Python基于人脸识别的考勤系统（Pyqt5+MySQL+Opencv） [PC端部分-附学习指导]
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了Python基于人脸识别的考勤系统（Pyqt5+MySQL+Opencv） [PC端部分-附学习指导]相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
【Python】基于人脸识别的考勤系统 [PC端部分]
一、项目简介
本项目编程语言Python3.6，编程工具pycharm，其他工具QT Designer、Navicat，表单信息保存在本地mysql数据库中，人脸识别算法主要用的OpenCV。
目前，已实现以下功能：
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一、【管理系统主界面】
1、管理系统主界面实现相对布局。
（一）输入部分
1、考勤班级：限制输入8位考勤班级编号。
2、考勤课程：限制输入中文/数字/大写字母。
3、考勤地点：
2.1 教学楼：限制四选一：“仁智/同和/浦江/厚学”。
2.2 教室号：限制输入大写字母/数字/“-”，最大长度6位。
4、禁止请假：
3.1 单选框，默认不选中。
3.2 选中且确定后，"个人请假"按钮不开放。
5、"确定"按钮：
5.1 确认班级/课程/地点的输入合法性。不合法，则清空输入框内容。
5.1 确认该班级当天是否有该课程的教学计划。不存在，则弹出提示框。
5.2 检测“禁止请假”复选框选中状态。
5.2 刷新Lcd/“已签到人员”表格/“迟到/请假人员”表格。
5.3 锁定输入框和复选框，解锁前禁止编辑。
5.4 开放“考勤签到”“个人请假”功能。
6、“解锁”按钮：
6.1 “确认”前，“解锁”按钮无法点击。
6.2 “确认”后，“解锁”按钮开放。
6.3 点击事件:--->跳转至“管理员权限验证页面”。
（二）显示部分
1、表格控件：“已签到人员”和“迟到/请假人员”。
1.1 已签到人员：2位学号-中文姓名-签到时间。
1.2 迟到/请假人员：状态-2位学号-姓名-签到时间。
2、Lcd控件："应到/已到/请假"人数。
（三）按钮部分
1、“考勤签到”：
1.1 Qlabel显示摄像头视频。
1.2 人脸检测--->框出人脸，打印身份--->每15帧人脸检测图像保存一次--->三次检测结果一致--->二次验证，用户本人确认--->通过后刷新数据库表单/界面表格/LCD控件--->关闭窗口。
1.3 数据库：录入信息--->执行"签到状态判别"函数：判别当天该课程所有的签到时间对应的签到状态---（签到状态：未验证-“0”，成功-“1”，迟到-“2”，请假-“3”）
2、“个人请假”：
1.1 Qlabel显示摄像头视频。
1.2 人脸检测--->框出人脸，打印身份--->每15帧人脸检测图像保存一次--->三次检测结果一致--->二次验证，用户本人确认--->通过后刷新数据库表单/界面表格/LCD控件--->关闭窗口。
1.3 数据库：录入信息--->执行"签到状态判别"函数：判别当天该课程所有的签到时间对应的签到状态---（签到状态：未验证-“0”，成功-“1”，迟到-“2”请假-“3”）
3、“登录/注册”--->跳转至“登录/注册”页面。
4、“退出程序”--->关闭整个系统页面。
（四）【管理员权限验证页面】【一级子页面】【QDialog类】
1、页面采用绝对布局。
2、账号、密码输入框：输入无限制。
3、登录：
3.1 验证通过，解锁成功，关闭本窗口，返回主界面。
3.2 验证失败，关闭本窗口，返回主界面。
4、退出：关闭本窗口，返回主界面。
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二、【登录注册界面】---->(登录页面\\注册页面)
1、登录注册页面均采用绝对布局，禁止用户放缩界面大小。
2、登录界面初次加载时，加载上次登录时的选框状态和用户信息。
3、登录注册页面输入框均设置提示信息，优化用户体验。
（一）登录界面
1、用户名：限制输入数字和英文。
2、密码：限制输入长度6-10位，首字母大写，密码组成字母数字。
3、记住用户名：
3.1 可单独勾选。
3.2 勾选时，下次加载登录页面时自动加载上次登录用户名。
3.3 本地.pkl文件保存上次登录“用户名”。
3.4 “登录”按钮被点击时，保存选项框选中状态。
4、记住密码：
4.1 勾选时，“记住用户名”也被标记勾选。
4.2 勾选时，下次加载登录页面时自动加载上次登录的用户名和密码。
4.3 本地.pkl文件保存上次登录的“用户名和密码”。
4.4“登录”按钮被点击时，保存选项框选中状态。
5、自动登录：
4.1“登录”按钮被点击时，保存选项框选中状态。
4.2 弹出登录页面时，自动加载信息。
6、“注册”按钮--->跳转至注册界面。
7、登录按钮：
7.1 验证管理员身份，跳转至管理员界面。
7.2 验证用户身份，跳转至用户界面。
7.2.1 检索前8位班级编号
A. 未检索到该“班级编号”表单，检索班级管理表单。
a. 班级管理表单中存在该班级词条，则新建该“班级编号”的表单，提示前往注册。
b. 班级管理表单中不存在，提示联系管理员。
7.2.2 存在该班级编号的表单，验证用户设置的密码。
（二）注册界面
1、用户ID：输入限制为数字。
2、用户密码：
2.1 输入限制为6到10位数字字母，首字母大写。
2.2 首次输入明文显示，焦点转移后掩码显示。
3、重复密码：
3.1 首次输入明文显示，焦点转移后掩码显示。
3.2 焦点转移后验证两次输入密码的合法性，不合法则清空密码输入框内内容。
3.2.1 密码长度6到10位。
3.2.2 两次密码的一致性。
4、姓名：限制输入中文。
5、英文名：限制输入英文，用于人脸识别打印出身份判定结果。
6、性别：“男/女”二选一选项框。
7、以上表单均填入信息后，开放“注册”按钮。
8、注册功能：
8.1 检索“用户ID”前8位班级编号的表单。
8.2 不存在，则检索班级管理表单，存在词条，则新建该“班级编号”表单（某班级的首位注册用户）。
8.3 存在，则验证“班级管理”内设定的该班级用户的信息格式。
8.4 格式合法，则用户信息录入该“班级编号”表单，提示注册成功。
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三、【管理员界面】---->(班级管理\\课表管理\\统计分析)
1、目前仅设置单一管理员权限账号。
2、全页面实现支持相对布局。
（一）班级管理页面：【一级子页面】
1、表单未全部填写时，“保存设置”按钮无法点击。
2、所带班级：限制输入专业简称（2位中文）+数字（4位）。
3、班级编号：限制输入8位纯数字。
4、班级人数：限制输入长度3位数。
5、用户ID-Num：限制二选一。
5.1 “仅固定ID”：用户注册时限制前8位班级编号，尾号数字不限。
5.2 “固定ID-Num”：用户注册时限制尾号数字小于等于“班级人数”。
6、签到开始时间：开放三选一设置，上课“前20\\15\\10分钟”。
7、签到结束时间：开放二选一设置，下课“前5\\0分钟”。
8、保存设置时：
8.1 点击后，检索数据库是否存在‘lessontable’，不存在，则新建该表单并完成初始化。
8.2 检查是否存在同编号班级数据，如无（有）班级数据，新建（覆盖）表单数据。
9、查看班级：【二级子页面】
9.1 页面支持相对布局。
9.2 表格显示字段：“班级编号”“班级名称”“班级人数”
“Id格式”“签到开始时间”“签到结束时间”。
9.3 表格数据以“班级编号”为主键，升序排列。
9.4 页面弹出时刷新一次，支持“手动刷新”表格数据。
9.5 支持班级管理表单“导出表格”至本地Excel文件，Excel文件名--->“classtable”。
9.6 支持以“班级编号”为索引，删除表格中的整行数据。
【注】以上功能数据处理均基于数据库表单操作实现。
（二）课表管理页面：【一级子页面】
1、课程名称限制输入：中文/英文/数字。
2、班级编号限制输入：8位纯数字。
3、开课结课时间限制：开课时间不得晚于结课时间。日历弹出显示。
4、上课下课时间限制：上课时间不得早于下课时间。日历弹出显示。
5、课程设置周课表：开放多选框“周一/周二/周三/周四/周五/周六/周日”。
6、输入框、复选框未全部有数据填写时，“保存设置”按钮无法点击。
6.1 点击后，检索数据库是否存在‘lessontable’，不存在，则新建该表单并完成初始化。
7、查看课表：【二级子页面】
7.1 页面支持相对布局
7.2 表格显示字段：“班级编号”“课程名称”“开课日期”“结课日期”
“一周课表”“上课时间”“下课日期”。
7.3 表格数据以“班级编号”“课程名称”为联合主键，升序排列。
7.3 页面弹出时刷新一次，支持“手动刷新”表格数据。
7.4 支持班级管理表单“导出表格”至本地Excel文件，Excel文件名--->“lessontable”。
7.5 支持以“‘班级编号课程名称’”为联合主键，删除表格中的整行数据，并同步修改到数据库。
（三）统计分析页面：【一级子页面】
1、“查询班级-必填”：
1.1 限制输入：8位出数字。
1.2 有输入时，开放“查询”“刷新”按钮。
2、“查询课程-选填”限制输入：中文/英文/数字，12位。
3、“查询日期-选填”：
3.1 初始显示“2000/1/1”，输入日期不为“2000/1/1”时有效。
4、邮箱地址：正则表达式匹配，能覆盖大部分邮箱地址格式的检测。
5、发送至邮箱：
5.1 发件邮箱默认为QQ邮箱，需要邮箱开启SMTP服务设置。
5.2 支持自动导入用户本地TXT文件保存的“账号-16位授权码”。
5.3 “发件邮箱"" 授权码”各单行保存到“./autoLoginFile”文件下的“QMailSMTP.txt”内。
5.4 单击执行一次“发送至邮箱”后，上述文件夹内生成“QMailSMTP.pkl”文件后，即可删除“QMailSMTP.txt”文件。
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四、【用户界面】---->(个人信息\\班级课表\\签到日志)
1、实现用户身份判别，根据登录用户加载不同表单数据功能。
2、全页面实现支持相对布局。
（一）个人信息页面：【一级子页面】
1、班级编号：弹出页面时，自动加载，用户不可修改。
2、班级人数：弹出页面时，自动加载，用户不可修改。
3、个人ID：弹出页面时，自动加载，用户不可修改。
4、重置密码：
4.1 密码1：输入时明文显示，鼠标焦点转移后掩码显示。
4.2 密码2：输入时掩码显示。
4.3 密码输入限制：首位限制大写字母，限制长度6-10位，密码组成限制英文、数字。
4.4 密码输入框未全部填写时，“重置密码”按钮无法点击。
4.5 密码1|2提示框警告场合：长度非法，两次输入不一致。
5、注销账号：支持用户注销账号，删除账号所有签到记录。
5.1 删除关联的签到记录【功能未激活】
5.2 注销操作前用户须再次确定。
6、更新面部数据：
6.1 打开摄像头，检测人脸，拍摄30张图片后关闭摄像窗口。
6.2 该“班级编号”表单内该用户的面部数据录入标志位“checked”置“是”。
6.3 自动重新训练该班级的“人脸检测样本”。
8、更换头像：
8.1 打开摄像头，空格键按下时拍摄用户面部图像。
8.2 文本框内居中显示，彩色图像。
8.3 关闭摄像头后，立即更新头像QLabel内容。
（二）班级课表页面：【一级子页面】
1、班级编号：初次加载页面时，自动加载。
2、课表表格：
2.1 显示字段：“班级编号”“课程名称”“开课日期”“结课日期”
“一周课表”“上课时间”“下课日期”。
2.2 同步显示数据库数据lessontable表单内容。
2.3 支持“导出表格”到本地Excel，Excel文件名--->“班级编号_lessontable”。
3、支持“手动刷新”表格数据。
（三）签到日志：【一级子页面】
1、表格控件：“签到日志”“迟到记录”。
2、LCD显示控件：“出勤次数”“迟到次数”“请假次数”“出勤率”。
3、支持“导出表格”到本地Excel，Excel文件名--->“用户学号__signdata”。
3、支持手动刷新表格数据。
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二、系统前端设计
“管理员权限验证”和登录注册页面由于布局相对固定，所以自己手敲的。其他布局因为过程中经常要变动，所以借助了QT Designer。
（一）系统主界面
1、主窗口
（1）初始页面
- 主界面的布局设计借鉴了这位博主的一篇博文。
- （其中，“很多待完善功能”帮助了我打开了很多功能拓展的思路）
- 基于人脸识别的考勤系统：Python3 + Qt5 + OpenCV3 + OpenFace + MySQL.
（2）保存设置/解锁输入
（3）考勤签到
（4）个人请假
2、管理员权限验证页面
（1）基础页面
（2）基础页面
（二）登录/注册页面
各个页面的小操作太多，录了上面的几个小视频后就不想录了…饶了我吧…/doge
（三）管理员页面
1、班级管理页面
（1）基础页面
（2）查看班级页面
2、课表管理页面
（1）基础页面
（2）查看课表页面
3、统计分析页面
（1）基础页面
（2）查询 + 打包发送本地Excel到目标邮箱
（四）用户页面
（1）登录跳转
（1）个人信息页面
（1）班级课表页面
（1）签到日志页面
三、数据库设计
本地安装的MySQL版本号为 8.0.23，调试过程中，使用的是Navicat进行诸如“查看表单是否插入成功”等调试工作的。
MySQL和Navicat的安装教程CSDN上就有很多，我就不介绍了，直接贴出一些有用的链接吧。
1、MySQL相关
（1）我的MySQL版本号
（2）MySQL相关安装指导
这3个教程我都看了一下，相互对照着弄的，一遍过，但好像都没完全完整地照某一个教程单独地弄。（/doge）
2、Navicat相关
看的安装（PouJie）教程好像是这个。
版本是Navicat Premium 12，我上传了一个有Navicat Premium 12安装包的压缩包，省的你们再去官网下载安装包了。
遇到了一次Navicat显示中文乱码的问题，后续解决了。（我印象中好像是在设置里编码改成“auto”好像/doge）
3、表单相关
（1）表单初始化说明
以下所有表单在程序中都实现了自动检索和初始化所需要的表单。
各位后续下载了代码，运行前，只需要 确保本地存在一个名为’mytest’的数据库 就行了。
哦,对了，代码中数据库的验证密码是"jixinye"，如果本地之前不存在MySQL数据库，安装的时候可以直接设置密码为"jixinye"，这样省的在到程序里去改pymysql的连接参数了。/doge
（2）表单说明（举例说明，其他情况类推）
-
“班级编号 ”：14021702
- 保存一个班级的学生信息。
- 保存一个班级的学生信息。
-
“班级编号_signdata ”：14021702_signdata
- 保存一个班级的学生的签到数据。
- 保存一个班级的学生的签到数据。
-
“classtable”表单
- 保存所有班级的基本属性。
- 保存所有班级的基本属性。
-
“lessontable”表单
- 保存所有班级的教学计划的基本属性。
- 保存所有班级的教学计划的基本属性。
（3）导出表格：保存至本地目录下的Excel文件
四、后续下载后需要更改的参数
（1）数据库的连接密码
-
程序中pymysql的连接密码为：jixinye
- 程序中所有“jixinye”词条统一替换成"%s"(你的本地数据库密码)
（2）用户页面的“发送至邮箱”功能
- 项目目录
.
/
d
e
m
o
1
/
a
u
t
o
L
o
g
i
n
F
i
l
e
./demo1/autoLoginFile
./demo1/autoLoginFile下初始状态应该是只有 “auto.pkl”、“login.pkl”和“QMailSMTP.txt”文件。
- 各位小伙伴，只需要在 “QMailSMTP.txt”中分别写上自己的QQ邮箱地址和16位SMTP授权码，保存退出。
- 在管理员页面运行一次“发送至邮箱”，本地出现“QMailSMTP.pkl”文件后，就可以删除自己的“QMailSMTP.txt”了。
五、我的“待完善功能”/doge
（一）待补充功能
这是我毕设的一部分内容，起初的任务设定是在树莓派上实现上述效果的。奈何树莓派性能支棱不起来（效果不好），如果一开始就确定在PC端做的话，可以用深度学习来提升人脸识别的性能表现，也不用为了轻量而选择用OpenCV来做了。
现在只是在PC端上实现了基于人脸识别的考勤功能。（我们还是得想办法和树莓派攀上点关系/doge）
目前我还没有什么比较好的思路，各位小伙伴有什么好的建议的话，可以在评论区评论（万分感激）！！
-
用socket在树莓派和PC间进行视频传输，PC判断结果保存到本地数据库，返回签到信息至树莓派？?PC做一个上位机？
-
树莓派拍照保存人脸信息，一个班考勤签到时每个人进门时拍张照片（一个学号一张照片），空闲时（无考勤任务）或者晚上22点时把图片push到gitee仓库，PC(服务器)22点半把图片拉到本地进行判别？？(但这就需要树莓派和PC(服务器)定时进行数据库班级表单信息的同步)
- 如果是上述思路，可以用阿里云RDS数据库和自建数据库做主从同步，把数据库从PC机上独立出来，本地只在需要时从云上同步数据到本地。
-
我还没想好怎么让它和树莓派发生关系…
（二）待完善功能
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数据库优化：
- 部署到云，如阿里云RDS数据库。
- 结构优化：目前各个表间各自独立，删除操作（如，用户的“注销账号”）并不能同步删除所有表单的相关词条内容。
-
整体架构：
-
软件部署到服务器上，把目前的系统做成一个客户端软件，一些功能交由服务器去运行。
-
如用户面部图片的保存，客户端-服务器-树莓派三者间的数据传输等等。
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活体检测：因为因为用的OpenCV的Haar分类器做的人脸检测，没办法做到活体检测，是个缺陷。
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更新面部数据：用户面部数据的输入除了在“用户页面”自己拍照导入，管理员想管理，只能到相应的班级面部数据文件夹下去进行操作。（增删查改之类的）
-
实际应用场景：可以用微信小程序或者用户扫描二维码来完成“用户”的面部数据上传工作。
- 考勤管理系统，应该是基于管理员视角的，用户（学生）的流动性导致了移动端的小程序比PC端的操作页面更有实际意义。（别杠，回宿舍再在PC上拍照上传另算/doge）
-
毕竟不是计软专业的，可能还有其他一些没有考虑到的问题，希望相关专业的朋友在评论区提出一些专业性的意见。
六、对想上手的小白的学习建议
就先推荐一些视频课程吧。
-
- 这个大概了解就好了，我程序只用到一些基本的增删查改，视图、事务什么的都没用到，多留意一下Navicat的使用方法，上手应该很快。
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- 这位UP主的好像有配置anaconda、pycharm、Qtdesigner的视频，对小白很友好。
- Qt部分的视频看到【010Qt网格布局XXXXXX】部分就可以上手做一些小的界面了，剩余的知识点可以等以后在自己的小项目中需要用到再学。
-
- B站有很多好的OpenCV的课程，大家各自挑着看看好了【别被上面这个标题唬住，up主自己取的，跟我没关系】。
-
其他的好像就没什么了…看上去也不是那么难…对吧
七、附个进度记录，凑个字数吧，嘿嘿
-------------第4周-------------
【新增】
登录页面实现功能：
1、检查是否存在已注册用户数据，如无用户数据，提醒注册。
2、登录时检查用户ID及密码，提示错误信息：用户不存在，密码错误。
3、提供记住用户名，用户密码，用户自动登录功能，并可以在三种模式下切换。
注册页面实现功能：
1、用户注册，保存注册成功用户数据。
2、检验用户ID，ID只能为字母与数字，不允许中文或其他特殊字符。
3、检查注册用户ID是否已存在，存在时拒绝注册
【优化】
1、优化子窗口置前功能，实现子窗口非关闭状态下，主窗口禁止操作。
2、优化人脸识别签到功能，结果与本人相符保存输出签到数据。
-------------第5周-------------
【新增】
管理员界面：
1、新增班级管理、课表管理和数据分析3个子页面布局。
2、新建本地MySQL数据库存储各表单数据。
3、初步完成班级管理页面的组件与数据库的交互设计。
【优化】
1、优化登录页面密码的保存格式。
2、优化签到数据的保存主键和存储方式。
------>>>【后期-待整合】账号密码及签到数据表单录入数据库。
-------------第6周-------------
【新增】
管理员界面：
1、“班级管理”页面下新增“查看班级”子页面。
2、“课表管理”页面下新增“查看课表”子页面。
班级管理页面：
1、表单未全部填写时，“保存设置”按钮无法点击。
2、所带班级限制输入：专业简称（2位中文）+数字（4位）。
3、班级编号限制输入：8位纯数字。
2、保存设置时，检查是否存在同编号班级数据，如无（有）班级数据，新建（覆盖）表单数据。
课表管理页面：
1、表单、复选框未全部填写时，“保存设置”按钮无法点击。
2、课程名称限制输入：中文/英文/数字。
3、班级编号限制输入：8位纯数字。
4、结课时间早于开课时间，下课时间早于上课时间，弹出警告框。
查看表单页面:
1、打开页面自动链接数据库，刷新表格数据。
2、可导出表格至同名Excel文件。
------>>>【后期-待整合】多个Excel表格合并，并发送至管理员邮箱。
3、删除某行数据：存在，提示成功；未检索到该数据，提示编号不存在。
【优化】
1、优化“班级管理”“课表管理”页面的布局设计。
2、优化“班级管理”“课表管理”页面与数据库的交互体验。
3、优化pyqt5与mysql的代码耦合程度。
------>>>【后期-可扩展】进行阿里云RDS与本地自建MySQL进行主从同步。
-------------第7周-------------
【新增】
用户界面：
1、新增“个人信息”“班级课表”“签到日志”子页面。
个人信息页面：
1、根据登录用户显示“班级编号”“班级人数”“个人ID”。
2、新增“重置密码”“退出账号”“注销账号”功能。
3、更新面部数据、显示用户头像。【待完善】
班级课表页面：
1、动态显示当前班级课表的“班级编号”“班级课表”。
2、实现支持课表导出Excel表格。
3、新增支持“手动刷新”表格数据。
4、“请假下次课”功能。【待完善】
签到日志页面：
1、新增“签到记录”“迟到记录”表格控件。
2、新增“出勤次数”“迟到次数”“请假次数”“出勤率”Lcd显示控件。
3、新增“手动刷新”按钮控件。
逻辑需要与管理系统主界面同步，代码逻辑还未完全确定。【待完善】
【优化】
1、优化“管理员-课表管理”页面课表管理。
1.1 修复一个班级只能设置一门课程的bug。
2、优化“管理员”页面布局，支持相对布局。
3、优化页面跳转体验，实现多界面的跳转。
4、优化登录注册界面表单的数据存储方式，实现完全的“数据库表单操作”。
-------------第8周-------------
【新增】
1、“用户-个人信息”页面：
1.1 支持“更换用户头像”功能。
1.2 支持“更新面部数据”功能。
1.3 支持自动加载“训练检测数据样本”功能。
2、“系统主页面”：
---->完善了大部分功能逻辑
2.1 考勤班级：限制输入8位班级编号。
2.2 考勤课程：限制输入中文/数字/大写字母。
2.3 考勤地点：限制输入数字和“-”，6位。
2.4 支持“禁止请假”复选框。
2.5 支持“考勤签到”“个人请假”功能。
2.6 支持刷新显示："应到""已到""请假"LCD/"已签到人员""迟到请假人员"表格。
3、“注册页面”：
3.1 新增“用户英文名”输入框。
3.2 判断用户人脸信息时，打印英文名，以显示判定的身份结果。
4、“数据库部分”：
4.1 班级成员表单：新增“英文名”字段。
4.2 新增班级签到数据表单："'班级编号'_signdata"。
【优化】
1、“用户-个人信息”页面：
1.1 优化检测样本空间的选定，以班级为最小样本空间。
1.2 优化训练检测样本逻辑，用户更新面部数据后自动训练检测样本。
2、支持系统自动检测/创建所有所需的表单：
2.1 课程计划表单：“lessontable”。
2.2 班级管理表单：“classtable”。
2.2 班级成员表单：'班级编号'。
2.3 班级签到数据："'班级编号'_signdata"。
3、优化数据库表单设计及表单间关联结构。
4、“管理员-课表管理”页面：--------Python基于人脸识别的考勤系统（附源码）