CN110738114A - 一种用于在线教育的学员身份安全验证系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于在线教育的学员身份安全验证系统，即利用学员的声纹特征和人脸特征等生物特征识别技术进行学员身份的验证确认。该系统具有非接触方式人体身份识别，数据保存方便，不易伪造且数据唯一的特点；同时在无人监督的情况下，特别是利用互联网开展在线远程学习和考试的环境下，能够准确识别确认学员身份，保证完成学习和考试活动的人是学员本人。保证了学员学习和考试的真实性、有效性、完整性，并能够将学习时长精准的与学员本人关联；学员在使用本发明所述系统进行学习和考试时，其身份验证一直贯穿于学习和考试整个过程，并形成学员学习和考试验证记录，充分保证了学员本人学习证据和考试结果的权威性。

Description

一种用于在线教育的学员身份安全验证系统

技术领域

本发明涉及互联网智能控制领域，特别是涉及一种用于在线教育培训和考试管理系统的学员身份验证系统。

背景技术

当前考场考生验证技术一般都采用凭身份证、准考证等证卡，在考场入考处进行人工比对验证的方式进行身份验证。这种验证技术依赖于人工进行核查比对，由于每个人评价标准不一致、宽严条件个性化、证卡伪造等导致替考、代考等违法事件层出不穷。对考生的身份验证，一直以来都是通过目视识别完成，所有考场基于对于考生及其准考证照片对比的工作均由监考老师凭人工肉眼逐张判别，但监考老师大多数从未受到过专业的人脸识别训练，而且人的处理速度极其有限，精神是否集中也会对判别结果造成影响；而随着时间的推移或借助于当今医学的整容技术，人的相貌可能会发生很大的改变。单靠人工辨别的方式根本无法在短时间内完成大量考生的对比判别，也很容易会出现错判、漏判或其他人为的因素的干扰。不少地区纷纷出台通过智能设备提升考场作弊防控系统，通过高科技生物识别技术，采用人脸识别与身份证核验相结合的方式增加监考力量。基于第二代居民身份证的人证合一核验系统作为考场必须配备的身份核验设备，发挥着不可替代的重要作用。

另外，在利用互联网开展远程学习的环境下，当前一般是采用帐号密码登录、手机动态码验证、学习过程中要求答题等方式强制学习者学习和保证学习完整性，学习者则可以通过告知帐号密码、授权使用手机等方式请他人代替学习，不能保证学员本人完成规定学习任务的目的。

发明内容

本发明的目的是为解决上述现有技术的不足而提供一种用于在线教育的学员身份安全验证系统。

本发明的技术是通过以下技术方案实现的：一种用于在线教育的学员身份安全验证系统，设置于用于学习培训和考试的场所，包括：

用于学员人脸信息、声纹信息采集的生物特征的信息采集装置；用以验证学员身份的身份验证装置；用以监控考试考场纪律的考试监控装置；用以保证学员本人学习的学习控制装置；其中：

所述生物特征信息采集装置，由生物特征识别装置和与之相连的计算机软件模块实现：计算机软件控制并接收生物特征识别装置采集的每个学员声纹和人脸信息，并进行识别，形成每位学员的生物特征数据模型，存储于计算机权限应用及信息存储服务器；其中，生物特征识别装置至少包括人脸识别装置与声纹识别装置；

所述身份验证装置在学员登录时采集学员的生物特征信息，并将采集学员的生物特征信息与其预留在权限应用及信息存储服务器的生物特征数据模型信息进行对比，验证学员登录身份的是否为本人；

所述考试监控装置在用户通过登录鉴权验证后，对用户的考试过程进行摄像监控，监控方式具体包括：A、考试前进行生物特征身份识别验证，验证通过方可进行考试；B、考试整个过程中每隔预定时间间隔进行静默拍照，进行生物特征识别验证；C、交卷时再次对学员进行生物特征身份识别验证；D、对没有通过生物特征识别验证的学员进行记录，生成报警信息并报警；

所述学习控制装置在学员通过登录鉴权验证后，对用户的学习过程进行监控，监控方式具体包括：1、学习课程前进行生物特征身份识别验证，验证通过方可进行学习； 2、学习过程中每隔预定时间间隔进行学员生物特征身份验证，通过验证，承认并记录学员本次学习学时，没有通过验证的学习时长不被承认；3、某课程学完后再次进行生物特征识别验证；4、对学员生物特征验证失败的进行提醒并记录；

此外，还包括：权限应用及信息存储服务器：提供用户所有的操作功能、交互界面以及数据存储，包含：用户授权管理、生物特征采集、生物特征建模、生物特征识别，学习控制以及考试控制程序，用户一切的操作和管理都在此完成；

所述场所中的每一学员终端处设置声纹识别装置、人脸识别装置与学习设备。

其中，声纹识别装置为8位动态口令密码验证装置与相应软件，所述人脸识别装置为采集人脸信息的摄像机及配套软件。

其中，还包括警报装置，连接所述权限应用及信息存储服务器，在学员学习或考试过程中，若人脸信息或声纹信息验证失败，所述权限应用及信息存储服务器监控程序发出警报信号；其中，所述警报信号为光声信号，声音信号中至少包括人脸信息或声纹信息验证失败的人脸识别装置和声纹识别装置对应终端的终端号。

其中，每一终端处对应设置用于保证本人的学习和考试的学习设备，所述学习设备连接考试监控装置和学习控制装置，根据用户选择切换考试或学习的模式。

其中，权限应用及信息存储服务器包括特征采集装置、特征建模装置及特征识别装置；所述特征采集装置连接登录验证装置、每一人脸识别装置和声纹识别装置，用于接收输入的人脸信息和声纹信息并进行存储；所述特征建模装置连接特征采集装置，用于对特征采集装置采集的人脸信息和声纹信息进行建模处理，提取特征信息并存储；所述特征识别装置连接特征建模装置，用于实时接收学员通过登录验证装置、人脸识别装置和声纹识别装置采集的信息，并与存储的预留特征信息进行比对分析。

区别于现有技术，本发明的用于学习和考试的培训考试管理系统的利用学员生物特征识别的人脸及声纹识别技术，具有数据保存方便，不易伪造且数据唯一的特点；同时在无人监督的情况下，能够准确识别学员本人，保证学员是其本人，能够保证学习的真实性、有效性；将学习时长精准的和本人关联。使用本发明的系统进行学习考试时，身份验证和识别一直贯穿于学习和考试整个过程，学习和考试记录加强身份验证，保证了充分的学习证据和考试结果的权威性。

附图说明

图1是本发明提供的一种用于在线教育的学员身份安全验证系统的结构示意图。

图2是本发明提供的一种用于在线教育的学员身份安全验证系统的工作逻辑示意图。

图3是本发明提供的一种用于在线教育的学员身份安全验证系统的软件模块集成关系图。

图4是本发明提供的一种用于在线教育的学员身份安全验证系统的登录验证装置的软件设计示意图。

图5是本发明提供的一种用于在线教育的学员身份安全验证系统的学习控制装置的软件设计示意图。

图6是本发明提供的一种用于在线教育的学员身份安全验证系统的考试监控装置的软件设计示意图。

图7是本发明提供的一种用于在线教育的学员身份安全验证系统的生物特征信息采集装置的软件设计示意图。

图8是本发明提供的一种用于在线教育的学员身份安全验证系统的权限应用及信息存储服务器的软件设计示意图。

具体实施方式

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

其次，本发明利用示意图进行详细描述，在详述本发明实例时，为便于说明，示意图只是实例，其在此不应限制本发明保护的范围。

参阅图1，图1是本发明提供的一种用于在线教育的学员身份安全验证系统，包括：

用以验证登录权限的登录验证装置1，用以监控考试考场纪律的考试监控装置2及用以保证学员本人学习的学习控制装置3。

登录验证装置1为学员身份登录验证装置，其连通声纹和人脸识别设备，通过有线或无线连接的方式连接到生物特征采集模块，将识别设备采集的声纹、人脸信息传递给生物特征建模、生物特征识别模块，由生物特征识别模块进行登录权限的验证，并返回验证结果，其软件设计如图4所示。

学习控制装置3由计算机软件模块实现，其软件设计如图5所示。学习控制装置3用于对用户的学习过程进行监控，监控方法包含：1、学习课程前进行生物特征身份识别验证，验证通过方可进行学习； 2、学习过程中每隔若干分钟（参数可设置）便随机进行生物特征身份识别，识别时通过记录本次学时时长，识别不通过时本次截止到上次验证通过的这段学习时长不被记录；3、某课程学完后再次进行生物特征识别验证；4、对生物特征识别验证不通过的进行提醒并记录。

所述考试监控装置2，由计算机软件模块实现，其软件设计如图6所示。考试监控装置2用于对用户的考试过程进行监控，监控方法为：1、考试前进行生物特征身份识别验证，验证通过方可进行考试； 2、考试整个过程中每隔若干分钟（参数可设置）进行静默生物特征识别验证； 3、交卷时再次进行生物特征身份识别验证； 4、对生物特征识别验证不通过的进行记录，并生成预警信息进行预警。

生物特征信息采集装置41，通过电脑端或移动设备的摄像头和麦克风采集学员的声纹和人脸信息，并将这些信息发送至生物特征建模装置，从而形成每位学员的生物特征数据模型，存储于权限信息存储服务器，其设计如图7所示。

所述权限应用及信息存储服务器5：它部署了一套计算机软件系统，该系统提供用户所有的操作功能、交互界面以及数据存储，主要包含：用户授权管理、生物特征采集、生物特征建模、生物特征识别，学习控制以及考试控制程序等，用户一切的操作和管理都在此完成，其设计如图8所示。

登录验证装置1是编程实现的计算机软件，通过有线或无线连接的方式连接至一权限应用及信息存储服务器4，调用其中的生物特征采集、生物特征识别服务功能，对人脸识别装置11和声纹识别装置12采集输入的声纹和人脸信息进行登录权限验证；

当由登录验证装置1通过了用户登录鉴权验证后，考试监控装置2和学习控制装置3才可用。考试监控装置2对学员的考试过程轮询（频率可以设置间隔时间）监控，学习控制装置3对学员的身份进行轮询验证；

场所中的每一终端处设置人脸识别装置11和声纹识别装置12；它们连接到特征采集装置41，负责对人脸信息与声纹信息进行采集。

其中，声纹识别装置12为8位动态口令密码验证装置，人脸识别装置11为采集人脸信息的摄像机。

其中，还包括警报装置5，连接权限应用及信息存储服务器4，在考试或学习过程中，若人脸信息或声纹信息验证失败，权限应用及信息存储服务器4控制警报装置5发出警报信号；其中，警报信号为光声信号，声音信号中至少包括人脸信息或声纹信息验证失败的人脸识别装置11和声纹识别装置12对应终端的终端号。

其中，每一终端处对应设置用于考试及学习的学习设备6，学习设备6连接考试监控装置2和学习控制装置3，根据用户选择切换考试或学习模式。

其中，权限应用及信息存储服务器4中包括生物特征采集装置41、生物特征建模装置42与生物特征识别装置43。

特征采集装置41是编程实现的计算机软件，提供生物特征采集功能，它连接每个人脸识别装置11和声纹识别装置12，用于接收输入的人脸信息和声纹信息并进行存储；

特征建模装置42是编程实现的计算机软件，连接特征采集装置41，用于对特征采集装置41采集的人脸信息和声纹信息进行建模处理，提取特征信息并存储；

特征识别装置43是编程实现的计算机软件连接特征建模装置42，用于将每一人脸识别装置11和声纹识别装置采集的人脸和声纹信息构建成生物特征模型，并与存储的预留生物特征模型信息进行比对分析，返回对比验证结果。

在登录鉴权验证通过后，用户可以选择学习活动或者考试活动。

当指定活动为考试时，启动考试监控装置2，考试监控装置2连接每一终端的学习设备6与特征采集装置41，而特征采集装置41连接着人脸识别装置11与声纹识别装置12。考试开始时，该考试监控装置2向每一学习设备6发送打开预先存储的试卷的指令。学习设备6打开考试试卷，以进行考试。在考试过程中，考试监控装置2定时向人脸识别装置11、声纹识别装置12发送采集指令，人脸识别装置11、声纹识别装置12按照采集指令，其中人脸识别装置11通过摄像头采集考试的人脸信息，声纹识别装置12提示考生开始声纹识别，并开启麦克风采集对应考生的声纹信息。优选的，声纹识别装置12为8位动态口令密码验证装置。在考试监控装置2发送指令控制声纹识别装置12进行声纹识别时，向学习设备6发送8位动态数字密码，学习设备6的指定位置上显示8位动态数字密码，考生读取8位动态数字密码，通过麦克风采集，实现声纹的采集。

当指定活动为学习时，启动学习控制装置3，学习控制装置3连接每一终端的学习设备6与特征采集装置41，而特征采集装置41连接着人脸识别装置11与声纹识别装置12。学习者开始学习时，学习控制装置3控制学习设备6在显示界面上显示可学习的视频、音频或文件图标。通过点击图标，可开启视频、音频或文件进行学习。在学习过程中，也是由学习控制装置3对生物特征的采集以及采集的频度进行控制，采集的流程参照考试活动过程。

人脸图像和声纹采集完成后，发送至生物特征建模装置42。权限应用及信息存储服务器4中预先存储了作为比对标准的每个考生及学员的人脸图像信息及声纹信息。预存的人脸图像信息及声纹信息是需要提前采集，预留生物特征采集的过程如下：权限应用及信息存储服务器4的特征采集装置41接收人脸图像信息及声纹信息并发送到生物特征建模装置42进行建模并存储；其中对人脸图像进行处理，生成人脸特征码进行存储，对于预先采集的声纹信息，生成声学HMM进行存储。当后续在考试或学习的过程中，权限应用及信息存储服务器4的生物特征识别装置43将经过特征采集装置41采集、特征建模装置42建模的生物模型与预留的生物特征模型进行对比，确认是否为本人。对比方法为：对实时采集的人脸图像进行二进制码比对，对实时采集的声纹进行HMM序列对比。

根据对比结果，若无法匹配，权限应用及信息存储服务器4控制警报装置5发出警报信号，警报信号的音量可进行音量调节，或者推送到监控屏幕和耳机，警报信号中至少有包含验证失败的终端号的声音信号。

通过本发明的系统，能够对应考试、集中学习等多种不同的场景，且实现了无人现场监督，在考试和集中学习过程中，通过显示装置为学员提供考试、学习内容，无需组织成员亲自到场，做到了远程监督，节省了考试及集中学习的人力资源，提高效率。

区别于现有技术，本发明的用于学习和考试的学员身份验证系统利用生物特征识别的人脸及声纹识别技术，具有非接触方式人体身份识别，数据保存方便，不易伪造且数据唯一的特点；同时在无人监督的情况下，特别是在利用互联网开展远程考试和学习的环境下，能够准确识别学员身份，保证完成考试和学习活动的人是学员本人；进而保证了考试和学习的有效性、完整性，将学习时长精准的和本人关联。使用本发明的系统进行学习或考试时，学员身份验证一直贯穿于学习和考试的整个过程，保证了学员的学习证据和考试结果的权威性。

本发明虽然已以较佳实例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (5)

1.一种用于在线教育的学员身份安全验证系统，设置于学员学习培训或考试的场所，其特征在于，包括：

用于学员人脸信息、声纹信息采集的生物特征的信息采集装置；用以验证学员身份的身份验证装置；用以监控考试考场纪律的考试监控装置；用以保证学员本人学习的学习控制装置；其中：

所述生物特征信息采集装置，由生物特征识别装置和与之相连的计算机软件模块实现：计算机软件控制并接收生物特征识别装置采集的每个学员声纹和人脸信息，并进行识别，形成每位学员的生物特征数据模型，存储于计算机权限应用及信息存储服务器；其中，生物特征识别装置至少包括人脸识别装置与声纹识别装置；

所述身份验证装置在学员登录时采集学员的生物特征信息，并将采集学员的生物特征信息与其预留在权限应用及信息存储服务器的生物特征数据模型信息进行对比，验证学员登录身份的是否为本人；

所述考试监控装置在用户通过登录鉴权验证后，对用户的考试过程进行摄像监控，监控方式具体包括：A、考试前进行生物特征身份识别验证，验证通过方可进行考试；B、考试整个过程中每隔预定时间间隔进行静默拍照，进行生物特征识别验证；C、交卷时再次对学员进行生物特征身份识别验证；D、对没有通过生物特征识别验证的学员进行记录，生成报警信息并报警；

所述学习控制装置在学员通过登录鉴权验证后，对用户的学习过程进行监控，监控方式具体包括：1、学习课程前进行生物特征身份识别验证，验证通过方可进行学习； 2、学习过程中每隔预定时间间隔进行学员生物特征身份验证，通过验证，承认并记录学员本次学习学时，没有通过验证的学习时长不被承认；3、某课程学完后再次进行生物特征识别验证；4、对学员生物特征验证失败的进行提醒并记录；

此外，还包括：权限应用及信息存储服务器：提供用户所有的操作功能、交互界面以及数据存储，包含：用户授权管理、生物特征采集、生物特征建模、生物特征识别，学习控制以及考试控制程序，用户一切的操作和管理都在此完成；

所述场所中的每一学员终端处设置声纹识别装置、人脸识别装置与学习设备。

2.根据权利要求1所述的用于在线教育的学员身份安全验证系统，其特征在于，所述声纹识别装置为8位动态口令密码验证装置与相应软件，所述人脸识别装置为采集人脸信息的摄像机及配套软件。

3.根据权利要求1所述的用于在线教育的学员身份安全验证系统，其特征在于，还包括警报装置，连接所述权限应用及信息存储服务器，在学员学习或考试过程中，若人脸信息或声纹信息验证失败，所述权限应用及信息存储服务器监控程序发出警报信号；其中，所述警报信号为光声信号，声音信号中至少包括人脸信息或声纹信息验证失败的人脸识别装置和声纹识别装置对应终端的终端号。

4.根据权利要求1所述的用于在线教育的学员身份安全验证系统，其特征在于，每一终端处对应设置用于保证本人的学习和考试的学习设备，所述学习设备连接考试监控装置和学习控制装置，根据用户选择切换考试或学习的模式。

5.根据权利要求1所述的用于在线教育的学员身份安全验证系统，其特征在于，所述权限应用及信息存储服务器包括特征采集装置、特征建模装置及特征识别装置；所述特征采集装置连接登录验证装置、每一人脸识别装置和声纹识别装置，用于接收输入的人脸信息和声纹信息并进行存储；所述特征建模装置连接特征采集装置，用于对特征采集装置采集的人脸信息和声纹信息进行建模处理，提取特征信息并存储；所述特征识别装置连接特征建模装置，用于实时接收学员通过登录验证装置、人脸识别装置和声纹识别装置采集的信息，并与存储的预留特征信息进行比对分析。

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