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基于活体检测之村医系统研制

日期:2020-08-07 10:13 作者:绮为论文网 论文字数:4449 点击次数:0
所属栏目:软件工程论文 论文语种:其他 论文用途:其他
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本文是软件工程论文,结合了图像识别、活体检测、人证比对等技术,能够对医生是否真实去到指定病员处进行自动识别、判断,避免了存在一些医生采用已有的病员图像资料进行欺骗

本文是软件工程论文,本论文结合国家医疗体系的发展方向,设计并实现了一个较为完善的村医系统原型。该系统分为两个主要部分,其一是用来管理医生任务的管理系统以及移动端APP,主要用来给医生发布各种医疗任务,给病员提供诊疗服务,并用来进行医生的绩效考评等;其二是用来收集病员详细病情状况的数据采集系统,依然采用移动端APP的方式,收集病员的图文信息,可以让医生对病员病情的分析更加精准。该系统具有以下特色或创新:1.选择普通移动设备进行应用的搭载,极大程度的降低了成本,提高了便捷性;数据收发相对独立,便于管理。2.结合了图像识别、活体检测、人证比对等技术,能够对医生是否真实去到指定病员处进行自动识别、判断,避免了存在一些医生采用已有的病员图像资料进行欺骗,提高了对医生、病员的监管力度,给病员提供更加完备的医疗服务。3.提供专门的病员信息采集手段,不仅在文本信息方面通过问卷的方式完善信息,还进行视频录制,使医生在对病员病情分析时有更直观的图像资料。

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第一章绪论

 

由于面具欺骗的问题,只观察眼睛、嘴唇的动作已经无法再进行有效的防伪。因此,从整个面部全局来进行分析成为了主要的研究方向。目前研究最多的检测方式有两种,一种是从人面部微小纹理的变化进行分析,屏幕视频反馈给摄像头的信息和真实人脸存在差异;另一种是由密歇根州大学的研究团队完善并实现演示的一种方法[6],它可以通过普通摄像头直接获取到人脸的不可见信息——rPPG(即心脏脉冲)信号,这种识别方式几乎可以100%地辨别活体,是目前最为先进的方法。在目前的各医疗系统中,人脸识别技术主要被用来进行身份验证,所使用的活体检测方法多为通过病员配合做出摇头、眨眼和开闭合嘴唇等动作进行验证的方式,此方式对于病情严重或无法沟通的病员就难以进行活体验证。并且,当前对于派遣医生到乡镇中进行诊疗工作的情况大多为书面委派,缺乏监管方式。因此,结合人证比对和不需要动作配合的活体检测方法设计的村医系统对于完善村镇医疗体系有着非常重要的意义。

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第二章相关技术理论

 

2.1系统开发相关技术
其优点是很好地体现了单一职责的原则,三层结构分割明确,即使业务变化很多,结构仍然清晰明了,对于后期维护十分有利。有新需求到来时,只需要按照结构写出对应接口,无需在意是否与其他功能糅杂在一起,对于整个系统的测试也十分便捷。缺点是MVP结构会导致文件数量较多,当需求逐渐添加进去后,整个程序包的体积会变得很大,其次就是可能存在内存泄漏,在编写程序的时候需要注意这一点。MD5的主要应用场景是在密码加密中,保障用户密码的安全,数据库中只存储使用MD5加密后的密码密文,用户输入密码后就会进行加密操作,即使有网络窃听者的存在,也无法在窃听过程中获取到用户的密码信息,这样就保证了用户的密码只有在输入的时候才能知道具体数值,其余任何地方不存在密码明文,极大地保障了用户密码的安全。信息加密后,虽然攻击者从网络上窃听到的密文为加密后的MD5串,但对于密码长度较短的情况,攻击者可以通过比较大量密码MD5密文进行密码结果匹配,找到相同结果后即可破解密码。因此,在人们的后续研究中对MD5加密方法进行了一定程度的改进,在用户密码的基础上添加一段复杂字符串后再进行加密,此种方法被广泛使用,添加的这段字符串称为盐(Salt)。
软件工程论文提纲

 

2.2图像识别相关技术及算法学习
如果一个学习问题的输出在一组可能的类别中取离散值,则该问题称为分类问题;如果它的输出是连续的实值输出,则称之为回归问题。输入和输出函数关系的一个简单而有用的模型是假设输出变量可以近似的表示为其输入矢量分量的线性组合。这些线性模型包括用于回归的线性最小二乘法和用于分类的logistic回归法。由于线性模型本身的预测能力有限,因此在神经网络等非线性模型中得到了广泛的研究。然而,使用非线性模型存在两个主要问题:其一是理论上分析困难;其二是计算上难以解决。线性方法由于其理论和计算上的简单性,在近期开始得到广泛使用。研究发现,在适当的特征下,线性模型的预测能力可以达到与非线性模型相同的水平。例如,可以通过对模型中所有可能的神经网络使用加权平均来线性化神经网络模型。由于支持向量机(SupportVectorMachine,SVM)的引入和对高斯过程的重新关注,这一思想最近受到了广泛的关注。

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第三章系统需求分析与总体框架......................................................................16
3.1应用场景分析.............................................................................................16
3.2系统功能需求.............................................................................................17
3.3性能指标需求.............................................................................................20
第四章村医系统总体设计..................................................................................24
4.1概述.............................................................................................................24
4.2服务器端体系架构.....................................................................................24
4.3村医系统功能结构.....................................................................................24
4.4接口设计.....................................................................................................26
4.5数据库设计.................................................................................................29
第五章村医系统的详细设计与实现..................................................................32
5.1界面设计.....................................................................................................32
5.2病员识别模块设计.....................................................................................35
5.3算法设计.....................................................................................................36

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第六章数据采集系统的设计与实现

 

6.1功能设计
视频录制要求为后台录制,即不能在页面上显示其窗口,考虑到涉及病员隐私的问题,在病员查看项目告知书时,视频即开始录制,可获取到病员同意参加信息采集的音频信息,选择退出,则系统将自动删除已录制的视频。视频录制过程中如果操作不慎导致了页面切换,视频录制也不会受到影响,医护人员配合病员回到问卷页面即可继续进行后续操作。数据管理功能给医护人员提供查看病员所填问卷答案和医生所填表格答案的功能,对于特殊的需要进行打分的问卷或医生填写的相关信息,可自动计算打分,便于医生使用,打分功能与问卷对应,需根据实际场景对应实现。该部分还提供两个主要功能:上传数据、清空数据,由于APP的使用环境为离线网络环境,因此,每次使用后需要回到指定地点连接路由器进行数据上传,为了保证数据的唯一性,即不上传重复数据,每次上传完成后需要进行数据清空,继而医护人员每次取走的都是初始化过的APP装载设备。
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6.2界面设计
根据第三章中的系统需求分析,其界面设计主要分为病员注册页面、问卷调查页面、医生填写相关项目页面以及数据管理页面。如图6-2所示,根据系统需求,病员注册页面可以根据应用场景的不同进行调整,或将通用信息全部列出,对于特殊信息,例如病员化疗次数、是否切除肿瘤信息等,属于特定应用场景注册信息,编程人员需通过与不同应用场景的相关人员了解需求,进行相应调整。问卷调查页面设计如图6-3所示,问卷页面上方展示所注册病员的床号或编号,病员选择自己的号码后,会在下方显示其详细信息供病员确认,并开始问卷填写,根据医院提供的管理办法,病员需要先阅读项目告知书,确认是否要配合进行信息采集,由于涉及到个人隐私问题,病员可以选择拒绝进行该项目的调查。进入填写后,设备采集病员的图文信息,包括视频、图像、声音、问卷信息等,具体问卷内容由不同使用场景相关人员提供,各页面相互独立,可灵活调整。医生填写表格页面即为医生相关信息填写页面,页面布局与问卷页面基本相同,医生选择对应病员后,通过对病员进行问询并结合相关检测报告结果对页面上的表格或选项进行填写,页面内容根据场景需求编写。

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第七章总结与展望
4.以上系统解决了医护人员进行繁琐的手写纸质表单的问题,填写完成后无需再手动输入到系统中,极大地方便了医护人员的工作,提高了工作效率。使用此种方式进行人员身份判断的原因有以下两个:(1)如果要求医生每次都要录制视频来进行自证,不仅可能存在视频造假的情况,即用已有视频上传,还会对医院的管理造成负担,每个医生的每个任务都要人工查证,极大的耗费了人力资源,得不偿失。(2)算法结合两种算法技术,其中人证比对较为简单,直接将拍摄的照片与系统中病员身份照片进行比较即可,而活体检测技术就可以确定当前医生面前的人是病员真实活体,从而大大减少了相关医疗体系中监管困难的问题和所需工作人员的数量。
参考文献(略)
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