CN109271945B - 一种在线实现作业批改的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及智能学习产品领域，本发明提供了一种在线实现作业批改的方法和系统，其方法包括：拍摄获取学生在答题区域进行作答后的答题图像；所述答题图像包括若干个答题区域分别对应的答题内容；对所述答题图像进行图像识别得到对应的答题内容，根据所述答题内容与预设答案进行比对得到对应的批改结果；向学生显示所述批改结果。本发明实现不仅脱离了手机，平板电脑等电子设备，避免出现用户以学习为由借机玩手机或平板电脑，耽误学习；还更符合用户的学习场景。另外，协助辅导者甚至学生自身进行自动批改学生的作业，及时将作业的批改结果反馈给学生，实现提高作业批改效率，及时反馈，及时更正做题错误的效果。

Description

一种在线实现作业批改的方法和系统

技术领域

本发明涉及智能学习产品领域，尤指一种在线实现作业批改的方法和系统。

背景技术

传统的教育教学过程中，老师通常会分阶段地布置一些课前或者课后的学习任务，例如课前预习、课后温习、课堂作业以及课后作业的布置等等，如此相结合，以达到教育效果的最优化。但是，由于不同学生的自觉性及兴趣问题，会出现预习、温习做不到位，作业不能及时完成等问题，这都是由于学生与老师之间无良好的沟通反馈机制所造成的，如果能够在学生的学习过程中，始终保持有老师与学生间的良性沟通，就会大大提高学习效果，而作业是辅导者了解学生的学习情况的必要手段。

目前，学生的作业越来越多，这也给辅导者批改作业带来了相当大的工作量，辅导者除了要处理繁忙的工作以外，还需要对大量的作业进行批改。现有的作业批改方式，均是学生提交作业，需要等辅导者收取作业，进行批改以后，再反馈给学生，反馈很不及时，学生不能快速的知道上交的作业情况，达不到及时反馈，及时更正的效果。而有些作业的题目的答案是固定的或者半固定的，辅导者手动批改很多次几乎固定答案的作业势必造成一种时间的浪费。此外，对于学生自行练习训练后对习题的作答的正确与否进行批改对照也是参照参考答案一个个进行比对，过程繁琐麻烦。因此，如何协助辅导者甚至学生自身进行自动批改学生的作业，提高作业批改效率是急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种在线实现作业批改的方法和系统，实现不仅脱离了手机，平板电脑等电子设备，避免出现用户以学习为由借机玩手机或平板电脑，耽误学习；还更符合用户的学习场景。另外，协助辅导者甚至学生自身进行自动批改学生的作业，提高作业批改效率。

本发明提供的技术方案如下：

本发明提供一种在线实现作业批改的方法，包括步骤：

拍摄获取学生在答题区域进行作答后的答题图像；所述答题图像包括若干个答题区域分别对应的答题内容；

对所述答题图像进行图像识别得到对应的答题内容，根据所述答题内容与预设答案进行比对得到对应的批改结果；

向学生显示所述批改结果。

进一步的，所述对所述答题图像进行图像识别得到对应的答题内容，根据所述答题内容与预设答案进行比对得到对应的批改结果具体包括步骤：

对所述答题图像进行识别，识别出所述答题图像对应的答题内容；

查找所述答题图像对应的目标答案，将所述答题内容与所述目标答案进行比对；

当比对结果为符合时，确定所述答题区域对应的答题内容正确；

当比对结果为不符合时，确定所述答题区域对应的答题内容错误。

进一步的，所述对所述答题图像进行图像识别得到对应的答题内容，根据所述答题内容与预设答案进行比对得到对应的批改结果之前包括：

获取辅导者上传的解答图像；或者，

识别所述答题图像得到问题内容，根据所述问题内容从习题库中获取对应的解答内容。

进一步的，所述获取辅导者上传的解答图像具体包括：

获取各个辅导者的批改记录；所述批改记录包括批改花费时间，批改正确率，批改次数；

获取批改能力评估值大于等于预设阈值的辅导者上传的解答图像。

进一步的，所述拍摄获取学生在答题区域进行作答后的答题图像之前具体包括：

判断智能灯具是否获取到拍摄开启触发信号；若是，开启设于所述智能灯具处的摄像头开始工作。

本发明还提供一种在线实现作业批改的系统，包括：

拍摄模块，用于拍摄获取学生在答题区域进行作答后的答题图像；所述答题图像包括若干个答题区域分别对应的答题内容；

处理模块，与所述拍摄模块连接，用于对所述答题图像进行图像识别得到对应的答题内容，根据所述答题内容与预设答案进行比对得到对应的批改结果；

显示模块，与所述处理模块连接，用于向学生显示所述批改结果。

进一步的，所述处理模块包括：

图像识别单元，用于对所述答题图像进行识别，识别出所述答题图像对应的答题内容；

批改单元，与所述图像识别单元连接，用于查找所述答题图像对应的目标答案，将所述答题内容与所述目标答案进行比对；当比对结果为符合时，确定所述答题区域对应的答题内容正确；当比对结果为不符合时，确定所述答题区域对应的答题内容错误。

进一步的，还包括：

答案获取模块，与所述处理模块连接，用于获取辅导者上传的解答图像；

所述答案获取模块，与所述处理模块连接，用于识别所述答题图像得到问题内容，根据所述问题内容从习题库中获取对应的解答内容。

进一步的，还包括：

批改记录获取模块，用于获取各个辅导者的批改记录；所述批改记录包括批改花费时间，批改正确率，批改次数；

所述答案获取模块，与所述批改记录获取模块连接，用于获取各个辅导者的批改记录，计算得到每个辅导者的批改能力评估值；获取批改能力评估值大于等于预设阈值的辅导者上传的解答图像。

进一步的，还包括：

判断模块，判断智能灯具是否获取到拍摄开启触发信号；

控制模块，与所述判断模块连接，当所述判断模块的判断结果为是时，开启设于所述智能灯具处的摄像头开始工作。

通过本发明提供的一种在线实现作业批改的方法和系统，实现不仅脱离了手机，平板电脑等电子设备，避免出现用户以学习为由借机玩手机或平板电脑，耽误学习；还更符合用户的学习场景。另外，协助辅导者甚至学生自身进行自动批改学生的作业，提高作业批改效率。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对一种在线实现作业批改的方法和系统的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

图1是本发明在线实现作业批改的方法的一个实施例的流程图；

图2是本发明在线实现作业批改的方法的另一个实施例的流程图；

图3是本发明在线实现作业批改的方法的另一个实施例的流程图；

图4是本发明在线实现作业批改的方法的另一个实施例的流程图；

图5是本发明在线实现作业批改的系统的一个实施例的结构示意图；

附图标号说明：拍摄模块10，处理模块20，显示模块30。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

根据本发明提供的一种实施例，如图1所示，一种在线实现作业批改的的方法，包括：

S100拍摄获取学生在答题区域进行作答后的答题图像；所述答题图像包括若干个答题区域分别对应的答题内容；

具体的，通过设有摄像头等拍摄模块的智能灯具进行拍摄获取用户在答题区域进行作答后的内容得到答题图像，可通过摄像头进行拍摄获取答题图像。本发明中的摄像头等拍摄模块可安装在智能灯具上，包括智能台灯、智能吊灯、智能壁灯等等智能灯具，可将这种智能灯具放置于或者安装在用户进行学习的书桌附近，使智能灯具能够通过智能灯具智能灯具处的摄像头拍摄到在书桌上的书本，拍摄获取到用户在答题区域进行作答后的答题图像。

为了降低计算量，减少对计算资源的占用，具体实施时，摄像头等拍摄模块开启拍照模式获取单帧的答题图像，而不是现有方法采集的视频流，进行后续具体分析、处理。相较于视频流，对于单帧的答题图像进行后续分析、处理时只要对单独一帧图片进行分析、检测、识别，如此，可以有效地减少计算量、降低计算成本，提高识别速度。

优选的，智能灯具的摄像头并不是开机后时时刻刻处于工作状态，只有在用户需求时，即智能灯具获取到拍摄开启触发信号时，智能灯具的摄像头才开始工作，触发信号包括按键触发信号，语音触发信号，红外触发信号，指纹触发信号，和开机预设时长触发信号，手势触发信号中的任意一种或者多种。这种在用户需求的时候才开启摄像头进行拍摄工作的方式，一是避免非法分子入侵时时刻刻处于拍摄开启状态的摄像头，侵犯用户的隐私权。二是减少摄像头的工作时间，节约电能消耗的同时，延长摄像头的使用寿命。

S200对所述答题图像进行图像识别得到对应的答题内容，根据所述答题内容与预设答案进行比对得到对应的批改结果；

具体的，智能灯具中可集成有处理模块，可对答题图像进行识别，需要识别出答题图像中的答题内容，答题内容包括答题标号和图形特征，根据答题标号协助查找到对应的预设答案，然后将图形特征与查找到的预设答案进行比对得到批改结果。此时，便于学生使用自身的智能灯具对自己作答的内容进行批改，不需要学生自己一一查找并比对自身作答是否正确，减少学生自己手动批改的繁琐度。也可将智能灯具拍摄获取的答题图像传递至服务器，使得服务器的处理模块对答题图像进行识别批改，这样不需要辅导者(如老师，家长等等)对学生作答的内容进行批改，不需要辅导者一一查找并比对学生作答是否正确，减少辅导者自己手动批改的繁琐度。

优选的，答题图像包括答题科目，答题页数，答题题号，这样可以根据科目，页数和题号找到与之相对应的题目的预设答案，然后将学生在答题区域进行作答的答题内容与预设的预设答案进行比对，根据对比结果就能得到相应的批改结果。

S300向学生显示所述批改结果。

具体的，当获取到批改结果后告知学生，以便学生及时根据批改结果了解自身在学习上的问题，便于学生尽快根据批改结果进行查漏补缺，提升学习成绩。智能灯具上可以集成设有显示模块(如显示屏，人机交互界面)，投影模块(如投影灯)。

当智能灯具集成有显示模块时，通过显示模块向学生显示批改结果，从而达到向学生告知批改结果的目的；

当智能灯具集成有投影模块时，通过投影模块向学生投影批改结果，从而达到向学生告知批改结果的目的；

也可以是上述投影模块和显示模块的任意组合进行告知学生批改结果。

在采用屏幕显示批改结果的过程中，遇到一些关键词所引起的特别场景，可以选择投影显示关键词的相关知识；让学生对这部分知识能够有更深刻的认知。统计分析各个用户针对每个批改结果所采用的显示模式，生成一张默认显示模式表，默认显示模式表包括每个批改结果的预设显示模式。本发明可以采用多种方式定义每个批改结果的显示模式，使得每个批改结果的显示模式为最佳；以及使得每个批改结果的显示模式更加符合自身的学习习惯，使得显示模式具有个性化。

本实施例中，在学生完成习题的训练作答后，需要上交并使得老师，家长，同学等辅导者，甚至学生自己了解作答内容是否正确，正确率为多少，从而掌握每个学生的学习情况时，智能灯具的摄像头会采集包括对应指向的题目，针对学生在书本上指定的题目进行作答后拍摄获取答题图像，根据答题图像进行图像识别得到答题内容后，将答题内容与预设答案进行比较批改得到对应的批改结果，然后告知学生批改结果，减少辅导者或者学生自己手动进行批改很多次几乎固定答案的作业，不需要收取作业进行手动批改，减少时间的浪费，实现自动批改学生的作业，及时将批改结果反馈给学生，以便及时查漏补缺的目的，提高作业批改效率。

基于前述实施例，如图2所示，本实施例中：

S100拍摄获取学生在答题区域进行作答后的答题图像；所述答题图像包括若干个答题区域分别对应的答题内容；

S210对所述答题图像进行识别，识别出所述答题图像对应的答题内容；

具体的，对答题图像进行图像识别，将答题图像进行二值化处理，获取其对应的一维矩阵，以便后续对答题图像进行分析时直接对其矩阵进行分析。根据答题图像对应的一维矩阵，分析答题图像的纹理特征，获取答题图像的图形矩阵参数，基于图形矩阵参数对答题图像进行切分，获取答题图像的图形块，对图形块进行图像分割以获取图形块中的图形特征，并对图形特征进行识别，其中图形特征包括汉字，英图形符，符号，图像，形状中的任意一种或多种。

利用图像的纹理特征来进行分析，估算出图像中文字的特征参数，如可体现图像中图形特征的行宽、列宽、文字大小等图形矩阵参数，这样，即可根据不同图像的矩阵获取其中相应的图形矩阵参数，能根据不同图像中文字的不同特性自适应的获取其对应的图形矩阵参数。本实施例中，待识别的答题图像可以是jpg、bmp、png等图像格式，在此不作限定。由于二值化处理后的图像中只包括汉字，英图形符，符号，图像，形状与背景等像素，基于聚类算法对切分后的图形块进行图像分割处理，仅保留切分后的图形块中的图形特征，去除背景像素给识别带来的干扰，根据图形特征与图形库进行比对得到比对结果，将比对结果根据答题图像的排布进行组合得到答题内容。示例性的，假设图形特征为汉字，则仅保留切分后的图形块中的汉字像素，去除背景像素给识别带来的干扰，根据汉字在预置的系统汉字库中进行比对，其中，系统汉字库中预先存储有常用汉字信息，根据比对图像分割后的图形块中的汉字信息与系统汉字库中预先存储的常用汉字信息的相似度来对图形块中的汉字进行识别，也即对答题图像中的文字进行识别得到答题结果。获取到答案内容后将其余对应于答题区域找到的目标答案进行比对，从而根据比对的结果进行确定答题内容是否正确。

S220查找所述答题图像对应的目标答案，将所述答题内容与所述目标答案进行比对；

S230当比对结果为符合时，确定所述答题区域对应的答题内容正确；

S240当比对结果为不符合时，确定所述答题区域对应的答题内容错误；

S300向学生显示所述批改结果。

本实施例通过对答题图像进行识别得到对应的答题内容后，可以根据答题内容中的答题标号进行匹配查找到对应的题目，答题标号包括答题科目，页数和题号，然后将查找到的题目对应的答案与学生作答后的答题内容进行比较，当该答题区域作答的答题内容与预设答案的相同则认定该答题区域的作答是正确的，否则就是错误的。

示例性的，用户对于人民出版社出版的大学物理第六版中第20页的电磁场的习题内容进行联系作答后，用户在该书本上指向第20页的电磁场内容处拍摄得到包括该内容的答题图像，当查找出来书本为人民出版社出版的大学物理第六版时，对答题图像进行匹配查找得到此为第20页的电磁场区域的题目，根据电磁场区域获取对应的答案作为预设答案，然后将学生作答的答题图像与预设答案进行比较批改得到批改结果。

众所周知，对于选择题的答案都是固定的，因此选择题的批改很容易实现，而由于大部分的主观题是没有标准答案的，而且每个学生的解题步骤、解题方法不同，再有作文、造句等也会出现各式各样的结果，因此，一般都是通过教师进行直接审阅才可。但是有些主观题，诸如生物填空题、化学式推导题，数学填空题等等，这一类是具有标准答案的，标准答案与获取的辅导者上传的解答图像或者根据问题内容习题库中获取对应的解答内容进行比较后即可得到批改结果，如此，能够节省辅导者的批改精力。

本发明具有良好的实时互动性，不仅提高学生提交作业的效率，学生还可方便即时查看作业的批改情况以便于更好的学习，老师也可轻松即时的了解到学生作业的情况并对学生作业的意见反馈给学生，为师生的互动式教学提供一个较好的技术平台，此外，能够时随地提交作业，批阅作业，在很大程度上优化教学资源，提高老师批改作业的效率，帮助学生提高学习能力。

而且，当用户在智能灯具的摄像头的拍摄范围内进行做题，拍摄获取答题图像并分析处理得到对应的答题内容后，由智能灯具或者与智能灯具连接的服务器进行批改得到对应的批改结果，将批改结果告知给用户，以便达到智能自主批改作业的目的。智能灯具虽然也能联网通信，但是不能像现有技术中的电子设备那样下载娱乐程序进行娱乐，就像目前的智能冰箱，智能空调一样，虽然能够联网通信控制，但是以后完全不能使用其进行娱乐活动，因此，本技术方案的智能灯具也同理，在用户学习过程中，只要用户没有电子设备，既能够完美的达到电子教学的目的，还能够避免用户使用电子设备进行上网打游戏，看视频等娱乐活动的现象，大大降低了用户玩耍，注意力转移的情况，从而使得用户能够有更多的精力进行学习，提升学习效率。此外，通过投影方式显示批改结果，避免眼睛直视屏幕引起的视力下降的问题，保护用户的眼睛。

基于前述实施例，如图3所示，本实施例中：

S010获取辅导者上传的解答图像；或者，

S020识别所述答题图像得到问题内容，根据所述问题内容从习题库中获取对应的解答内容；

S100拍摄获取学生在答题区域进行作答后的答题图像；所述答题图像包括若干个答题区域分别对应的答题内容；

S200对所述答题图像进行图像识别得到对应的答题内容，根据所述答题内容与预设答案进行比对得到对应的批改结果；

S300向学生显示所述批改结果。

具体的，智能灯具将答题图像上传至辅导者使用的智能灯具或者电子设备中，这样可以选择辅导者根据学生发送的答题图像进行人工解答后得到的解答图像进行批改，也可以直接从网络上或者本地的习题库处中查找得到对应的解答内容。智能灯具可对批改结果进行分析，分析判断出批改结果包括：图片，文字，图形中的哪些答案元素，如果是纯文字内容，则可以选择平面投影(如LED投影或者灯光投影)。如果包括图片内容，图形内容中的任意一种，则可以选择立体投影(如3D投影或者AR投影)。

本方案在智能灯具等智能灯具上集成了投影模块，在学生学习遇到困难时，能够及时为学生提供帮助。本方案中，当智能灯具获取到批改结果后，以投影的方式将批改结果投影出来，由于显示屏是直射光，用户使用眼睛直视显示屏，容易产生眼疲劳，导致用户的视力大大受到影响，不利于用眼健康，而投影是反射光，只要亮度适宜，大小适宜，时间长也不会感到眼疲劳，大大缓解了用户长时间学习引起的视力降低，保护用户眼睛。

基于前述实施例，如图4所示，本实施例中：

S011获取各个辅导者的批改记录；所述批改记录包括批改花费时间，批改正确率，批改次数；

具体的，每次学生请求辅导者进行批改作业时，均对每个辅导者对作业的批改花费时间，批改正确率和批改次数进行记录便于后续选择哪个辅导者的解答结果为标准进行批改。

S012获取批改能力评估值大于等于预设阈值的辅导者上传的解答图像；

具体的，批改能力评估值与批改时间成反比，与批改正确率成正比，与批改次数成正比，根据批改花费时间，批改正确率和批改次数进行计算得到对应的批改能力评估值，根据计算结果选择对应的批改能力评估值最高的用户上传的解答图像作为解答内容进行批改用户的答题图像。

S020识别所述答题图像得到问题内容，根据所述问题内容从习题库中获取对应的解答内容；

S100拍摄获取学生在答题区域进行作答后的答题图像；所述答题图像包括若干个答题区域分别对应的答题内容；

S200对所述答题图像进行图像识别得到对应的答题内容，根据所述答题内容与预设答案进行比对得到对应的批改结果；

S300向学生显示所述批改结果。

具体的，根据批改能力评估值选择对应的辅导者上传的解答图像进行比较批改，能够减少学生等待批改结果的时间，保证批改效率的同时，还能够确保批改的结果准确，可靠。

基于前述实施例，本实施例中：

S001判断智能灯具是否获取到拍摄开启触发信号；若是，开启设于所述智能灯具处的摄像头开始工作。

S100拍摄获取学生在答题区域进行作答后的答题图像；所述答题图像包括若干个答题区域分别对应的答题内容；

S200对所述答题图像进行图像识别得到对应的答题内容，根据所述答题内容与预设答案进行比对得到对应的批改结果；

S300向学生显示所述批改结果。

具体的，触发信号包括按键触发信号，语音触发信号，红外触发信号，指纹触发信号，和开机预设时长触发信号，手势触发信号中的任意一种或者多种。示例性的，在智能灯具上设置拍摄开关控制按键，而拍摄开关控制按键与智能灯具的电源开关控制按键是独立的，则当学生在拍摄开关控制按键打开时，摄像头开始工作。或者，在智能灯具上设置红外感测仪，红外感测仪与摄像头远离设置，便于红外感测仪的红外探测范围与摄像头的拍摄范围不重合，则当学生需要使用手指在摄像头下方指向书本进行定位提问时，先在红外感测仪的红外探测范围感测到学生的手部后再传递感测到学生的手部的信号至摄像头，使得摄像头开始工作。触发信号根据学生需求和习惯进行设置，其他的触发情况组合在此不再一一赘述。

现有方法中使用摄像头时是将摄像头固定设置某个固定位置上，按照现有方法中使用摄像头的方式单个摄像头所能检测的范围有限，为了提高总的检测范围则需要在目标区域的多个位置分别布设摄像头。如此，又会增加实施成本。上述摄像头具体可以是可移动设置在智能学习台灯上，即摄像头是可以移动设置目标区域内的。例如，可以将摄像头设置在包括移动组件的智能学习台灯上。如此，摄像头可以通过在智能学习台灯灵活地进行移动或者转动调整自身的拍摄范围，从而可以有效地扩大采集答题图像的区域范围，实现在更大的检测范围中获取更多的答题图像。而本申请实施例中提供的使用摄像头的方式，则是将摄像头可移动设置在智能灯具上，进而可以根据情况，通过智能灯具实时地移动摄像头以获取不同位置的答题图像，从而可以利用一个或少量的摄像头实现对较大范围内的答题图像的获取，降低了实施成本。同时，由于摄像头可以移动，可以根据人体的具体情况调整摄像头与人体的角度和距离，从而可以获取质量更高的答题图像。当然，需要说明的是，上述所列举的智能灯具只是为了更好地说明本申请实施方式，其他方式对此，本申请不作限定。

基于上述实施例，作业完成后智能灯具拍摄获取客观题答案得到对应的非人工批改图像，对主观题答案进行拍摄得到对应的待批改图像，根据主观题的类型进行分类得到非人工批改图像和人工批改图像。示例性的非人工批改图像包括客观题(选择题和判断题)和主观题(如填空题，化学的化学式推导题，生物的基因类型推导题等等)，人工批改图像包括解答题(如数学解答题)和思想题等等。可见，实现了客观题、主观题的电子端答题，快速批阅，以及针对性的习题辅导，无疑能够更好地提高学生的作业完成质量，也就能够提高学生成绩。

进一步地，学生使用的智能灯具与辅导者的智能灯具或者电子设备可直接互联通信，学生使用的智能灯具发出通讯请求至辅导者的智能灯具或者电子设备，进行实时互联的远程交流，便于辅导者能够在线实时对学生完成的习题进行批改。

本发明第六实施例，如图5所示，一种在线实现作业批改的系统包括：

拍摄模块10，用于拍摄获取学生在答题区域进行作答后的答题图像；所述答题图像包括若干个答题区域分别对应的答题内容；

具体的，通过设有摄像头等拍摄模块10的智能灯具进行拍摄获取用户在答题区域进行作答后的内容得到答题图像，可通过摄像头进行拍摄获取答题图像。本发明中的摄像头等拍摄模块10可安装在智能灯具上，包括智能台灯、智能吊灯、智能壁灯等等智能灯具，可将这种智能灯具放置于或者安装在用户进行学习的书桌附近，使智能灯具能够通过智能灯具智能灯具处的摄像头拍摄到在书桌上的书本，拍摄获取到用户在答题区域进行作答后的答题图像。

为了降低计算量，减少对计算资源的占用，具体实施时，摄像头等拍摄模块10开启拍照模式获取单帧的答题图像，而不是现有方法采集的视频流，进行后续具体分析、处理。相较于视频流，对于单帧的答题图像进行后续分析、处理时只要对单独一帧图片进行分析、检测、识别，如此，可以有效地减少计算量、降低计算成本，提高识别速度。

优选的，智能灯具的摄像头并不是开机后时时刻刻处于工作状态，只有在用户需求时，即智能灯具获取到拍摄开启触发信号时，智能灯具的摄像头才开始工作，触发信号包括按键触发信号，语音触发信号，红外触发信号，指纹触发信号，和开机预设时长触发信号，手势触发信号中的任意一种或者多种。这种在用户需求的时候才开启摄像头进行拍摄工作的方式，一是避免非法分子入侵时时刻刻处于拍摄开启状态的摄像头，侵犯用户的隐私权。二是减少摄像头的工作时间，节约电能消耗的同时，延长摄像头的使用寿命。

处理模块20，与所述拍摄模块10连接，用于对所述答题图像进行图像识别得到对应的答题内容，根据所述答题内容与预设答案进行比对得到对应的批改结果；

具体的，智能灯具中可集成有处理模块20，可对答题图像进行识别，需要识别出答题图像中的答题内容，答题内容包括答题标号和图形特征，根据答题标号协助查找到对应的预设答案，然后将图形特征与查找到的预设答案进行比对得到批改结果。此时，便于学生使用自身的智能灯具对自己作答的内容进行批改，不需要学生自己一一查找并比对自身作答是否正确，减少学生自己手动批改的繁琐度。也可将智能灯具拍摄获取的答题图像传递至服务器，使得服务器的处理模块20对答题图像进行识别批改，这样不需要辅导者(如老师，家长等等)对学生作答的内容进行批改，不需要辅导者一一查找并比对学生作答是否正确，减少辅导者自己手动批改的繁琐度。

优选的，答题图像包括答题科目，答题页数，答题题号，这样可以根据科目，页数和题号找到与之相对应的题目的预设答案，然后将学生在答题区域进行作答的答题内容与预设的预设答案进行比对，根据对比结果就能得到相应的批改结果。

显示模块30，与所述处理模块20连接，用于向学生显示所述批改结果。

具体的，当获取到批改结果后告知学生，以便学生及时根据批改结果了解自身在学习上的问题，便于学生尽快根据批改结果进行查漏补缺，提升学习成绩。智能灯具上可以集成设有显示模块30(如显示屏，人机交互界面)，投影模块(如投影灯)。

当智能灯具集成有显示模块30时，通过显示模块30向学生显示批改结果，从而达到向学生告知批改结果的目的；

当智能灯具集成有投影模块时，通过投影模块向学生投影批改结果，从而达到向学生告知批改结果的目的；

也可以是上述投影模块和显示模块30的任意组合进行告知学生批改结果。

在采用屏幕显示批改结果的过程中，遇到一些关键词所引起的特别场景，可以选择投影显示关键词的相关知识；让学生对这部分知识能够有更深刻的认知。统计分析各个用户针对每个批改结果所采用的显示模式，生成一张默认显示模式表，默认显示模式表包括每个批改结果的预设显示模式。本发明可以采用多种方式定义每个批改结果的显示模式，使得每个批改结果的显示模式为最佳；以及使得每个批改结果的显示模式更加符合自身的学习习惯，使得显示模式具有个性化。

本实施例中，在学生完成习题的训练作答后，需要上交并使得老师，家长，同学等辅导者，甚至学生自己了解作答内容是否正确，正确率为多少，从而掌握每个学生的学习情况时，智能灯具的摄像头会采集包括对应指向的题目，针对学生在书本上指定的题目进行作答后拍摄获取答题图像，根据答题图像进行图像识别得到答题内容后，将答题内容与预设答案进行比较批改得到对应的批改结果，然后告知学生批改结果，减少辅导者或者学生自己手动进行批改很多次几乎固定答案的作业，不需要收取作业进行手动批改，减少时间的浪费，实现自动批改学生的作业，及时将批改结果反馈给学生，以便及时查漏补缺的目的，提高作业批改效率是急需解决的问题。

基于前述实施例，本实施例中，所述处理模块20包括：

图像识别单元，用于对所述答题图像进行识别，识别出所述答题图像对应的答题内容；

具体的，对答题图像进行图像识别，将答题图像进行二值化处理，获取其对应的一维矩阵，以便后续对答题图像进行分析时直接对其矩阵进行分析。根据答题图像对应的一维矩阵，分析答题图像的纹理特征，获取答题图像的图形矩阵参数，基于图形矩阵参数对答题图像进行切分，获取答题图像的图形块，对图形块进行图像分割以获取图形块中的图形特征，并对图形特征进行识别，其中图形特征包括汉字，英图形符，符号，图像，形状中的任意一种或多种。

利用图像的纹理特征来进行分析，估算出图像中文字的特征参数，如可体现图像中图形特征的行宽、列宽、文字大小等图形矩阵参数，这样，即可根据不同图像的矩阵获取其中相应的图形矩阵参数，能根据不同图像中文字的不同特性自适应的获取其对应的图形矩阵参数。本实施例中，待识别的答题图像可以是jpg、bmp、png等图像格式，在此不作限定。由于二值化处理后的图像中只包括汉字，英图形符，符号，图像，形状与背景等像素，基于聚类算法对切分后的图形块进行图像分割处理，仅保留切分后的图形块中的图形特征，去除背景像素给识别带来的干扰，根据图形特征与图形库进行比对得到比对结果，将比对结果根据答题图像的排布进行组合得到答题内容。示例性的，假设图形特征为汉字，则仅保留切分后的图形块中的汉字像素，去除背景像素给识别带来的干扰，根据汉字在预置的系统汉字库中进行比对，其中，系统汉字库中预先存储有常用汉字信息，根据比对图像分割后的图形块中的汉字信息与系统汉字库中预先存储的常用汉字信息的相似度来对图形块中的汉字进行识别，也即对答题图像中的文字进行识别得到答题结果。获取到答案内容后将其余对应于答题区域找到的目标答案进行比对，从而根据比对的结果进行确定答题内容是否正确。

批改单元，与所述图像识别单元连接，用于查找所述答题图像对应的目标答案，将所述答题内容与所述目标答案进行比对；

当比对结果为符合时，确定所述答题区域对应的答题内容正确；

当比对结果为不符合时，确定所述答题区域对应的答题内容错误。

本实施例通过对答题图像进行识别得到对应的答题内容后，可以根据答题内容中的答题标号进行匹配查找到对应的题目，答题标号包括答题科目，页数和题号，然后将查找到的题目对应的答案与学生作答后的答题内容进行比较，当该答题区域作答的答题内容与预设答案的相同则认定该答题区域的作答是正确的，否则就是错误的。

示例性的，用户对于人民出版社出版的大学物理第六版中第20页的电磁场的习题内容进行联系作答后，用户在该书本上指向第20页的电磁场内容处拍摄得到包括该内容的答题图像，当查找出来书本为人民出版社出版的大学物理第六版时，对答题图像进行匹配查找得到此为第20页的电磁场区域的题目，根据电磁场区域获取对应的答案作为预设答案，然后将学生作答的答题图像与预设答案进行比较批改得到批改结果。

本发明具有良好的实时互动性，不仅提高学生提交作业的效率，学生还可方便即时查看作业的批改情况以便于更好的学习，老师也可轻松即时的了解到学生作业的情况并对学生作业的意见反馈给学生，为师生的互动式教学提供一个较好的技术平台，此外，能够时随地提交作业，批阅作业，在很大程度上优化教学资源，提高老师批改作业的效率，帮助学生提高学习能力。

而且，当用户在智能灯具的摄像头的拍摄范围内进行做题，拍摄获取答题图像并分析处理得到对应的答题内容后，由智能灯具或者与智能灯具连接的服务器进行批改得到对应的批改结果，将批改结果告知给用户，以便达到智能自主批改作业的目的。智能灯具虽然也能联网通信，但是不能像现有技术中的电子设备那样下载娱乐程序进行娱乐，就像目前的智能冰箱，智能空调一样，虽然能够联网通信控制，但是以后完全不能使用其进行娱乐活动，因此，本技术方案的智能灯具也同理，在用户学习过程中，只要用户没有电子设备，既能够完美的达到电子教学的目的，还能够避免用户使用电子设备进行上网打游戏，看视频等娱乐活动的现象，大大降低了用户玩耍，注意力转移的情况，从而使得用户能够有更多的精力进行学习，提升学习效率。此外，通过投影方式显示批改结果，避免眼睛直视屏幕引起的视力下降的问题，保护用户的眼睛。

基于前述实施例，本实施例中，所述处理模块20包括：

答案获取模块，与所述处理模块20连接，用于获取辅导者上传的解答图像；

所述答案获取模块，与所述处理模块20连接，用于识别所述答题图像得到问题内容，根据所述问题内容从习题库中获取对应的解答内容。

具体的，智能灯具将答题图像上传至辅导者使用的智能灯具或者电子设备中，这样可以选择辅导者根据学生发送的答题图像进行人工解答后得到的解答图像进行批改，也可以直接从网络上或者本地的习题库处中查找得到对应的解答内容。智能灯具可对批改结果进行分析，分析判断出批改结果包括：图片，文字，图形中的哪些答案元素，如果是纯文字内容，则可以选择平面投影(如LED投影或者灯光投影)。如果包括图片内容，图形内容中的任意一种，则可以选择立体投影(如3D投影或者AR投影)。

可通过批改结果中的学科关键词进行学科的匹配，例如，若题目中出现化学式时，可判断出批改结果为化学类别，若题目中出现大量英文时，可判断出批改结果为英语类别；再或者，也可以通过批改结果的题号，或者批改结果所在页的页码，或者批改结果所在页面的位置，匹配出相应的书籍，然后根据此书籍所述的学科类别，确定出批改结果的学科类别。为了使投影的方式更加符合批改结果所属学科的特性，在投影时会自动选择相应的投影方式进行投影。例如，当批改结果所属的学科为英语时，由于英语都是文字型答案，因此用平面投影的方式进行投影能够达到更好的观看效果；而当批改结果所属的学科为几何学时，由于几何图形是立体图形，若是以平面投影方式进行投影，会对学生理解答案造成一定的困难，达不到为学生提供解题的目的；而以三维投影方式进行投影，学生可以从不同角度对投影出来的三维几何图形进行理解，使遇到的问题更加容易解答。

本方案在智能灯具等智能灯具上集成了投影模块，在学生学习遇到困难时，能够及时为学生提供帮助。本方案中，当智能灯具获取到批改结果后，以投影的方式将批改结果投影出来，由于显示屏是直射光，用户使用眼睛直视显示屏，容易产生眼疲劳，导致用户的视力大大受到影响，不利于用眼健康，而投影是反射光，只要亮度适宜，大小适宜，时间长也不会感到眼疲劳，大大缓解了用户长时间学习引起的视力降低，保护用户眼睛。

基于前述实施例，本实施例中，所述处理模块20包括：

批改记录获取模块，用于获取各个辅导者的批改记录；所述批改记录包括批改花费时间，批改正确率，批改次数；

具体的，每次学生请求辅导者进行批改作业时，均对每个辅导者对作业的批改花费时间，批改正确率和批改次数进行记录便于后续选择哪个辅导者的解答结果为标准进行批改。

所述答案获取模块，与所述批改记录获取模块连接，用于获取各个辅导者的批改记录，计算得到每个辅导者的批改能力评估值；获取批改能力评估值大于等于预设阈值的辅导者上传的解答图像。

具体的，批改能力评估值与批改时间成反比，与批改正确率成正比，与批改次数成正比，根据批改花费时间，批改正确率和批改次数进行计算得到对应的批改能力评估值，根据计算结果选择对应的批改能力评估值最高的用户上传的解答图像作为解答内容进行批改用户的答题图像。

根据批改能力评估值选择对应的辅导者上传的解答图像进行比较批改，能够减少学生等待批改结果的时间，保证批改效率的同时，还能够确保批改的结果准确，可靠。

基于前述实施例，本实施例中，还包括：

判断模块，判断智能灯具是否获取到拍摄开启触发信号；

控制模块，与所述判断模块连接，当所述判断模块的判断结果为是时，开启设于所述智能灯具处的摄像头开始工作。

具体的，触发信号包括按键触发信号，语音触发信号，红外触发信号，指纹触发信号，和开机预设时长触发信号，手势触发信号中的任意一种或者多种。示例性的，在智能灯具上设置拍摄开关控制按键，而拍摄开关控制按键与智能灯具的电源开关控制按键是独立的，则当学生在拍摄开关控制按键打开时，摄像头开始工作。或者，在智能灯具上设置红外感测仪，红外感测仪与摄像头远离设置，便于红外感测仪的红外探测范围与摄像头的拍摄范围不重合，则当学生需要使用手指在摄像头下方指向书本进行定位提问时，先在红外感测仪的红外探测范围感测到学生的手部后再传递感测到学生的手部的信号至摄像头，使得摄像头开始工作。触发信号根据学生需求和习惯进行设置，其他的触发情况组合在此不再一一赘述。

现有方法中使用摄像头时是将摄像头固定设置某个固定位置上，按照现有方法中使用摄像头的方式单个摄像头所能检测的范围有限，为了提高总的检测范围则需要在目标区域的多个位置分别布设摄像头。如此，又会增加实施成本。上述摄像头具体可以是可移动设置在智能学习台灯上，即摄像头是可以移动设置目标区域内的。例如，可以将摄像头设置在包括移动组件的智能学习台灯上。如此，摄像头可以通过在智能学习台灯灵活地进行移动或者转动调整自身的拍摄范围，从而可以有效地扩大采集答题图像的区域范围，实现在更大的检测范围中获取更多的答题图像。而本申请实施例中提供的使用摄像头的方式，则是将摄像头可移动设置在智能灯具上，进而可以根据情况，通过智能灯具实时地移动摄像头以获取不同位置的答题图像，从而可以利用一个或少量的摄像头实现对较大范围内的答题图像的获取，降低了实施成本。同时，由于摄像头可以移动，可以根据人体的具体情况调整摄像头与人体的角度和距离，从而可以获取质量更高的答题图像。当然，需要说明的是，上述所列举的智能灯具只是为了更好地说明本申请实施方式，其他方式对此，本申请不作限定。

基于上述实施例，作业完成后智能灯具拍摄获取客观题答案得到对应的非人工批改图像，对主观题答案进行拍摄得到对应的待批改图像，根据主观题的类型进行分类得到非人工批改图像和人工批改图像。示例性的非人工批改图像包括客观题(选择题和判断题)和主观题(如填空题，化学的化学式推导题，生物的基因类型推导题等等)，人工批改图像包括解答题(如数学解答题)和思想题等等。可见，实现了客观题、主观题的电子端答题，快速批阅，以及针对性的习题辅导，无疑能够更好地提高学生的作业完成质量，也就能够提高学生成绩。

进一步地，学生使用的智能灯具与辅导者的智能灯具或者电子设备可直接互联通信，学生使用的智能灯具发出通讯请求至辅导者的智能灯具或者电子设备，进行实时互联的远程交流，便于辅导者能够在线实时对学生完成的习题进行批改。

基于上述实施例，拍摄模块10和显示模块30设于智能灯具，处理模块20可以只设于智能灯具，也可以只设于与智能灯具连接的服务器，还可以分设与智能灯具和与智能灯具连接的服务器。判断模块和控制模块设于智能灯具，批改记录获取模块和答案获取模块课可以只设于智能灯具，也可以只设于与智能灯具连接的服务器，还可以分设与智能灯具和与智能灯具连接的服务器。根据实际需求进行设置，再次不做限定。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种在线实现作业批改的方法，其特征在于，包括步骤：

拍摄获取学生在答题区域进行作答后的答题图像；所述答题图像包括若干个答题区域分别对应的答题内容；

对所述答题图像进行图像识别得到对应的答题内容，根据所述答题内容与预设答案进行比对得到对应的批改结果；所述预设答案包括辅导者上传的解答图像，或者识别所述答题图像得到问题内容，根据所述问题内容从习题库中获取对应的解答内容；

所述对所述答题图像进行图像识别得到对应的答题内容包括：

将答题图像进行二值化处理获取其对应的一维矩阵；

根据答题图像对应的一维矩阵，分析答题图像的纹理特征，获取答题图像的图形矩阵参数；

基于图形矩阵参数对答题图像进行切分，获取答题图像的图形块；

基于聚类算法对切分后的图形块进行图像分割处理，保留切分后的图形块中的图形特征；

根据图形特征与图形库进行比对得到比对结果，将比对结果根据答题图像的排布进行组合得到答题内容；

向学生显示所述批改结果。

2.根据权利要求1所述的在线实现作业批改的方法，其特征在于，所述对所述答题图像进行图像识别得到对应的答题内容，根据所述答题内容与预设答案进行比对得到对应的批改结果具体包括步骤：

查找所述答题图像对应的目标答案，将所述答题内容与所述目标答案进行比对；

当比对结果为符合时，确定所述答题区域对应的答题内容正确；

当比对结果为不符合时，确定所述答题区域对应的答题内容错误。

3.根据权利要求1所述的在线实现作业批改的方法，其特征在于，获取辅导者上传的解答图像具体包括：

获取各个辅导者的批改记录；所述批改记录包括批改花费时间，批改正确率，批改次数；

获取批改能力评估值大于等于预设阈值的辅导者上传的解答图像。

4.根据权利要求1-3任一项所述的在线实现作业批改的方法，其特征在于，还包括：

判断智能灯具是否获取到拍摄开启触发信号；若是，开启设于所述智能灯具处的摄像头开始工作。

5.一种在线实现作业批改的系统，其特征在于，包括：

拍摄模块，用于拍摄获取学生在答题区域进行作答后的答题图像；所述答题图像包括若干个答题区域分别对应的答题内容；

处理模块，与所述拍摄模块连接，用于对所述答题图像进行图像识别得到对应的答题内容，根据所述答题内容与预设答案进行比对得到对应的批改结果；所述预设答案包括辅导者上传的解答图像，或者识别所述答题图像得到问题内容，根据所述问题内容从习题库中获取对应的解答内容；

所述处理模块包括：

图像识别单元，用于将答题图像进行二值化处理获取其对应的一维矩阵；根据答题图像对应的一维矩阵，分析答题图像的纹理特征，获取答题图像的图形矩阵参数；基于图形矩阵参数对答题图像进行切分，获取答题图像的图形块；基于聚类算法对切分后的图形块进行图像分割处理，保留切分后的图形块中的图形特征；根据图形特征与图形库进行比对得到比对结果，将比对结果根据答题图像的排布进行组合得到答题内容；

显示模块，与所述处理模块连接，用于向学生显示所述批改结果。

6.根据权利要求5所述的在线实现作业批改的系统，其特征在于，所述处理模块包括：

批改单元，与所述图像识别单元连接，用于查找所述答题图像对应的目标答案，将所述答题内容与所述目标答案进行比对；当比对结果为符合时，确定所述答题区域对应的答题内容正确；当比对结果为不符合时，确定所述答题区域对应的答题内容错误。

7.根据权利要求5所述的在线实现作业批改的系统，其特征在于，还包括：

批改记录获取模块，用于获取各个辅导者的批改记录；所述批改记录包括批改花费时间，批改正确率，批改次数；

答案获取模块，与所述批改记录获取模块连接，用于获取各个辅导者的批改记录，计算得到每个辅导者的批改能力评估值；获取批改能力评估值大于等于预设阈值的辅导者上传的解答图像。

8.根据权利要求5-7任一项所述的在线实现作业批改的系统，其特征在于，还包括：

判断模块，判断智能灯具是否获取到拍摄开启触发信号；

控制模块，与所述判断模块连接，当所述判断模块的判断结果为是时，开启设于所述智能灯具处的摄像头开始工作。

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