基于“数字化图像”的图像远程采集系统设计_黄炜.pdf

电 子 元 器 件 与 信 息 技 术|9科技前瞻基于“数字化图像”的图像远程采集系统设计黄炜江苏省高校招生就业指导服务中心，江苏南京210024摘要：毕业生图像采集是主管部门每年都需完成的一项重要工作。图像采集工作主要是针对应届毕业生进行，采集到的图像将用于上传至学信网、制作毕业证和学位证的照片。目前我国毕业生证件用电子照片采集主要分为定点采集和社会化采集两种模式。定点采集模式，是指办证部门通过指定的专业培训照相点采集。社会化采集模式，是指任何照相馆或个人都可以参与证件电子照片采集；电子照片采集后上传到办证网站，办理相关证件，但由于电子照片是经过制作后再上传到办证网站，拍摄制作过程与质量检测过程存在物理上的分离，很难保证其证件照片的真实性；图像采集真实有效性成为图像采集部门面临的重大难题，本文探索基于“数字化图像”的图像远程采集系统的设计与研究。关键词：图像采集；质量检测；真实性；便捷性中图分类号:TP317.4文献标志码:ADOI:10.19772/ki.2096-4455.2022.12.003 0引言随着图像处理技术的发展，电子照片可能会被美化、修改等，从而失去相片原有的信息特征，很难保证其采集的真实性和时效性；证件照的拍摄在像素、规格、色彩、表情、姿态、衣着等方面都有严格的技术要求，必须具备较高的专业技术和图像处理的知识。从2020年开始，全国传统的进校采集工作在实际工作站变得更加艰难，为减少各类人员的工作压力，提高工作效率，更优质地完成图像采集工作，我们专门开发了图像远程采集系统。本文建设的图像远程采集系统，根据三点定位法、基础图像处理算法，自动裁剪出符合学信网要求的电子照片。根据预先设置的电子照片类型对应的特征参数经验值，对电子照片进行曝光、清晰度、色彩、噪声和背景进行相应的优化处理，从而制作出符合要求的电子照片。采集服务器接收客户端发送的经加密压缩后符合要求的电子照片，并对电子照片进行解密和解压缩；服务器展示经解密和解压缩后的电子照片，对电子照片进行人工复核；当电子照片通过人工复核之后，服务器生成对应的电子照片采集回执，从而完成毕业生的远程图像采集工作。1系统功能分析1.1总管理员1.1.1片区分配总管理员为片区管理员分配账号，维护用户名、登录密码、单位地址、联系人、联系电话等信息。1.1.2学校管理（1）学校管理。学校信息的管理与维护，总管理员为学校相关负责人分配账号，查看/编辑学校名称、登录密码、学校地址、图采部门、负责人、联系人、联系电话等基础资料。（2）学生管理。对学生信息的管理及维护，支持学生信息的新增、编辑、删除等操作，可根据学生姓名、学号等相关信息搜索查询。1.1.3收费管理（1）收费标准设置。设置交费的交费方式，支持学校统一交费、个人在线交费两种方式；并可以对收费标准进行自定义。学校统一交费：学校统一缴纳照片采集费用；个人在线交费：学生个人支付图像采集费用。dianzi yuanqijian yu xinxijishu 电 子 元 器 件 与 信 息 技 术10|（2）交费管理。每场活动内的交费信息列表，可根据学校、交费时间、身份证号等相关信息查看学生的交费明细。（3）统计管理。统计交费活动中各校的应收、实收、退费等明细情况，生成数据报表，数据报表可查看导出。1.1.4照片管理（1）照片查看。在线查看学生照片，可根据学生姓名、学号、所属院校等信息筛选学生，并查看已经制作完成的照片。（2）照片下载。对已经上传制作完成的照片进行下载，支持照片的单个下载及批量下载；下载的照片以加密压缩包的形式进行存储，照片根据学生的身份证号码进行命名。（3）照片上传。学生在手机上拍摄照片以后，自动上传系统的服务器进行制作处理，照片制作完成后，系统自动发送短信通知学生照片制作进度。1.1.5开票处理（1）个人开票。学生交费完成后系统为每位学生开具电子发票，并通过短信的方式将发票下载地址发送给学生。（2）学校开票。学校统一交费完成后为学校开具电子发票或纸质发票，电子发票通过短信的方式将发票下载地址发送给学校相关负责人，纸质发票通过邮寄的方式邮寄给学校相关负责人，并记录邮寄地址，发送物流进度。1.2财务管理员1.2.1收费管理（1）交费明细。每场活动内地交费的信息列表，可根据学校、交费时间、身份证号等相关信息查看学生的交费明细。（2）报错通知。学生在支付过程中会出现突然断网等特殊情况，交费成功或者失败，系统均会发送短信告知学生交费结果。（3）统计管理。统计交费活动中学校的应收、实收、退费等明细情况，生成数据报表，数据报表可查看导出。1.2.2开票处理（1）个人开票。学生交费完成后系统为每位学生开具电子发票，并通过短信的方式将发票地址发送给学生。（2）学校发票。学校统一交费完成后为学校开具电子发票或纸质发票，电子发票通过短信的方式将发票下载地址发送给学校相关负责人，纸质发票通过邮寄的方式邮寄给学校相关负责人，并记录邮寄地址，同步开票进度，发送物流进度。1.3片区管理员1.3.1学校管理（1）学校管理。学校信息的管理与维护，总管理员为学校相关负责人分配账号，查看/编辑学校名称、登录密码、学校地址、图采工作管理部门、负责人、联系人、联系电话等基础资料。（2）学生管理。对学生信息的管理及维护，支持学生信息的新增、编辑、删除等操作，可根据学生姓名、学号等相关信息搜索查询。1.3.2收费管理（1）收费标准设置。设置学生交费的交费方式，支持学校统一交费、个人在线交费两种方式；并可以对收费标准进行自定义。学校统一交费：学校统一缴纳图像采集费用；个人在线交费：学生个人支付图像采集费用。（2）交费管理。每场交费活动内的交费的信息列表，可根据学校、交费时间、身份证号等相关信息查看学生的交费明细。（3）统计管理。统计交费活动中各校的应收、实收、退费等明细情况，生成数据报表，数据报表可查看导出。1.3.3照片管理（1）照片查看。在线查看学生照片，可根据学生姓名、学号、所属院校等信息筛选学生，并查看已经制作完成的照片。（2）照片下载。对已经上传制作完的照片进行下载，支持照片的单个下载及批量下载；下载的照片以加密压缩包的形式进行存储，照片根 电 子 元 器 件 与 信 息 技 术|11科技前瞻据学生的身份证号码进行命名。（3）照片上传。学生在手机上拍摄照片以后，自动上传系统的服务器进行制作处理，照片制作完成后，系统自动下发短信通知学生照片制作进度。1.4学校管理员1.4.1学生管理（1）学生管理。对学生信息的管理及维护，支持学生信息的新增、编辑、删除等操作，可根据学生姓名、学号等相关信息搜索查询；支持学生信息的批量导入，下载学生数据导入模板，根据模板填写学生相关信息进行批量导入。（2）院系管理。对学校的院系组织架构进行维护管理，支持院系信息的新增、编辑、删除、批量导入等相关操作；（3）年度管理。对学校的学生毕业年度进行维护管理，支持年度的新增、编辑、删除、批量导入等相关操作。1.4.2收费管理（1）收费发起。对交费活动内学校的交费进行配置，支持图采工作校内通知文字（拍照时间、地点、注意事项等）自定义，设置是否批量交费（批量交费，学校缴纳图像采集费用；非批量缴费，学生缴纳拍照费用）、交费起止时间，配置完成后，系统自动生成收费链接及二维码，管理员可进行查看下载。（2）发票管理。学生交费完成后系统为每位学生开具电子发票，并通过短信的方式将发票下载地址发送给学生；学校统一交费完成后为学校开具电子发票或纸质发票，电子发票通过短信的方式将发票下载地址发送给学校相关负责人，纸质发票通过邮寄的方式邮寄给学校相关负责人，并记录邮寄地址，发送物流进度。（3）统计管理。统计交费活动中学校的应收、实收、退费等明细情况，生成数据报表，数据报表可查看导出。（4）批量交费。图像远程采集系统支持图像采集的批量缴费，在线进行批量交费，填写发票信息；支持电子发票与纸质发票的生成，可查看纸质开票进度，下载电子发票；1.4.3照片管理（1）照片查看。在线查看学生照片，可根据学生姓名、学号、所属院校等信息筛选学生，并查看已经制作完成的照片。（2）照片下载。对已经上传制作完的照片进行下载，支持照片的单个下载及批量下载；下载的照片以加密压缩包的形式进行存储，根据学生的身份证号码进行命名。1.5学生1.5.1登录验证通过微信小程序，进入图像远程采集系统；选择学校、输入身份证号、姓名、手机号、手机号短信验证码进行验证，验证通过后设置登录密码，通过手机号加密码进行登录。1.5.2图像采集图像采集支持相册上传、现场拍摄多方式上传图片。相册上传：图片上传后，系统对照片进行检测处理，制作符合采集要求的照片。现场拍摄：用户拍摄需观看完整拍摄引导视频及注意事项，拍摄完成后，系统根据严格的图片检测标准，对照片的像素、规格、色彩、表情、姿态、衣着等方面进行检测，检测通过的照片自动存入草稿箱，检测不通过的，会进行相应提示并提示学生重新拍摄照片。1.5.3交费在线支付图像采集费用，支持微信、支付宝多方式支付，支付结果通过短信进行通知；交费成功后显示提示单，提示电子发票将于交费活动后以短信形式发送至本人预留手机号。1.5.4照片制作及下载用户照片上传后，系统根据图片检测标准，自动裁剪出符合要求的电子照片。根据预先设置的电子照片类型及对应的特征参数经验值，对电子照片进行清晰度、色彩、噪声和背景的优化处理，制作出符合要求的电子照片；制作进度实时dianzi yuanqijian yu xinxijishu 电 子 元 器 件 与 信 息 技 术12|同步学生，制作完成后通过微信公众号进行通知，学生可登录系统进行下载。2系统流程设计，见下图3相关关键技术方案3.1图像采集技术方案3.1.1照片制作毕业生图像采集，对于图像背景、照片尺寸、下颚到头顶位置，眼睛位置等都有严格的要求，线下采集时需要特定的拍摄环境及专业的拍照技术；远程图像采集系统采用照片自动换底、自动裁剪、图像特征提取等技术，打破线下采集时必须在特定环境下采集的要求，对图像进行制作。（1）图像特征提取。图像处理关键是特征点提取。Moravec算子以上下左右及45 角方向上像素点灰度变化的最小方差点为核心，根据图像设定阈值作为判断依据。Moravec算子的计算简单迅速，但抗噪能力差。在设计有高噪声图像去噪算法的基础上，将小于设定阈值的点作为待测点；选择待测点中的极值点作为特征点，划定窗口范围，在待测点中留下灰度差平方和最大值点，确认该最大值为特征点。电 子 元 器 件 与 信 息 技 术|13科技前瞻（2）照片自动换底。使用机器学习的自动扣图方法，去除采集照片的底色，更换符合采集要求的底色，自动合成图像。（3）彩色图像的平滑处理。根据彩色图像平滑处理的算法数学模型，对采集的彩色通像进行平滑处理，制作出符合毕业生图像采集要求的图片。（4）自动裁剪技术。基于图片识别的自动裁剪方法，先进行人脸识别，如果图片内没有人脸，则进行背景识别，在此基础上找到图片需要保留的主体部分进行裁剪。（5）几何变换。用数学建模的方法来描述图像位置、大小、形状等变化。在拍摄时人像与摄像头不成相互平行关系的时候，会发生一些几何畸变，例如会把一个正方形拍摄成一个梯形等，进行一定的畸变校正1。（6）高噪声图像去噪。因图像采集的手机设备质量、数据传输环境等都会影响成像质量，成像需有较好分辨度，为此图像去噪必不可少。通过对图像进行批量标准化处理，避免卷积后出现网络内部协变量转移。对批量标准化后的图像进行图像重构，输出残差图像。图像损失函数进行反向更新和迭代，得到理想去噪模型进行图像去噪2。（7）图像变换。由于图像阵列很大，直接在空间域中进行处理，涉及计算量很大。利用傅里叶变换、沃尔什变换、离散余弦变换间接处理技术，将空间域的处理转换为变换域处理。3.1.2翻拍检测高校毕业生图像信息采集，适用于制作学历证书、录入学信网学籍档案；部分学生为了保证照片的好看美观，会使用翻拍的经过美颜照片进行线上图像采集工作；为了避免考生使用翻拍照片，系统使用人证核身、人脸识别等技术，避免学生使用翻拍照片。（1）人