CN107705639A - 一种基于面部识别捕捉的在线课堂提问解答系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于面部识别捕捉的在线课堂提问解答系统，包括教师客户端、网络传输服务器、中央控制器、学生客户端、表情分析模块、正常表情数据库、分类模块以及统计模块；本发明本发明简单可行，通过教师在教学过程中边教边问，在学生思考问题时，抓拍学生的面部表情，对比数据库进行判断，学生对于问题是否能够掌握知识要点，并进行统计，从而教师能够实时了解到学生的学习状态，为学生及时做出解答，让学生更快的掌握学习要点，提高学生学习的积极性和效率，降低了教师的工作强度，具有很好的推广和使用价值。

Description

一种基于面部识别捕捉的在线课堂提问解答系统

技术领域

本发明属于教学技术领域，具体涉及到一种在线教学系统，更具体的是一种基于面部识别捕捉的在线课堂提问解答系统。

背景技术

随着知识经济的到来，我们的学习模式受到了前所未有的冲击，各种新的学习模式如潮水般涌现，在所有学习模式中，最具有冲击力的便是随着网络技术发展而出现的网络化学习，又称在线学习，它是通过在网上建立教育平台，学员应用网络进行在线学习的一种全新方式，这种在线学习方式是由多媒体网络学习资源、网上学习社区及网络技术平台构成的全新的学习环境。相对于其他的学习模式来说，它具有无可比拟的优势。

但是在线学习所提供的教学反馈能力与传统线下面授课过程相比仍显不足，线下课程中，教师可以提问和交流的方式获得反馈，从而做出及时的教学调整，而线课程学习教师由于学生多、杂，教师不能一一进行视频连接教学，从而教师掌握不到学生的学习状态以及学生对知识要点掌握程度，如何提高在线教学质量和提高学生学习效率，是目前在线教学技术领域内所需重点克服的一项技术问题。

发明内容

为了克服上述的技术问题，本发明的目的在于提供一种基于面部识别捕捉的在线课堂提问解答系统，通过教师在教学过程中边教边问，在学生思考问题时，抓拍学生的面部表情，将知识要点掌握和没掌握的学生进行分类统计，教师根据统计结果进行选择解答，解决了在线教学质量差和学生学习效率低的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种基于面部识别捕捉的在线课堂提问解答系统，包括教师客户端、网络传输服务器、中央控制器、学生客户端、表情分析模块、正常表情数据库、分类模块以及统计模块；

所述教师客户端，用于教师实时发布教学的视频信息和对学生布置的问题信息，发送到网络服务器内，并提取网络传输服务器中的统计结果，教师根据统计结果发布解答信息后上传到网络传输服务器内；

所述学生客户端，用于接受网络服务器中的视频信息、问题信息和解答信息，供学生进行学习，并在学生思考问题信息时，采集学生的面部表情数据；

所述中央控制器，用于学生客户端在接受问题信息后，控制学生客户端开始采集学生的面部表情数据；

所述表情分析模块，用于对学生客户端采集到的面部表情数据对比正常表情数据库进行分析，得到分析结果；

所述正常表情数据库，用于录入储存学生学习时正常脸部表情数据；

所述分类模块，用于根据表情分析模块得到的分析结果，按照正常表情数据和非正常表情数据两类进行分类；

所述统计模块，用于将分类模块内的正常表情数据和非正常表情数据按比例进行统计，得到统计结果，并将统计结果发送到网络传输服务器。

作为本发明进一步的方案：所述教师客户端、网络传输服务器、学生客户端以及统计模块之间通过互联网进行数据传输连接，学生客户端、表情分析模块、正常表情数据库、分类模块以及统计模块之间通过局域网进行数据传输连接，中央控制器和学生客户端之间通过控制电路进行连接。

作为本发明进一步的方案：所述教师客户端包括教学模块、提问模块、显示模块和警示模块；

所述教学模块，用于教师实时发布教学的视频信息和解答信息，并上传到网络传输服务器内；

所述提问模块，用于教师在发布教学的视频信息过程中，针对教学的视频信息实时发布问题信息，并上传到网络传输服务器内；

所述显示模块，用于实时显示网络传输服务器内的统计结果，供教师进行参考；

所述警示模块，用于根据显示模块内统计结果，向教师发出声光报警。

作为本发明进一步的方案：所述当显示模块内的非正常表情数据占比例达到5％或5％以上时，警示模块打开，发出声光报警，警示教师根据问题信息发布解答信息，当显示模块内的非正常表情数据占比例低于5％时，警示模块关闭。

作为本发明进一步的方案：所述学生客户端包括学习模块、问题模块和表情采集模块；

所述学习模块，用于接受网络传输服务器中的视频信息和解答信息，供学生进行学习；

所述问题模块，用于接受网络传输服务器中教师布置的问题信息，供学生进行思考，并联动中央控制器；

所述表情采集模块，用于采集学生在思考问题信息时，学生的面部表情数据，并将采集到的面部表情数据发送到表情分析模块内。

作为本发明进一步的方案：所述情采集模块为红外一体化摄像机、一体化摄像机、网络型摄像机中的任意一种。

作为本发明进一步的方案：该系统的工作方法，包括如下步骤：

步骤1：教师通过教学模块发布教学视频信息，并通过网络传输服务器发送到学习模块内，供学生进行在线学习；

步骤2：在学生的学习过程中，教师根据授课进度，通过提问模块发布相关的问题信息，并通过网络传输服务器发送到问题模块内，供学生进行思考；

步骤3：问题模块在接受到问题信息后，中央控制器打开表情采集模块，抓拍学生的面部表情，获取面部表情数据，发送到表情分析模块；

步骤4：表情分析模块对比分析正常表情数据库，分类模块将分析出的结果分为正常表情数据和非正常表情数据；

步骤5：统计模块将正常表情数据和非正常表情数据按比例进行统计，并在教师客户端内的显示模块加以显示；

步骤6：当；当显示模块内的非正常表情数据占比例达到5％或5％以上时，警示模块打开，发出声光报警，警示教师根据问题信息发布解答信息，通过网络传输服务器发送到学习模块；

步骤7：当显示模块内的非正常表情数据占比例低于5％时，警示模块关闭，教师根据自身教学状况判断，是否发布解答信息。

本发明的有益效果：本发明本发明简单可行，通过教师在教学过程中边教边问，在学生思考问题时，抓拍学生的面部表情，对比数据库进行判断，学生对于问题是否能够掌握知识要点，并进行统计，从而教师能够实时了解到学生的学习状态，为学生及时做出解答，让学生更快的掌握学习要点，提高学生学习的积极性和效率，降低了教师的工作强度，具有很好的推广和使用价值。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明一种基于面部识别捕捉的在线课堂提问解答系统示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种基于面部识别捕捉的在线课堂提问解答系统，包括教师客户端、网络传输服务器、中央控制器、学生客户端、表情分析模块、正常表情数据库、分类模块以及统计模块，其中，所述教师客户端、网络传输服务器、学生客户端以及统计模块之间通过互联网进行数据传输连接，学生客户端、表情分析模块、正常表情数据库、分类模块以及统计模块之间通过局域网进行数据传输连接，中央控制器和学生客户端之间通过控制电路进行连接；

所述教师客户端，用于教师实时发布教学的视频信息和对学生布置的问题信息，发送到网络服务器内，并提取网络传输服务器中的统计结果，教师根据统计结果发布解答信息后上传到网络传输服务器内；

所述学生客户端，用于接受网络服务器中的视频信息、问题信息和解答信息，供学生进行学习，并在学生思考问题信息时，采集学生的面部表情数据；

所述中央控制器，用于学生客户端在接受问题信息后，控制学生客户端开始采集学生的面部表情数据；

所述表情分析模块，用于对学生客户端采集到的面部表情数据对比正常表情数据库进行分析，得到分析结果；

所述正常表情数据库，用于录入储存学生学习时正常脸部表情数据；

所述分类模块，用于根据表情分析模块得到的分析结果，按照正常表情数据和非正常表情数据两类进行分类；

所述统计模块，用于将分类模块内的正常表情数据和非正常表情数据按比例进行统计，得到统计结果，并将统计结果发送到网络传输服务器；

所述教师客户端包括教学模块、提问模块、显示模块和警示模块；

所述教学模块，用于教师实时发布教学的视频信息和解答信息，并上传到网络传输服务器内；

所述提问模块，用于教师在发布教学的视频信息过程中，针对教学的视频信息实时发布问题信息，并上传到网络传输服务器内；

所述显示模块，用于实时显示网络传输服务器内的统计结果，供教师进行参考；

所述警示模块，用于根据显示模块内统计结果，向教师发出声光报警；当显示模块内的非正常表情数据占比例达到5％或5％以上时，警示模块打开，发出声光报警，警示教师根据问题信息发布解答信息，当显示模块内的非正常表情数据占比例低于5％时，警示模块关闭；

所述学生客户端包括学习模块、问题模块和表情采集模块；

所述学习模块，用于接受网络传输服务器中的视频信息和解答信息，供学生进行学习；

所述问题模块，用于接受网络传输服务器中教师布置的问题信息，供学生进行思考，并联动中央控制器；

所述表情采集模块，用于采集学生在思考问题信息时，学生的面部表情数据，并将采集到的面部表情数据发送到表情分析模块内，表情采集模块为红外一体化摄像机、一体化摄像机、网络型摄像机中的任意一种；

一种基于面部识别捕捉的在线课堂提问解答系统的工作方法，包括如下步骤：

步骤1：教师通过教学模块发布教学视频信息，并通过网络传输服务器发送到学习模块内，供学生进行在线学习；

步骤2：在学生的学习过程中，教师根据授课进度，通过提问模块发布相关的问题信息，并通过网络传输服务器发送到问题模块内，供学生进行思考；

步骤3：问题模块在接受到问题信息后，中央控制器打开表情采集模块，抓拍学生的面部表情，获取面部表情数据，发送到表情分析模块；

步骤4：表情分析模块对比分析正常表情数据库，分类模块将分析出的结果分为正常表情数据和非正常表情数据；

步骤5：统计模块将正常表情数据和非正常表情数据按比例进行统计，并在教师客户端内的显示模块加以显示；

步骤6：当；当显示模块内的非正常表情数据占比例达到5％或5％以上时，警示模块打开，发出声光报警，警示教师根据问题信息发布解答信息，通过网络传输服务器发送到学习模块；

步骤7：当显示模块内的非正常表情数据占比例低于5％时，警示模块关闭，教师根据自身教学状况判断，是否发布解答信息。

本发明本发明简单可行，通过教师在教学过程中边教边问，在学生思考问题时，抓拍学生的面部表情，对比数据库进行判断，学生对于问题是否能够掌握知识要点，并进行统计，从而教师能够实时了解到学生的学习状态，为学生及时做出解答，让学生更快的掌握学习要点，提高学生学习的积极性和效率，降低了教师的工作强度，具有很好的推广和使用价值。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于面部识别捕捉的在线课堂提问解答系统，其特征在于，包括教师客户端、网络传输服务器、中央控制器、学生客户端、表情分析模块、正常表情数据库、分类模块以及统计模块；

所述教师客户端，用于教师实时发布教学的视频信息和对学生布置的问题信息，发送到网络服务器内，并提取网络传输服务器中的统计结果，教师根据统计结果发布解答信息后上传到网络传输服务器内；

所述学生客户端，用于接受网络服务器中的视频信息、问题信息和解答信息，供学生进行学习，并在学生思考问题信息时，采集学生的面部表情数据；

所述中央控制器，用于学生客户端在接受问题信息后，控制学生客户端开始采集学生的面部表情数据；

所述表情分析模块，用于对学生客户端采集到的面部表情数据对比正常表情数据库进行分析，得到分析结果；

所述正常表情数据库，用于录入储存学生学习时正常脸部表情数据；

所述分类模块，用于根据表情分析模块得到的分析结果，按照正常表情数据和非正常表情数据两类进行分类；

所述统计模块，用于将分类模块内的正常表情数据和非正常表情数据按比例进行统计，得到统计结果，并将统计结果发送到网络传输服务器。

2.根据权利要求1所述的一种基于面部识别捕捉的在线课堂提问解答系统,其特征在于，所述教师客户端、网络传输服务器、学生客户端以及统计模块之间通过互联网进行数据传输连接，学生客户端、表情分析模块、正常表情数据库、分类模块以及统计模块之间通过局域网进行数据传输连接，中央控制器和学生客户端之间通过控制电路进行连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于面部识别捕捉的在线课堂提问解答系统,其特征在于，所述教师客户端包括教学模块、提问模块、显示模块和警示模块；

所述教学模块，用于教师实时发布教学的视频信息和解答信息，并上传到网络传输服务器内；

所述提问模块，用于教师在发布教学的视频信息过程中，针对教学的视频信息实时发布问题信息，并上传到网络传输服务器内；

所述显示模块，用于实时显示网络传输服务器内的统计结果，供教师进行参考；

所述警示模块，用于根据显示模块内统计结果，向教师发出声光报警。

4.根据权利要求3所述的一种基于面部识别捕捉的在线课堂提问解答系统,其特征在于，所述当显示模块内的非正常表情数据占比例达到5％或5％以上时，警示模块打开，发出声光报警，警示教师根据问题信息发布解答信息，当显示模块内的非正常表情数据占比例低于5％时，警示模块关闭。

5.根据权利要求1所述的一种基于面部识别捕捉的在线课堂提问解答系统,其特征在于，所述学生客户端包括学习模块、问题模块和表情采集模块；

所述学习模块，用于接受网络传输服务器中的视频信息和解答信息，供学生进行学习；

所述问题模块，用于接受网络传输服务器中教师布置的问题信息，供学生进行思考，并联动中央控制器；

所述表情采集模块，用于采集学生在思考问题信息时，学生的面部表情数据，并将采集到的面部表情数据发送到表情分析模块内。

6.根据权利要求5所述的一种基于面部识别捕捉的在线课堂提问解答系统,其特征在于，所述情采集模块为红外一体化摄像机、一体化摄像机、网络型摄像机中的任意一种。

7.根据权利要求1-6任一项所述的一种基于面部识别捕捉的在线课堂提问解答系统,其特征在于，该系统的工作方法，包括如下步骤：

步骤1：教师通过教学模块发布教学视频信息，并通过网络传输服务器发送到学习模块内，供学生进行在线学习；

步骤2：在学生的学习过程中，教师根据授课进度，通过提问模块发布相关的问题信息，并通过网络传输服务器发送到问题模块内，供学生进行思考；

步骤3：问题模块在接受到问题信息后，中央控制器打开表情采集模块，抓拍学生的面部表情，获取面部表情数据，发送到表情分析模块；

步骤4：表情分析模块对比分析正常表情数据库，分类模块将分析出的结果分为正常表情数据和非正常表情数据；

步骤5：统计模块将正常表情数据和非正常表情数据按比例进行统计，并在教师客户端内的显示模块加以显示；

步骤6：当；当显示模块内的非正常表情数据占比例达到5％或5％以上时，警示模块打开，发出声光报警，警示教师根据问题信息发布解答信息，通过网络传输服务器发送到学习模块；

步骤7：当显示模块内的非正常表情数据占比例低于5％时，警示模块关闭，教师根据自身教学状况判断，是否发布解答信息。