建建设网站的,手机号码网站建设,查看邮箱注册的网站,襄阳谷城网站开发JDG人脸识别课堂管理系统全栈开发流程报告-软件工程 ⭐️ 本报告的代码部分和程序设计参考了 计算机18-1班张宇哲#xff08;学号181002406#xff09;同学 在Gitee仓库发布的AI-Attendance#xff0c;本文档基于软件工程的具体流程#xff0c;从软件工程的角度细化的张同学…JDG人脸识别课堂管理系统全栈开发流程报告-软件工程 ⭐️ 本报告的代码部分和程序设计参考了 计算机18-1班张宇哲学号181002406同学 在Gitee仓库发布的AI-Attendance本文档基于软件工程的具体流程从软件工程的角度细化的张同学的项目不关注代码只关注一套相对完整的软工流程。 ❤️ 高润 姜宇晨 丁纪翔 ❤️ 时间有限还有诸多问题欢迎指正 文章目录JDG人脸识别课堂管理系统全栈开发流程报告-软件工程可行性分析项目背景项目组织现有系统的局限性要求与目标对所建议系统的说明改进之处影响局限性技术可行性分析技术基础人员基础投资及效益分析支出效益结论需求分析需求获取功能性需求非功能性需求性能需求环境需求可靠性需求安全性需求用户界面需求需求分析与建模开发进度需求分析功能性分析管理员老师学生结构化分析数据流图与数据字典系统的顶层数据流图与数据字典系统的中层数据流图与数据字典学生签到底层数据流图与数据字典信息上传底层数据流图与数据字典某门课程的学生状态转换图系统结构化设计结构化概要设计系统结构图具有边界的中层DFD图系统的结构图优化的系统结构图信息上传模块的结构图结构化详细设计签到通知程序的流程图签到通知程序的N-S图数据库设计数据库的所有表单各个表的结构数据库代码可迁移面向对象分析与设计UML用例图原型设计与软件实现原型设计老师功能用户登录教师功能页课程创建课程添加学生发起签到学生功能学生上传照片学生查看待签到列表人脸识别签到软件实现建立项目验证码模块实现软件测试代码走查程序结构函数组织代码结构数据类型与变量循环输入输出注释闰年检测模块的单元测试闰年检测模块实现代码闰年检测模块的控制流程图基于基本路径覆盖法的闰年检测模块的测试用例设计日期合法性检验模块的集成测试等价类划分有效等价类测试用例设计无效等价类测试用例设计项目部署参考文献可行性分析
随着在线教学的不断完善、信息技术的高速普及人们对于使用信息技术进行在线课堂教学的要求越来越高。为了保证大学生课堂的出勤率及学生信息的管理大部分学校选择采取签到的措施。而课堂签到一直以来是师生的痛点问题手工方式签到费时费力。因此师生迫切需要一个可行的、高效的签到系统。同时传统的签到方式具有复杂、繁琐的特点而使用人脸识别进行签到是目前较好的解决方案。
项目背景 开发软件名称JDG人脸识别课堂管理系统 项目开发者 姜宇晨1925102018高润1925101007丁纪翔1925102007 用户高校的学生和老师 软件开发动机 大学里存在许多旷课现象因为课堂学生人数越来越多老师点名耗费的精力和时间也随之增加老师为节约时间只好采取抽样点名的方法有时甚至不点名。在这种情况下学生难免出现不自律、旷课的行为影响了学生的学习成绩。现有的点名平台并不能避免同学之间代签到的现象因此我们开发的JDG人脸识别课堂管理系统只进行人脸识别签到需要满足效率高、准确性强且无法作弊的需求。
项目组织
高润可行性分析、需求分析与设计姜宇晨原型设计、软件开发丁纪翔测试调试、维护管理
现有系统的局限性 学习通 功能冗余且没有人脸识别签到功能定位签到虽然可以一定程度上减少学生不来教室就签到的可能性但是会发生同学进行代签的情况 界面设计简陋且功能不易寻找这也是太多不必要的功能的存在带来的结果 QQ群接龙 方便快捷但无法确保学生真实出勤
要求与目标
对所建议系统的说明
用户添加用户登录学生可上传照片管理员审核照片老师创建课程学生加入课程老师发起签到学生进行人脸识别签到学生查看课程列表及自己的出勤情况老师得到出勤情况的统计表
改进之处
界面简洁美观没有冗余功能方便快速进行签到人脸识别提高了签到的真实性一定程度上避免了学生在签到上作弊的情况老师可以一键导出出勤情况表方便老师进行存档记录
影响
减少老师点名耗费的时间老师可将更多的时间用在课堂内容上一定程度上减少学生旷课的情况能提高学习成绩提高学生签到的真实性一定程度上避免学生之间互相代签到的情况系统基于Chrome浏览器做适配同时支持所有主流浏览器不会对学生和老师的操作造成影响
局限性
缺乏实际课堂的测试人脸识别的准确度还未进行调整优化人脸识别模型可能出现过饱和和欠饱和的缺陷导致同一个学生在不同时间签到的结果不同功能简单但无法进行课堂互动如回答问题的加分等
技术可行性分析
技术基础 OpenCV, Dlib 人脸检测和识别的开源库 CNN, RNN, k-NN 人脸特征提取和分类算法 MySQL 数据存储的数据库 LayUI、Bootstrap 系统的前端框架易用性强简单易学 Spring Boot 系统的后端框架使系统具有更好的可扩展性。使用到的依赖注入、面向对象方法都让整个程序更容易维护和扩展。 墨刀 项目原型设计 Apache Tomcat 系统的应用服务器 Nginx 开源、高性能、高可靠的 Web 和反向代理服务器支持热部署
人员基础
项目组的三位成员都有一定的开发基础对本项目的开发环境较为熟悉具备研发该项目的能力。
投资及效益分析
支出
开发人员的研究经费服务器租用费用保障本系统运行与信息安全设备的使用费用
效益
开支缩减本人脸识别课堂管理系统除了必要的功能外尽可能减少不必要的功能以减少能源损耗降低错误的发生率软件存在高度地可改进空间提高了用户操作的效率价值提升通过本系统的研发工作项目组三位成员收获良多不仅实现了系统的开发任务还完成了一整套软件的开发流程。
结论
综上所述该项目是可行的可以按照计划进行项目开发。
需求分析
我们和老师、学生进行了交流对话在调研阶段设计了调查问卷获取了需求进而对需求进行分析与综合得到了系统的解决方案和目标系统的详细逻辑模型。
需求获取
功能性需求 学生/老师/管理员的添加和登录 学生照片提交、加入课程、人脸识别签到 老师创建课程、发起签到、查看签到统计结果 管理员审核学生照片、添加学生/老师账号
非功能性需求
性能需求
响应速度要求每个页面在3秒内得到响应数据库约束的完整性数据库应当满足第三范式即通过外键约束严格保证数据的完整性。对于带有外键约束的修改必须在满足完整性的前提下进行修改
环境需求
签到平台需要连接网络尽量使用chrome浏览器、Safari浏览器、火狐浏览器等主流浏览器
可靠性需求
人脸特征提取模型的精度不能设定过高防止因妆容、光线等情况干扰识别的正确率上传照片自动压缩确保传输的速度和稳定性
安全性需求
服务器的安全性需要得到保证避免学生和老师信息的泄露为了防止密码泄露不能使用明文存储和传输密码应采用MD5加密方法进行加密要求使用日志记录所有操作。日志按日存储至少保存30天为防止介质故障需要对于数据库进行备份。至少在两个地方进行备份每个月更新一次备份
用户界面需求
制作简洁、美观的用户界面用户可以轻松找到功能易用性很好
需求分析与建模
对所提需求进行分析与综合具体描述了各个需求制定了系统的解决方案得到了目标系统的详细逻辑模型。
开发进度需求分析
根据可行性需求中提出的开发进度我们制定了项目开发计划。 - 2021.11.05 项目提出 - 2021.11.06 完成可行性研究与撰写项目开发计划 - 2021.11.08 完成需求分析和结构化分析 - 2021.11.11 完成结构化设计与数据库结构设计 - 2021.11.13 软件编程实现了项目 - 2021.11.15 完成单元测试与集成测试 - 2021.11.17 编写用户手册与课程汇报 功能性分析
管理员
教师和学生账号的分配进行学生、教师密码的管理学生照片的审核和退回。如果学生的人脸照片不符合要求那么有权退回并通知学生
老师
课程的创建生成课程码邀请学生加入进入某个课程后可以发起发起点名可以实时查看点名列表可以选择课程结束可以在课程结束后生成签到报告查看学生总签到情况
学生
上传人脸照片并交给系统管理员审核通过课程码加入课堂进入课程后进行人脸签到获取人脸签到的结果
结构化分析
结构化分析采用“自顶向下逐层分解”的思想由于系统规模较少所以只将数据流图分为三层分别是顶层、中层和底层。数据字典分为了五个部分分别是数据流、数据项、数据存储、数据加工、实体数据。
数据流图与数据字典
系统的顶层数据流图与数据字典 1顶层图的数据字典
1.1数据流 学生信息{姓名密码} 老师信息{姓名密码} 课程信息(老师)课程名任课教师编号 课程信息(学生)课程名任课老师姓名 签到信息课程号签到结束时间 学生照片{学号图片数据} 人脸识别签到信息学号课程码签到id图片数据 照片审核结果审核状态备注 课程码7{数字}7 考勤结果[考勤成功|考勤失败] 签到结果[签到成功|签到失败] 照片审核结果[审核通过|审核未通过]
1.2数据项 学生学号10{数字}10 老师编号6{数字}6 签到id9{数字}9 管理员账号3{数字}3 姓名2{汉字}4 备注1{字符}100 课程名1{字符}30 签到结束时间:日期时间 审核状态[审核通过|审核未通过] 密码8{[数字|字母|英文符号]}20 数据元素名称图片数据 类型二进制数据 长度010MB 说明图片实际储存在硬盘中数据库中只保存图片的存储地址
1.3外部实体 学生{学号姓名} 老师{编号姓名} 管理员{管理员账号}
系统的中层数据流图与数据字典 2中层图的数据字典
2.1数据流 课程码7{数字}7 学生照片学号图片数据 学生信息{学号姓名密码} 老师信息{编号姓名密码} 签到统计信息{学生姓名[已签到|未签到]} 课程信息学生查询课程名任课老师姓名 课程信息创建课程课程码课程名任课教师编号 课程信息老师提供课程名任课教师编号 签到信息课程号签到结束时间 学生签到记录学号签到id 照片特征学号特征向量 签到结果[签到成功|签到失败] 审核结果[审核通过|审核未通过]
2.2数据项 学生学号10{数字}10 老师编号6{数字}6 管理员账号3{数字}3 签到id9{数字}9 姓名2{汉字}4 备注1{字符}100 课程名1{字符}30 签到结束时间:日期时间 审核状态[审核通过|审核未通过] 密码8{[数字|字母|英文符号]}20 特征向量通过神经网络输出的人脸的128维特征向量 数据元素名称图片数据 类型二进制数据 长度010MB 说明图片实际储存在硬盘中数据库中只保存图片的存储地址
2.3数据存储 学生名单{学号姓名密码} 老师名单{编号姓名密码} 课程信息{课程码课程名任课教师编号} 课程学生记录{课程码学号} 签到信息库{签到id课程号签到结束时间} 学生签到记录{签到id学号} 照片库{学号特征向量}
2.4数据加工 信息上传分配学生学号和老师编号 创建课程分配课程码 签到发起分配签到id 签到统计获取课程学生记录和学生签到记录筛选未签到同学的信息 照片审核审核未成功的照片删除反之CNN处理得到128维照片特征
2.5外部实体 学生{学号姓名} 老师{编号姓名} 管理员{管理员账号}
学生签到底层数据流图与数据字典 3学生签到底层图的数据字典
3.1数据流 学生账号密码学号密码 上传照片学号学生照片 签到信息签到id学号 签到结果[成功|失败] 签到通知{签到id课程码课程名称任课老师}
3.2数据项 姓名2{汉字}4 课程码7{数字}7 签到id9{数字}9 学生学号10{数字}10 签到结束时间:日期时间 密码8{[数字|字母|英文符号]}20 特征向量通过神经网络输出的人脸的128维特征向量 数据元素名称学生照片 类型二进制数据 长度010MB 说明图片实际储存在硬盘中数据库中只保存图片的存储地址
3.3数据存储 学生名单{学号姓名密码} 签到信息库{签到id课程码签到结束时间} 照片库{学号特征向量} 学生签到记录{签到id学号}
3.4数据加工 登录系统比对学生学号对应的密码是否和学生名单中保存的密码相同则登录成功否则登录失败 接收签到通知寻找签到信息库中签到未结束的签到id在学生签到记录中查找该学生是否已签到 生成照片特征码利用CNN生成人脸128维特征向量 特征比对利用分类算法为特征分类比较二者对应学号是否相同相同则识别成功反之失败
3.5外部实体 学生{学号姓名}
信息上传底层数据流图与数据字典 4信息上传底层图的数据字典
4.1数据流 管理员管理员账号密码 管理员信息{管理员账号密码} 学生名单{姓名密码} 老师名单{姓名密码} 学生信息{学号姓名密码} 老师信息{编号姓名密码}
4.2数据项 姓名2{汉字}4 管理员账号3{数字}3 学生学号10{数字}10 老师编号6{数字}6 密码8{[数字|字母|英文符号]}20
4.3数据存储 管理员名单{管理员账号密码} 学生名单{学号姓名密码} 老师名单{编号姓名密码}
4.4数据加工 登录系统比对管理员账号对应的密码是否和管理员名单中保存的密码相同则登录成功否则登录失败 名单检查检查名单中的各数据项格式是否合法输出非法名单 学号分配分配学生的学号 老师编号分配分配老师的编号
4.5外部实体 管理员{管理员账号}
某门课程的学生状态转换图 系统结构化设计
结构化概要设计
系统结构图
具有边界的中层DFD图 系统的结构图
根据具有边界的中层数据流图我们得到了系统的结构图。 优化的系统结构图
根据信息上传和学生签到底层数据流图我们优化了上述系统的结构图。 信息上传模块的结构图
根据信息上传和底层数据流图我们绘制了信息上传模块的结构图。由底层数据流图可知信息上传模块是以事务调度为核心的是事务型的处理模块。 结构化详细设计
签到通知程序的流程图 签到通知程序的N-S图
我们将签到通知程序的流程图转换为了N-S图使得模块间嵌套关系和层次关系得到更好地体现思路清晰结构良好易于设计。 数据库设计
数据库的所有表单 各个表的结构 数据库代码可迁移
为了实现数据库的迁移所以我们给出了数据库创建的代码。
-- phpMyAdmin SQL Dump
-- version phpStudy 2014
-- http://www.phpmyadmin.net
-- 主机: localhost
-- 服务器版本: 5.5.53
-- PHP 版本: 5.4.45SET SQL_MODENO_AUTO_VALUE_ON_ZERO;
SET time_zone 00:00;--
-- 数据库: jdg
---- ----------------------------------------------------------
-- 表的结构 admin
--CREATE TABLE IF NOT EXISTS admin (account char(3) NOT NULL COMMENT 管理员账号,password varchar(20) NOT NULL COMMENT 管理员密码,PRIMARY KEY (account)
) ENGINEInnoDB DEFAULT CHARSETutf8 COMMENT系统管理员;-- ----------------------------------------------------------
-- 表的结构 canyu
--CREATE TABLE IF NOT EXISTS canyu (daka_id char(9) NOT NULL COMMENT 签到ID,id char(10) NOT NULL COMMENT 学号,PRIMARY KEY (daka_id,id)
) ENGINEInnoDB DEFAULT CHARSETutf8 COMMENT参与表;-- ----------------------------------------------------------
-- 表的结构 chos_course
--CREATE TABLE IF NOT EXISTS chos_course (course_id char(6) NOT NULL COMMENT 课程码,id char(10) NOT NULL COMMENT 学号,PRIMARY KEY (course_id,id)
) ENGINEInnoDB DEFAULT CHARSETutf8 COMMENT选修表;-- ----------------------------------------------------------
-- 表的结构 course
--CREATE TABLE IF NOT EXISTS course (course_id char(6) NOT NULL COMMENT 课程码,course_name varchar(30) NOT NULL COMMENT 课程名,teacher_id char(6) NOT NULL COMMENT 教师编号,PRIMARY KEY (course_id)
) ENGINEInnoDB DEFAULT CHARSETutf8 COMMENT课程表;-- ----------------------------------------------------------
-- 表的结构 daka
--CREATE TABLE IF NOT EXISTS daka (daka_id char(9) NOT NULL COMMENT 签到ID,course_id char(6) NOT NULL COMMENT 课程码,end_time datetime NOT NULL COMMENT 结束时间,PRIMARY KEY (daka_id)
) ENGINEInnoDB DEFAULT CHARSETutf8 COMMENT签到表;-- ----------------------------------------------------------
-- 表的结构 student
--CREATE TABLE IF NOT EXISTS student (id char(10) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_bin NOT NULL COMMENT 学生学号唯一,name varchar(4) NOT NULL COMMENT 学生姓名,password varchar(20) NOT NULL COMMENT 密码,PRIMARY KEY (id)
) ENGINEInnoDB DEFAULT CHARSETutf8 ROW_FORMATDYNAMIC COMMENT学生表;-- ----------------------------------------------------------
-- 表的结构 student_photo
--CREATE TABLE IF NOT EXISTS student_photo (id char(10) NOT NULL COMMENT 学生学号唯一,tezhengxl char(128) NOT NULL COMMENT 128维特征向量,PRIMARY KEY (id)
) ENGINEMyISAM DEFAULT CHARSETutf8 COMMENT学生照片;-- ----------------------------------------------------------
-- 表的结构 teacher
--CREATE TABLE IF NOT EXISTS teacher (teacher_id char(6) NOT NULL COMMENT 教师编号,name varchar(4) NOT NULL COMMENT 教师姓名,password varchar(20) NOT NULL COMMENT 密码,PRIMARY KEY (teacher_id)
) ENGINEMyISAM DEFAULT CHARSETutf8 COMMENT教师表;面向对象分析与设计
UML用例图 原型设计与软件实现
原型设计
老师功能
用户登录
此功能需要编写对应的pojo、mappers、controller。 教师功能页
构造pojo类、Dao类、Service类并编写对应的Mapper。使用GetCourse.do查看自己的课程设置按钮可以添加课程使用addCourse.do实现。还要实现添加学生功能通过将学生加入形成了完整的课程列表。 课程创建 课程添加学生
教师可以添加学生到课程中。通过点击添加学生并输入studentid即可添加学生进去。 发起签到
通过发起签到可以发起一次签到给学生之后学生就可以进行签到了。教师发起签到以后会添加一个check记录进入系统学生进入系统即可查看到。 学生功能
学生上传照片
要求学生进入学生界面可以上传自己的照片到后台数据库。如果想要打回直接从后台删除重新上传即可。 学生查看待签到列表
学生默认什么都看不到学生需要输入签到ID搜索之后才能看到这个签到记录。这个ID需要通过教师那里获取一方面保证了同学一定在线。搜索之后方可查询到对应的签到记录并且提供了进入签到的入口。点击该入口即可进行签到。 人脸识别签到 点击进入签到即可完成调用摄像头并提交签到。
软件实现
建立项目
采用Lay-UI的框架进行导入。默认带了一些页面。 验证码模块实现
在RandomValidateCode.java中实现。 软件测试
我们首先进行了代码的走查由高润、丁纪翔负责对姜宇晨编写的代码进行评价发现代码潜在的问题。接着着重测试了系统中的每个单独的模块以确保它作为一个单元来说功能是正确的。我们在单元测试中主要采用白盒测试以闰年检测模块的单元测试为例。在所有单元测试完毕后我们就开始进行集成测试集成测试中主要使用黑盒测试方法采用自底向上的增量式集成测试方法避免了开发大量桩模块减少开发成本测试效率得到提升。
代码走查
由高润、丁纪翔负责对姜宇晨编写的代码进行评价发现代码潜在的问题并进行更正。
程序结构
所有主要的数据构造描述清楚合理结构设计能够满足机能变更
函数组织
所有的变量声明每行只声明一个函数名少于64个字符
代码结构
每行代码都少于80个字符所有的变量名都少于32个字符注释在代码中的位置不太好不够清晰明了
数据类型与变量
程序没有使用特别的、易误解的、发音相似的命名数据结构简单以便降低复杂性
循环
循环体不为空代码不存在无穷次循环
输入输出
显示的文本无拼写和语法错误
注释
注释不清楚部分主要的语句没有注释看到代码不一定能快速明确其意义
闰年检测模块的单元测试 老师发起签到时要对签到设置的日期进行检验检查输入的日期信息是否正确。而输入日期中的“日”在闰年2月时有29天非闰年2月时有28天。因此想要检测“日”是否正确就必须要判断“月”是否是闰年2月。
闰年检测模块实现代码
int IsLeap(int year) {if (year % 4 0) {if (year % 100 0) {if (year % 4 0) leap 1;elseleap 0;}elseleap 1;}elseleap 0;return leap;
}对闰年检测模块使用基本路径法进行白盒测试。首先通过IsLeap函数的代码绘制了程序的流程图进而绘制出如下控制流图G。
闰年检测模块的控制流程图 在闰年检测模块的控制流图G中环路复杂度环路复杂度V(G)P1314P为图G中判定节点的数目。环路复杂度决定了线性无关的路径的条数即测试用例最少需要覆盖的图G中的路径的条数。接着我们设计了覆盖所有4条线性无关路径的测试用例对InLeap模块进行测试。
基于基本路径覆盖法的闰年检测模块的测试用例设计 日期合法性检验模块的集成测试
由结构图可知日期合法性检验模块集成了闰年检测模块。我们已经对闰年检测模块进行了单元测试并无问题出现。 集成测试采用自底向上的增量式集成测试方法避免了桩模块的开发。而且本项目真正涉及复杂逻辑功能操作的模块多位于底层结构中所以采用“自底而上的增量式”能够从最有可能出错的模块开始测试减少了回测成本还提高了集成测试的效率支持故障隔离。日期合法性检验模块由签到发起模块驱动所以首先设计了该模块的驱动模块“D签到发起”。
对合法性检验模块的集成测试以黑盒测试形式进行使用等价类划分法。将输入的年、月、日进行等价类划分从每个等价类中任意挑选一个进行测试用例设计。
等价类划分 有效等价类测试用例设计
从上述等价类划分表的有效等价类中选择能够覆盖年月、日的所有四种组合的测试用例。在实际开发中往往大量的错误都发生在输入的边界值上因此我们使用边界值分析法对有效等价类的测试用例进行了补充得到如下有效等价类测试用例设计表。 无效等价类测试用例设计
无效等价类测试用例设计中也结合了边界值分析法的思想。 项目部署
完成系统的本地测试后由经验丰富的项目组成员高润进行项目部署。目标是在Ubuntu系统上使用Apache Tomcat部署项目配置Nginx反向代理。 参考文献 [1] 吕云翔. 软件工程理论与实践[M]. 北京: 人民邮电出版社, 2018.5 [2] 刘竹林, 王素贞. 软件工程实践与项目管理[M]. 西安: 西安电子科技大学出版社, 2010.7
