CN107103802A - 基于在线教育的实时人眼甄别系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于在线教育的实时人眼甄别系统和方法，该基于在线教育的实时人眼甄别系统包括教师机客户端、学生机客户端和数据处理服务器；所述教师机客户端和学生机客户端分别与数据处理服务器通过网络相连接；该基于在线教育的基于在线教育的实时人眼甄别的方法，包括以下步骤：(1)设备初始化；(2)初始捕捉；(3)数据的处理；(4)教学段数据监控处理。该系统提供一种高效实时的基于JAVA和C++的人眼甄别系统，并能实时传递数据；即本发明提供了教学过程中的学生状态的检测提示功能，可实时的完成学生状态的反馈，让上课讲师可实时判断学生学习状态，并能根据学生状态优化教学过程，并可完成对状态不佳学生进行提醒。
Description
技术领域
本发明涉及在线教育技术领域，尤其涉及一种基于在线教育的实时人眼甄别系统和方法。
背景技术
随着电脑的普及，互联网的快速发展，让在线教育产业链迎来了春天。在线教育(也称为e-Learning)是通过应用信息科技和互联网技术进行课程内容传播分享和快速学习的方法。在线教育的教学方式以网络为介质，通过网络，学生与教师即使相隔万里也可以开展教学活动；此外，借助网络课件，学生还可以随时随地进行学习，真正打破了时间和空间的限制，为广大学习者提供了更为便捷和有效的学习方式，特别是对于工作繁忙，学习时间不固定的职场人而言网络远程教育是最为便利的学习方式。
现有的在线教育系统，包括教师终端、网关服务器、学生终端等设备、教师终端提供课程的视频信息，然后宽带网关设备通过网关服务器将课程视频信息发送到学生终端，学生通过学生终端即可观看老师的讲课内容。然而，现有的系统通常使用基于网线的网络，不利于学生分享学习课程的便利性。在这飞速发展时代，如何更好的把控平台资源，如何提供更好的在线教育体验给学生成为一大难题。目前大多在线教育系统平台，因不是面授课程，所以无法直接的查看学生的学习情况，也无法知道到底是不是学生本人在接受线上教育，从而导致出现不是本人或者上课缺席等现象。
因此，现在有必要提供一种在线教育中监督学生自己认真学习并通过人脸识别实时对学生身份进行验证的方法和系统。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种在线教育中监督学生自己认真学习并能实时传递数据的基于在线教育的基于在线教育的实时人眼甄别的系统。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：该基于在线教育的实时人眼甄别系统包括教师机客户端、学生机客户端和数据处理服务器；所述教师机客户端和学生机客户端分别与数据处理服务器通过网络相连接；所述教师机客户端包括第一视频显示设备、第一储存模块、第一数据采集器、数据传输模块、教学监控控制模块和第一网络模块；所述学生机客户端包括第二视频显示设备、信息收发接口、第二数据采集器、人眼状态监测模块和第二网络模块，所述第一数据采集器和第二数据采集器均包括麦克风、摄像头、模数转换电路、编码电路和输出接口，其中所述编码电路连接在模数转换电路和输出接口之间；所述人眼状态监测模块包括图像轮廓提取模块和人眼轮廓提取模块，且所述人眼状态监测模块设置在所述第二数据采集器中，所述第二数据采集器与所述数据处理服务器通过网络相连接；所述数据处理服务器包括路由装置和防火墙装置；且所述数据处理服务器上还设有数据库和图像解析模块；所述数据库用于储存学生的信息；所述图像解析单元用于将人眼信息特征解析成描述图像特征的特征文件，根据人眼轮廓内部像素点数确定人眼状态。
采用上述技术方案，首先通过摄像头捕捉学生的人眼状态图像，再由人眼状态监测模块中的图像轮廓提取模块和人眼轮廓提取模块对摄像头捕捉的图像进行提取，再将提取的数据传输给数据处理服务器，由数据处理服务器对数据进行甄查，判断学生的眼睛状态处于活动或非活动或闭合等；再上传给教师机客户端从而由其向学生机客户端进行提醒；该系统提供一种高效实时的基于JAVA和C++的人眼甄别系统，并能实时传递数据；即本发明提供了教学过程中的学生状态的检测提示功能，可实时的完成学生状态的反馈，让上课讲师可实时判断学生学习状态，并能根据学生状态优化教学过程，并可完成对状态不佳学生进行提醒。
本发明要解决的技术问题是，提供一种在线教育中监督学生自己认真学习基于在线教育的基于在线教育的实时人眼甄别的方法。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：该基于在线教育的基于在线教育的实时人眼甄别的方法，包括以下步骤：
(1)设备初始化：首先学生机客户端启动初始化，再网络连接初始化，第二数据采集器中的摄像头连接启动且与数据处理服务器建立连接；相应地，教学客户端程序初始化，网络连接初始化，同时与数据处理服务器建立连接；
(2)初始捕捉：通过第二数据采集器中的摄像头对学生进行人像捕捉，同时通过人眼状态监测模块对人眼位置动态捕捉，并将人眼位置动态捕捉经过提取后上传至数据处理服务器；
(3)数据的处理：数据处理服务器将人眼状态数据进行甄查，判断学生的人眼状态是否处于闭合状态或出现走神情况；如果学生的眼睛状态正常，则返回人眼状态甄查阶段，继续甄别人眼数据；如果学生的眼睛状态为闭合或走神，则将数据上报，由数据处理服务器推送给教师机客户端；
(4)教学段数据监控处理：教师机客户端收到数据处理服务器推送的数据后，可以点击查看该学生的具体情况并由教学段数据监控处理启动教学提醒或选择让其下课休息。
本发明进一步改进在于，该基于在线教育的实时人眼甄别的方法可以通过数据处理服务器的后台设置人眼监控甄别的时间段，每隔30～300秒自动启动人眼状态甄查程序对学生人眼状态进行甄别。
本发明进一步改进在于，人眼的状态的数据包括以下几种现象：1)摄像头中没有捕捉到人眼；2)眼睛已经闭合；3)头部出现不规律点头情况；4)目光焦距不在电脑屏幕上；5)屏幕教学窗口长时间不在活动状态；6)眼部长时间没有活动，包括向上的活动和眼皮活动。
本发明进一步改进在于，所述步骤(4)中的教学提醒的方法包括以下步骤：A)教师发送提醒；B)学生机收到提醒后，会在学生机客户端的第二视频显示设备显示“请注意听讲“字样，并带刺耳的蜂鸣声；C)学生点击提醒中的确定按钮，字幕及蜂鸣声消失；D)若教师机客户端此时会收到反馈，从而继续上课；若教师机客户端没有收到反馈，则选择让该学生下课休息。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：该基于在线教育的实时人眼甄别的系统提供一种高效实时的基于JAVA和C++的人眼甄别系统，并能实时传递数据；即本发明提供了教学过程中的学生状态的检测提示功能，可实时的完成学生状态的反馈，让上课讲师可实时判断学生学习状态，并能根据学生状态优化教学过程，并可完成对状态不佳学生进行提醒。
附图说明
下面结合附图进一步描述本发明的技术方案：
图1是本发明的基于在线教育的实时人眼甄别的方法的流程图；
图2是本发明的基于在线教育的实时人眼甄别的系统的网络部署图；
其中：1-教师机客户端；2-学生机客户端；3-数据处理服务器。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合附图和实施例对本发明做进一步详细描述，该实施例仅用于解释本发明，并不对本发明的保护范围构成限定。
实施例：该基于在线教育的实时人眼甄别系统包括教师机客户端、学生机客户端和数据处理服务器；所述教师机客户端和学生机客户端分别与数据处理服务器通过网络相连接；所述教师机客户端包括第一视频显示设备、第一储存模块、第一数据采集器、数据传输模块、教学监控控制模块和第一网络模块；所述学生机客户端包括第二视频显示设备、信息收发接口、第二数据采集器、人眼状态监测模块和第二网络模块，所述第一数据采集器和第二数据采集器均包括麦克风、摄像头、模数转换电路、编码电路和输出接口，其中所述编码电路连接在模数转换电路和输出接口之间；所述人眼状态监测模块包括图像轮廓提取模块和人眼轮廓提取模块，且所述人眼状态监测模块设置在所述第二数据采集器中，所述第二数据采集与所述数据处理服务器通过网络相连接；所述数据处理服务器包括路由装置和防火墙装置；且所述数据处理服务器上还设有数据库和图像解析模块；所述数据库用于储存学生的信息；所述图像解析单元用于将人眼信息特征解析成描述图像特征的特征文件，根据人眼轮廓内部像素点数确定人眼状态；首先通过摄像头捕捉学生的人眼状态图像，再由人眼状态监测模块中的图像轮廓提取模块和人眼轮廓提取模块对摄像头捕捉的图像进行提取，再将提取的数据传输给数据处理服务器，由数据处理服务器对数据进行甄查，判断学生的眼睛状态处于活动或非活动或闭合等；再上传给教师机客户端从而由其向学生机客户端进行提醒；该系统提供一种高效实时的基于JAVA和C++的人眼甄别系统，采用TLD(Tracking-Learning-Detection)算法并在Microsoft Visual Stido2008 C++环境下利用Open CV库函数编译运行单眼追踪程序或者采用灰度折射的方法结合复杂度函数通过在JAVA环境下利用Open CV库函数编译运行人眼状态判别程序，同时能实时传递数据；即本发明提供了教学过程中的学生状态的检测提示功能，可实时的完成学生状态的反馈，让上课讲师可实时判断学生学习状态，并能根据学生状态优化教学过程，并可完成对状态不佳学生进行提醒。
该基于在线教育的基于在线教育的实时人眼甄别的方法，包括以下步骤：
(1)设备初始化：首先学生机客户端启动初始化，再网络连接初始化，第二数据采集器中的摄像头连接启动且与数据处理服务器建立连接；相应地，教学客户端程序初始化，网络连接初始化，同时与数据处理服务器建立连接；
(2)初始捕捉：通过第二数据采集器中的摄像头对学生进行人像捕捉，同时通过人眼状态监测模块对人眼位置动态捕捉，并将人眼位置动态捕捉经过提取后上传至数据处理服务器；
(3)数据的处理：数据处理服务器将人眼状态数据进行甄查，判断学生的人眼状态是否处于闭合状态或出现走神情况；如果学生的眼睛状态正常，则返回人眼状态甄查阶段，继续甄别人眼数据；如果学生的眼睛状态为闭合或走神，则将数据上报，由数据处理服务器推送给教师机客户端；
(4)教学段数据监控处理：教师机客户端收到数据处理服务器推送的数据后，可以点击查看该学生的具体情况并由教学段数据监控处理启动教学提醒或选择让其下课休息；该基于在线教育的实时人眼甄别的方法可以通过数据处理服务器的后台设置人眼监控甄别的时间段，每隔30～300秒自动启动人眼状态甄查程序对学生人眼状态进行甄别；人眼的状态的数据包括以下几种现象：1)摄像头中没有捕捉到人眼；2)眼睛已经闭合；3)头部出现不规律点头情况；4)目光焦距不在电脑屏幕上；5)屏幕教学窗口长时间不在活动状态；6)眼部长时间没有活动，包括向上的活动和眼皮活动；所述步骤(4)中的教学提醒的方法包括以下步骤：A)教师发送提醒；B)学生机收到提醒后，会在学生机客户端的第二视频显示设备显示“请注意听讲“字样，并带刺耳的蜂鸣声；C)学生点击提醒中的确定按钮，字幕及蜂鸣声消失；D)若教师机客户端此时会收到反馈，从而继续上课；若教师机客户端没有收到反馈，则选择让该学生下课休息。
该基于在线教育的基于在线教育的实时人眼甄别的方法，具体包括以下步骤：
学生机客户端的步骤为：
S1：学生机客户端启动初始化；
S2：网络连接初始化，服务器连接；
S3：学生机摄像头启动连接，完成系统对接；
S4：通过摄像头对人脸进行初始捕捉，完成功能校验；
S5：完成校验后，启动人眼动态捕捉模块，实现动态人眼跟踪捕捉；
S6：实时对人眼状态进行甄查比对；
S7：判断人眼状态是否处于闭合状态，如果有跳转至S8,如果没有跳转至S6；
S8：对存在人眼闭合状态的学员，进行数据上报；
与此同时，教师机的步骤为：T1：教师机客户端启动初始化；
T2：网络连接初始化，服务器连接；
T3：教学端数据实时监控比对；
T4：判断是否有新数据上报，如果有跳转至T5，如果没有跳转至T4；
T5：在教学机客户端进行新数据提醒；
教学提醒的方法包括以下步骤：A)教师发送提醒；B)学生机收到提醒后，会在学生机客户端的第二视频显示设备显示“请注意听讲“字样，并带刺耳的蜂鸣声；C)学生点击提醒中的确定按钮，字幕及蜂鸣声消失；D)若教师机客户端此时会收到反馈，从而继续上课；若教师机客户端没有收到反馈，则选择让该学生下课休息。
对于本领域的普通技术人员而言，具体实施例只是对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种基于在线教育的实时人眼甄别系统，其特征在于，该基于在线教育的实时人眼甄别系统包括教师机客户端、学生机客户端和数据处理服务器；所述教师机客户端和学生机客户端分别与数据处理服务器通过网络相连接；所述教师机客户端包括第一视频显示设备、第一储存模块、第一数据采集器、数据传输模块、教学监控控制模块和第一网络模块；所述学生机客户端包括第二视频显示设备、信息收发接口、第二数据采集器、人眼状态监测模块和第二网络模块，所述第一数据采集器和第二数据采集器均包括麦克风、摄像头、模数转换电路、编码电路和输出接口，其中所述编码电路连接在模数转换电路和输出接口之间；所述人眼状态监测模块包括图像轮廓提取模块和人眼轮廓提取模块，且所述人眼状态监测模块设置在所述第二数据采集器中，所述第二数据采集器与所述数据处理服务器通过网络相连接；所述数据处理服务器包括路由装置和防火墙装置；且所述数据处理服务器上还设有数据库和图像解析模块；所述数据库用于储存学生的信息；所述图像解析单元用于将人眼信息特征解析成描述图像特征的特征文件，根据人眼轮廓内部像素点数确定人眼状态。
2.一种基于在线教育的实时人眼甄别的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)设备初始化：首先学生机客户端启动初始化，再网络连接初始化，第二数据采集器中的摄像头连接启动且与数据处理服务器建立连接；相应地，教学客户端程序初始化，网络连接初始化，同时与数据处理服务器建立连接；
(2)初始捕捉：通过第二数据采集器中的摄像头对学生进行人像捕捉，同时通过人眼状态监测模块对人眼位置动态捕捉，并将人眼位置动态捕捉经过提取后上传至数据处理服务器；
(3)数据的处理：数据处理服务器将人眼状态数据进行甄查，判断学生的人眼状态是否处于闭合状态或出现走神情况；如果学生的眼睛状态正常，则返回人眼状态甄查阶段，继续甄别人眼数据；如果学生的眼睛状态为闭合或走神，则将数据上报，由数据处理服务器推送给教师机客户端；
(4)教学段数据监控处理：教师机客户端收到数据处理服务器推送的数据后，可以点击查看该学生的具体情况并由教学段数据监控处理启动教学提醒或选择让其下课休息。
3.根据权利要求2所述的基于在线教育的实时人眼甄别的方法，其特征在于，该基于在线教育的实时人眼甄别的方法可以通过数据处理服务器的后台设置人眼监控甄别的时间段，每隔30～300秒自动启动人眼状态甄查程序对学生人眼状态进行甄别。
4.根据权利要求3所述的基于在线教育的实时人眼甄别的方法，其特征在于，人眼的状态的数据包括以下几种现象：1)摄像头中没有捕捉到人眼；2)眼睛已经闭合；3)头部出现不规律点头情况；4)目光焦距不在电脑屏幕上；5)屏幕教学窗口长时间不在活动状态；6)眼部长时间没有活动，包括向上的活动和眼皮活动。
5.根据权利要求3所述的基于在线教育的实时人眼甄别的方法，其特征在于，所述步骤(4)中的教学提醒的方法包括以下步骤：A)教师发送提醒；B)学生机收到提醒后，会在学生机客户端的第二视频显示设备显示“请注意听讲“字样，并带刺耳的蜂鸣声；C)学生点击提醒中的确定按钮，字幕及蜂鸣声消失；D)若教师机客户端此时会收到反馈，从而继续上课；若教师机客户端没有收到反馈，则选择让该学生下课休息。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20170829 |