了市場的調研、技術和理論的嚴謹討論后，將在近期開始實施系統的開發。相信我們的系統在開發成功后對于當前幼兒園的管理將能起到很大的幫助作用。
　　【參考文獻】
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　　[3]何楠楠，杜軍平.智能視頻監控中高效運動目標檢測方法研究[J].北京工商大學學報，2009，27（4）.
　　【作者簡介】呂青普：天津財經大學。

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