CN102013176A - 在线学习系统 - Google Patents

Abstract

一种在线学习系统，包含课件数据库模块、管理模块等，还包含学员学习情况监控模块。学员学习监控模块包括人脸识别模块、脸部表情分析模块、视频场景分析模块、声音识别模块、监控视频存储模块、视频采集模块等。应用学习情况监控模块可以实时监控学员学习、考试情况，避免他人代学、代考等情况，提高学员的学习效果。

Description

在线学习系统

技术领域

本发明涉及一种学习系统，尤其是基于网络的在线学习系统。

背景技术

在线学习，也叫做网络教育，即E-Learning，是一种网络化学习方式，即学生通过PC上网，登陆在线学习系统平台，通过网络进行选课、听课、完成作业和考试而实现学习过程的一种全新的学习方式。

在线学习系统是在线学习的核心，在线学习系统包括系统管理模块、事务管理模块、在线学习模块、网络考试模块、在线课程编辑模块、课件制作模块等。在线学习系统的核心部分是课件数据库模块和学员数据库模块，课件数据库用于存储视频、音频或者各种格式的文档课件，学员数据库用于实现对学员的管理。

 现有的在线学习系统在进行授课过程时，学员通过系统选择要学习的课程，在线学习系统把课程相关的视频、音频和文档课件通过网络传输到学员的终端设备上播放、展示出来。学员的终端设备通常是个人电脑，也可以是互联网电脑或者专用的学习终端等。对于学员的学习过程，现有的在线学习系统是无法监控的。学员在课件的播放过程中是否还在电脑前学习，或者是否是他人代替学员本人在学习，或者学员是否在进行与学习无关的活动，如打瞌睡等，对于这些情况现有的在线学习系统是无法监控的。这就造成了很多企业、组织通过在线学习系统进行培训、授课时效果不佳，因为无法有效地监控学员是否真正地学习。对于很多重要内容的培训，如安全生产相关的培训，如果学员不认真学习，那么带来的后果就会非常严重。

现在很多在线学习系统希望通过课后作业的方式提高学员的学习参与程度，但是无法避免上述问题的发生。

发明内容

为了克服现有在线培训系统的不足，本发明的目的是提供一种新的在线学习系统，可以实现对学员学习情况的实时监控。

本发明提供了一种在线学习系统，包括课件数据库模块、人员管理模块、事务管理模块、在线考试模块等，其特征在于所述在线学习系统还包括学生学习情况监控模块。所述学生学习情况监控模块包括人脸识别模块、脸部表情分析模块、视频场景实时分析模块、声音识别模块、图像采集模块、监控信息存储模块。

本发明的优点在于，可以通过图像采集模块实时的采集学员学习情况的视频、音频信息。上述视频信息传递给人脸识别模块，通过人脸识别模块对所采集的视频图像进行分析，对学员身份进行识别，判断正在学习的学员是否为登记注册的学员本人。上述视频信息传递给脸部表情分析模块，通过脸部表情分析模块对学员的学习状态进行分析，判断出学员是否在闭眼睡觉。上述视频信息传递给视频场景实时分析模块，通过视频场景实时分析模块对学员的学习、考试情况进行分析，判断出学员是否有异常状况，如考试中交头接耳、传递物品等行为。上述音频信息传递给声音识别模块，声音识别模块通过对声音的分析，判断出学员的学习过程或者考试过程是否存在异常。如果上述各个模块判断出学习、考试过程存在着异常，则该异常过程相关的视频和音频将被存储到监控信息存储模块，可以供管理人员调阅和进行人工分析。因为本发明可以通过图像采集模块、人脸识别模块、脸部表情分析模块、视频场景实时分析模块、声音识别模块对学员的学习情况进行实时的检查监督，当发现异常情况时，可以通过声、光、文字等方式提醒学员认真学习，或者暂停课程，或者提醒管理员注意有异常情况的学员。本发明还可以用于在线考试的监考，可以通过分析正在考试的学员周围的场景、考试中个人的面貌、表情，判断是否有作弊行为。如果在线学习系统判断出学员有疑似作弊行为，将提醒系统管理人员或者监考人员注意，并将该过程相关的视频和音频存储到监控信息存储模块，供管理人员、监考人员调阅和进行人工分析、存档。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。在附图中，相同或相似的标号代表相同或相似的模块或部件。

图1是本发明的在线学习系统的组成示意图。

图2是本发明的在线学习系统工作过程示意图。

具体实施方式

 在图1中，学员10使用个人电脑30通过互联网40登陆到在线学习系统20进行在线学习。学员的电脑30连接有摄像头32，摄像头32在学员进行学习时，将实时地拍摄学员10的学习场景。学员的学习场景包括学员的头部影像、学员周边环境等。同时，学员所处环境的声音信息也通过个人电脑上的麦克风记录下来。摄像头32所拍摄的图像信息和声音信息通过互联网40传输到在线学习系统20。在线学习系统20包括公知的在线学习系统的功能模块。在线学习系统20包括系统管理模块22，系统管理模块22包括各种事务管理模块、人员管理模块。在线学习系统20包括授课模块23，授课模块包括课件数据库模块、选课模块、试题数据库模块。学员10在使用在线学习系统20开始学习前，要先在学习系统20中建立一个身份账号，并上传个人的面部照片、面部视频等资料，这些资料被存储在系统管理模块22中。在线学习系统20包括人脸识别模块26，人脸识别模块26通过使用人脸识别技术，对学员上传的面部照片、面部视频进行建模和数据化，得到学员面貌的特征数据并存储到在线学习系统20中。人脸识别技术是一种公知的技术，如公开号为  CN101464950的中国发明专利“基于在线学习和贝叶斯推理的视频人脸识别与检索方法”就公开了一种视频人脸识别技术与检索技术。学员在开始学习时，学员的视频图像被摄像头32实时采集并上传到在线学习系统20。人脸识别模块26对摄像头32采集的视频图像进行实时的分析，并与预存的学员面貌数据进行对比，判断出当前学员是否为与使用者账户相对应的学员本人。面部表情分析模块27对学员学习的视频信息进行分析，判断出学员眼睛是否睁开、是否处在清醒状态、是否注视电脑屏幕、嘴唇是否在动、是否在说话等情况，如果发现学员学习状态异常，可以暂停课件的播放，并以声、光的等方式提醒学员认真听课。面部表情分析技术是一种公知的技术，如公开号为CN101777116A的中国发明专利“一种基于动作跟踪的脸部表情分析方法”公开了一种脸部表情分析技术。视频场景实时分析技术也叫做场景分析技术。视频场景实时分析模块28通过视频场景实时分析技术对学员学习的视频场景信息进行分析，判断出是否存在异常情况，如交头接耳、翻书、左右观看等情形。视频场景实时分析模块28可以用于在线考试的实时监考。视频场景实时分析模块28处理的视频场景信息包括学员的面部图像信息、身体图像信息和学员周围环境视频信息。在考试中，视频场景实时分析模块28发现学员左顾右盼或者在翻阅书籍等情况，将提醒管理员或者监考老师注意有异常情况的学员，并把异常情况的视频信息记录到监控信息存储模块29中，供事后核实或者人工识别判断使用。视频场景实时分析技术是一种公知的技术，如北京麦科纬通科技有限公司已经将该技术用于城市监控录像的自动分析。在线学习系统20中还包含声音识别和分析模块，用于分析传递到在线学习系统20中的学生的声音和环境音。通过声音识别和分析模块的作用，可以判断出在学习的是否就是注册学生本人，或者考试中是否有其他人提示答案。

在图2中，学员10通过显示模块31进行学习，显示模块31可以是电脑的显示屏和音箱，也可以是投影仪和放音设备，或者是电视机等设备。课件数据库模块23中的各种图形、图像、声音课件通过下行数据链路42传递到显示模块31上并播放展示出来，学员10可以进行学习。图像和声音采集模块33可以实时地拍摄、录制学员10学习的视频和音频信息，并通过上传数据链路46传递到在线学习系统20中的学生学习情况监控模块中。在线学习系统20中的学生学习情况监控模块由人脸识别模块26、脸部表情分析模块27、视频场景实时分析模块28、监控视频存储模块29、声音识别分析模块组成。从上传数据链路46传递过来的视频音频信息被传送到人脸识别模块26，人脸识别模块26对视频信息中的学员的面部特征进行识别，并与学员数据库中预先存储的学习信息进行对比，判断出视频中的学员是否为合法或者有效的学员。如果是有效的学员，人脸识别模块26将不进行操作，课件等的播放正常进行。如果不是有效的学员或者非法的学员，人脸识别模块26将暂停或者终止课件的播放，并报告给在线学习系统的管理模块22或者管理人员，由管理模块22或者管理人员进行相关处理。并且同时通知监控视频存储模块29存储相关的视频和音频信息作为存档。如果人脸识别模块26无法判断出正在学习的学员是否为有效学员或者合法学员，人脸识别模块26将通知监控视频存储模块29存储相关的视频和音频信息作为存档并同时通过声音、文字、图像等方式提醒管理人员，让管理人员进行判断或者进行后续处理。人脸识别模块26还可以判断视频图像中是否有人脸存在，即可以判断学员是否在显示设备前学习。如果视频场景中有人脸存在，说明有学员在学习，如果视频场景中没有人脸存在，说明学员没有在指定设备前学习。人脸识别模块26把判断结果报告管理模块22，由管理模块22进行后续操作，如暂停课件的播放。通过人脸识别模块26的作用，可以确保是学员本人在使用在线学习系统进行学习，防止他人代替学习或者考试，或者学员在课件播放过程中离开。

从上传数据链路46传递过来的视频音频信息被传送到脸部表情分析模块27，脸部表情分析模块27对视频信息中的学员的面部表情进行识别和分析。脸部表情分析模块27对学员的眼睛、嘴、头部位置等关键部位的位置和运行信息进行分析，判断出学员是否处于正常清醒的学习状态。如果学员处于清醒状态，学习过程无异常，脸部表情分析模块27将不进行任何操作，课件等的播放正常进行。如果脸部表情分析模块27判断出学员在闭眼睡觉或者打瞌睡，将暂停课件的播放，同时通过声音、文字、图像等方式提醒学员是否继续进行学习，并将有关情况通知管理人员，同时将相关的视频和音频信息存储到监控视频存储模块29中。如果学员通过操作表明自己已经处于清醒状态并继续进行学习时，课件等的播放将继续，学员可以继续学习过程。学员可以通过点击显示模块31上的对话框表明自己已处于清醒状态。学员也可以对图像和声音采集模块33做出特定的表情、动作或者发出特定的声音来表明自己已处于清醒状态。这些特定的表情、动作通过脸部表情分析模块27进行识别。声音通过声音识别模块进行识别。

从上传数据链路46传递过来的视频音频信息被传送到视频场景实时分析模块28，视频场景实时分析模块28应用视频场景分析技术对视频信息中的学员头部、身体、周围场景、运动等信息进行识别和分析。视频场景分析技术就是使用计算机图像视觉分析技术，通过将场景中背景和目标分离进而分析并追踪在视频场景内的目标。可以通过在视频场景中预设不同的非法规则，一旦目标在场景中出现了违反预定义规则的行为，系统会自动识别并触发其它系统做出响应，如发出告警信息等。视频场景实时分析模块28主要用于在线考试的监考。视频场景实时分析模块28中可以预设不同的非法规则，如学员头部多次左右摆动，手臂的移动范围超出了预设的范围等。如果视频场景实时分析模块28没有检查出异常情况，考试或者学习过程继续进行。如果视频场景实时分析模块28发现有违反预定义规则的行为，将通过声音、文字、图像等方式提醒管理人员或者监考人员注意异常情况，同时将相关的视频和音频信息存储到监控视频存储模块29中。

从上传数据链路46传递过来的音频信息被传送到声音识别分析模块中，声音识别分析模块应用声音识别技术对学员发出的声音和周围场景中的声音等信息进行识别和分析。声音识别分析模块主要用于在线考试的监考。在考试中，学员周围有异常的声音产生时，声音识别分析模块判断出异常，并通过声音、文字、图像等方式提醒管理人员或者监考人员注意异常情况，同时将相关的视频和音频信息存储到监控视频存储模块29中。声音识别分析模块还可以用于学员身份的识别。学员预先在在线学习系统中留下声音信息，声音识别分析模块把采集的声音与预留的声音进行对比分析，判断出学员是否为注册的合法学员。

监控视频存储模块29用于存储学员的视频、音频信息，监控视频存储模块29可以根据其它功能模块的命令记录特定场景、特定时间的视频、音频信息，也可以根据预设的规则记录指定学员的视频音频信息，如定时记录、固定时间间隔记录等。

学生学习情况监控模块中的人脸识别模块26、脸部表情分析模块27、视频场景实时分析模块28、监控视频存储模块29、声音识别分析模块可以与在线学习系统的管理模块22进行数据、命令、信息的交换。

尽管以上针对特定实施例对本发明进行了详细的说明，但本领域技术人员应当理解，本发明不限于以上公开的特定实施例。在不偏离本发明的本质和范围的情况下，可以对本发明进行各种修改和替换。本发明的范围仅由所附权利要求书限定。

Claims (7)

1.一种在线学习系统，包括课件数据库模块、人员管理数据库模块、事务管理模块、在线考试模块，其特征在于所述在线学习系统还包括学生学习情况监控模块。

2.根据权利要求1所述的在线学习系统，其特征在于所述学生学习情况监控模块包括人脸识别模块。

3.根据权利要求1所述的在线学习系统，其特征在于所述学生学习情况监控模块包括脸部表情分析模块。

4.根据权利要求1所述的在线学习系统，其特征在于所述学生学习情况监控模块包括视频场景实时分析模块。

5.根据权利要求1所述的在线学习系统，其特征在于所述学生学习情况监控模块包括声音识别分析模块。

6.根据权利要求1所述的在线学习系统，其特征在于所述学生学习情况监控模块包括监控视频存储模块。

7.根据权利要求1所述的在线学习系统，其特征在于所述学生学习情况监控模块包括图像采集模块。

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