CN110766574B - 一种远程教学系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种远程教学系统及方法，该系统包括：图片采集装置、图片存储装置和图片批改装置；图片采集装置：用于采集目标对象的作画过程的图像，根据目标对象的作画速率调节采集频率，获取目标对象的整个作画过程的多幅图像；图片存储装置：用于存储采集到的目标对象的图片，并将所述的图片传送至批改端；图片批改装置：用于对图片采集装置采集到的多幅图像进行批改，并将批改信息标注到相应的批改位置。本发明提供一种便于学生端与教师端交流的系统，更加方便学生作画过程中重点信息的采集、传送以及教师端对采集到的图片进行各种形式的批注，提高教学效果，便于教师对于学生的实时指导。

Description

一种远程教学系统及方法

技术领域

本发明涉及图像处理领域，具体涉及一种远程教学系统及方法。

背景技术

随着科学技术的快速发展，网络在人们的日常生活中越来越普及，与此同时，越来越先进的电子设备也加入了人们日常生活，方便高效的网络在线教学也很受人们青睐。

网络在线绘画教学就是网络在线教学的一类，学员可以将自己的作画过程通过摄像设备来拍摄图像，方便老师通过网络指导整个绘画过程，目前，在网络在线绘画教学领域，主要是在线展示，而且现有的摄像设备也并不能精确捕捉学生作画过程中的有效信息，老师也不能对学生的作画过程进行精确批改和指导，导致老师和学生远程互动效果不佳，教学效果有待提高。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的在网络在线绘画教学情况下，无法精确捕捉学生作画过程中重要作画图像的缺陷，从而提供一种远程教学系统及方法。

有鉴于此，本发明提供一种远程教学系统及方法，包括：图片采集装置，用于采集目标对象的作画过程的图像，根据目标对象的作画速率调节采集频率，获取目标对象的整个作画过程的多幅图像；图片批改装置，用于对所述图片采集装置采集到的多幅图像进行批改，并将批改信息标注到相应的批改位置。

可选地，在一实施例中，该系统还包括：图像存储装置，接收图片采集装置发送的采集到的多幅图像并进行存储，和/或接收图片批改装置发送的具有批改信息和批改位置的多幅图像。

可选地，在一实施例中，所述的图片采集装置包括：摄像头，按照预设的采样频率采集目标对象的作画过程的图像，按照预设的间隔采集目标对象作画过程的图像，分别为第一图片与第二图片；计算单元，通过两张图片的区别得到作画面积，由作画面积与采集时间间隔的比值得到作画速率；比较单元，用于比较作画速率和预设标准作画速率；频率调节单元，用于当作画速率和预设标准作画速率不同时，提高或者降低所述预设采样频率；传输单元，用于按照预设的采样频率采集目标对象的作画过程的图像发送给图像存储装置。

可选地，在一实施例中，所述的计算单元包括：时间获取子单元，获取第一图片和第二图片采集的间隔时间；像素点提取子单元，分别提取第一图片和第二图片中的像素点；不同像素点计算子单元，计算第一图片和第二图片中不同的像素点；作画速度生成子单元，根据所述不同的像素点的面积和所述间隔时间计算作画速度。

可选地，在一实施例中，所述的图片存储装置包括：存储采集到的目标对象的图片，并将所述的图片传送至批改端。

可选地，在一实施例中，所述的图片批改装置包括：接收图片单元，用于接收图片采集装置采集到的图片；批改标注单元，用于对接收到的图片基于图片位置和作画情况生成带有位置标记的批注信息；传送单元，用于将图片上的每个标注信息及其对应的标注位置发送至图片存储装置。

可选地，在一实施例中，所述的带有位置标记的批注信息包括语音形式、文字形式。

可选地，在一实施例中，所述的带有位置标记的批注信息还包括：将所述批注信息生成图标，将所述批注信息在所述标注位置上进行展示，接收到拖动信号后使得所述图标随所述拖动信号移动。

可选地，在一实施例中，该系统还包括：图像采集装置设置在画板的上方，用于对作画区域进行拍摄；

批改显示装置，设置在学员客户端，用于显示具有批改信息的多幅图像。

相应地，本发明还提供一种远程教学方法，包括：通过图片采集装置，系统根据作画速率自动调节采样频率，采集目标对象的图片；通过图片存储装置，可存储采集到目标对象的图片、批改完的图片以及批改后图片上的批注信息；通过图片批改装置，对采集到的图片进行各种形式的批注。

本发明所提供的一种远程教学系统及方法，通过学生作画端的摄像设备采集作画过程中的图像，计算作画速率，把计算得到的作画速率和预设标准速率比较，根据比较结果相应地提高或者降低采样频率，调节采集作画端图像的时间间隔，并把采集到的图像传送至批改端，同时，当批改端接收到采集端采集到的目标对象的图像后，教师会通过批改端确定目标图片，批改端基于图片位置和作画情况生成带有位置标记的批注信息，批注信息有语音、文字多种形式，将批注信息在标注位置上进行展示并生成图标，接收到拖动信号后使得图标随拖动信号移动。本发明所提供的系统很好的把采集图像装置与图片批改装置两个部分结合起来，解决了在现有技术下的网络在线教学系统中存在教师端与学生端远程教学互动效果不佳的问题，避免了在远程沟通中，教师端无法精确捕捉学生作画过程中有效信息以及教师端无法对学生作画过程进行精确批改的问题，提高了在美术教学领域中教师与学生的沟通效率，使教师可以对于学生的作画过程进行更精确、更有效的指导。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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。

图1为本发明实施例中一种远程教学系统中的原理框图；

图2为本发明实施例中一种远程教学系统的另一个原理框图；

图3为本发明实施例中一种远程教学系统提供的图片采集装置的原理框图；

图4是本发明一种实施例提供的图片采集装置中计算单元的原理框图；

图5是本发明一种实施例中一种远程教学系统提供的图片批改装置的原理框图；

图6是本发明实施例中一种远程教学方法提供的一种流程图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例

本实施例提供一种远程教学系统，用于网络在线绘画教学领域，为身处不同地区的教师和学生提供了一种更方便的交流方式。该系统包括图片采集装置和图片批改装置，图片采集装置位于学生作画端，包括摄像设备、控制设备以及传输设备，摄像设备用于网络绘画在线教学中对学生的作画过程采集，摄像设备间隔采集目标对象(学生作画过程)的图像，得到第一图片和第二图片，控制设备获得摄像设备采集的第一图片和第二图片，对两张图片进行像素级别的识别，根据两张图片区别得到作画面积，继而得到作画速率，根据得到的作画速率与预设标准速率的比较，控制设备会控制摄像设备采样频率的大小，调节拍照的时间间隔。图片采集装置将采集到的而学生作画过程中的图像发送至图片批改装置，批改端对接收到的图片基于图片位置和作画情况生成带有位置标记的批注信息，批注信息还可以在标注位置上生成图标进行展示，当接收到拖动信号后，图标可随拖动信号进行移动，批改端将带有标注信息及其对应的标注位置的图像发送至图片存储装置，至此，构成了一个完整的远程教学系统。在本实施例中，图片采集装置、图片存储装置和图片批改装置之间的通信方式可以是有线传输，比如可以在图片采集装置、图片存储装置和图片批改装置上设置串口和/或网口，继而通过串口通信传输或者是通过网口传输信号，也可以是无线传输，比如可以分别在图片采集装置、图片存储装置和图片批改装置上安装无线通讯模块，例如，蓝牙模块，Wi-Fi模块，通过设定的无线通讯协议，把通讯信号在图片采集装置、图片存储装置和图片批改装置之间无线传输。

如图1所示，该远程教学系统10，应用于网络在线绘画教学领域，包括图片采集装置100和图片批改装置110，图片采集装置100用于采集目标对象的作画过程的图像，根据目标对象的作画速率调节采集频率，获取目标对象的整个作画过程的多幅图像；图片采集装置可以是设置在学生端的采集终端如具有控制功能的摄像头，或者是学生用的手机客户端。图片批改装置110用于对所述图片采集装置100采集到的多幅图像进行批改，并将批改信息标注到相应的批改位置。图片批改装置110可以是教师用的专用手持设备，也可以是教师用的手机客户端。

如图2所示，作为其他的实施方案，该远程教学系统，还可以包括图片存储装置120，用于接收图片采集装置100发送的采集到的多幅图像并进行存储，和/或接收图片批改装置110发送的具有批改信息和批改位置的多幅图像。图片存储装置120可以是设置在后台服务器端的存储设备，将图片采集装置100采集到的图片进行后台的存储，需要时提供给用户。此外，图片批改装置110批改后的图片，也可以远程存储到该图片存储装置120中，根据需要反馈给用户。

本发明提供的上述对图片进行处理的一种远程教学系统，通过学生作画端的摄像设备实时监控学生的作画过程并间隔采集图像，计算作画速率，把计算得到的作画速率和预设标准速率比较，根据比较结果相应地提高或者降低采样频率，调节采集作画端图像的时间间隔，并把采集到的图像传送至批改端，同时，当批改端接收到采集端采集到的目标对象的图像后，教师会通过批改端确定目标图片，批改端基于图片位置和作画情况生成带有位置标记的批注信息，将批注信息在标注位置上进行展示并生成图标，接收到拖动信号后使得图标随拖动信号移动，解决了如何高效的提取作画过程中有效图像的问题以及对采集到的图片进行实时准确批改的问题，使教师可以对于学生的作画过程进行更精确、更有效的指导，方便了在网络绘画教学过程中教师与学生的互动。

如图3所示，该远程教学系统中的图片采集装置主要包括：

摄像设备31，可以是单独的摄像头，也可以是和控制设备连接在一起的摄像设备，用于间隔获取目标对象的图像，在具体的实施例中，摄像设备31按照预设的采集频率拍摄目标对象的多张图像，学生在作画过程中，图片采集装置100通过设置在学生作画端(画板)上方的摄像设备31进行间隔的图像采集。

计算作画速率单元32，比较采集到的相邻两张图片像素点的区别，计算出实时作画速率；在本实施例中，摄像设备31采集到第一图片与第二图片之后，本单元会对两张图片进行像素点级的识别，对图片上的每一个像素点进行提取和区分，两张图片上像素点的区别总面积就是作画总面积，获取第一图片和第二图片采集的间隔时间，根据如下的计算公式即可得到作画速率：

其中，S是作画端在一个时间间隔中完成图像的面积，t是采集图像时间间隔的具体数值，v是根据公式计算出的作画速率。

比较单元33，判断计算出的作画速率是否大于预设标准速率；在具体的实施例中，得到实时的作画速率之后，本单元会将作画速率和预设标准速率进行比较，根据比较的结果进行相应的采样频率的调节。

频率调节单元34，在上一单元内，进行比较后根据实际情况会得到不同的比较结果，如果作画速率大于预设标准速率，说明目标对象完成一幅画需要的时间比预估的时间短，所以我们需要使摄像设备31的采样频率变高，在短时间内采集更多的图片，以免遗漏掉重要的作画信息图像，即首先计算作画速度与标准速度的比值，根据计算出的比值按比例提高采样频率的频率值；如果作画速率小于预设标准速率，说明目标对象完成一幅画需要的时间比预估的时间长，所以我们需要使摄像设备31的采样频率变低，采集较少的图片，避免采集过多的无效图片，占用过多的服务器内存空间，即计算作画速度与标准速度的比值，根据计算出的比值按比例提高采样频率的频率值。

传输单元35，用于将采集到的图片传送至图片存储装置和/或图片批改装置，此步骤是为了将作画的过程图像发送给后台服务器和/或教师端，便于存储作画过程的图像和/或老师对作画过程进行批改。

如图4所示，该远程教学系统的图片采集装置中的计算单元包括：

时间获取子单元41，用于获取采集图像的间隔时间，详细实施内容可参见上述方法实施例的计算作画速率单元32的相关描述；

像素点提取子单元42，用于提取第一图片和第二图片的各个像素点，详细实施内容可参见上述方法实施例的计算作画速率单元32的相关描述；

不同像素点计算子单元43，用于区分已经提取到的两张图片的像素点，识别出不同的像素点，详细实施内容可参见上述方法实施例的计算作画速率单元32的相关描述；

作画速度生成子单元44，用于计算得到作画速率，详细实施内容可参见上述方法实施例的计算作画速率单元32的相关描述。

本发明提供的上述图片采集装置，解决了如何高效采集更多的有效图片的问题，简化了采集作画过程中有效信息的方式，降低了采集无效图片的概率。

如图5所示，该远程教学系统中的图片批改装置，可以是教师用的手持终端或者教师用的手机客户端，该装置还包括：

接收图片单元51，用于接收图片采集装置传输的多幅图片；

批改标注单元52，用于生成批注信息：本单元在接收到的图像信息中确定某一幅目标图片，生成对应目标图片的多个批改信息，批改信息根据情况，可以是语音形式或者文字形式；确定批改信息的对应的批改位置，将每个批改信息插入对应的批改位置，将批注信息在所述标注位置上进行展示，本步骤还包括将批改信息生成特定的图标，批改信息可隐藏在图标后，当点击图标时，会显示此处的批改信息，当接收到拖动信号后图标会随拖动信号移动，最后可将目标图片上每个批改信息及其对应的批改位置发送至图片存储装置。具体地，教师在收到学生作画过程中一帧一帧的图像后，可以拖动观看整个作画过程，对于存在问题的作画帧图像，可以增加批改信息，针对作画出现问题的位置，教师可以通过按住相应位置的触摸屏，来选定位置，在该位置加入批注，批注可以是语音信息，也可以是文字信息，还可以是图画信息，例如插入正确的作画方式。

传送单元53，用于将图片上的每个标注信息及其对应的标注位置发送至图片存储装置。

本发明还提供一种远程教学系统，还包括：

图像采集装置设置在画板的上方，用于对作画区域进行拍摄；

批改显示装置，设置在学员客户端，用于显示具有批改信息的多幅图像。

本发明所提供的一种远程教学系统中的图片批改装置，解决了在网络绘画教学过程中，教师如何对学生端的作画图像进行快速、高效批改的问题，提高了教师端批改的准确性和针对性。

本发明提供的一种远程教学系统，解决了在网络绘画教学领域教师端与学生不能实时根据作画过程以及作画图像进行互动的问题，自动调节采样频率，在学生持续的作画过程中，系统可提取尽量多的有效作画图片，传输到教师端，教师端可以对于采集到的绘画图像中不完美或者有瑕疵的部分进行针对性的分析，方便了教师与学生的交流。

本发明还提供了一种远程教学系统的方法，如图6所示，包括：

通过图片采集装置100，系统根据作画速率自动调节采样频率，采集目标对象的图像，详细实施内容可参见上述方法实施例的图片采集装置100的相关描述；

通过图片存储装置120，可存储采集到目标对象的图片、批改完的图片以及批改后图片上的批注信息，详细实施内容可参见上述方法实施例的图片存储装置120的相关描述；

通过图片批改装置110，对采集到的图片进行各种形式的批注，详细实施内容可参见上述方法实施例的图片批改装置110的相关描述。

本发明所提供的一种远程教学方法，间隔采集作画过程中的图像，计算出作画速率，根据作画速率自动调节采样频率，并将采集到的图像传输至教师批改端，教师基于位置对图片进行各种形式的批注，并保存图片批改信息与批注位置信息，使得教师与学生的沟通更为方便，高效，将服务器的内存空间得到了最大程度的使用。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统。因此，本发明可采用完全硬件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种远程教学系统，其特征在于，包括图片采集装置和图片批改装置：

图片采集装置：用于采集目标对象的作画过程的图像，根据目标对象的作画速率调节采集频率，获取目标对象的整个作画过程的多幅图片；所述的图片采集装置包括：

摄像设备，按照预设的采样频率采集目标对象的作画过程的图像；按照预设的间隔采集目标对象作画过程的图像，分别为第一图片与第二图片；

计算单元，通过两张图片的区别得到作画面积，由作画面积与采集时间间隔的比值得到作画速率；

比较单元，用于比较作画速率和预设标准作画速率；

频率调节单元，用于当作画速率和预设标准作画速率不同时，提高或者降低所述预设采样频率；

传输单元，用于按照预设的采样频率采集目标对象的作画过程的图片发送给图片存储装置；

图片批改装置：用于对所述图片采集装置采集到的多幅图片进行批改，并将批改信息标注到相应的批改位置，所述批改位置为作画出现问题的位置。

2.如权利要求1所述的一种远程教学系统，其特征在于，还包括：

图片存储装置，接收图片采集装置发送的采集到的多幅图片并进行存储，和/或接收图片批改装置发送的具有批改信息和批改位置的多幅图片。

3.如权利要求1所述的一种远程教学系统，其特征在于，所述计算单元包括：

时间获取子单元，获取第一图片和第二图片采集的间隔时间；

像素点提取子单元，分别提取第一图片和第二图片中的像素点；

不同像素点计算子单元，计算第一图片和第二图片中不同的像素点；

作画速度生成子单元，根据所述不同的像素点的面积和所述间隔时间计算作画速度。

4.如权利要求1所述的一种远程教学系统，其特征在于，所述图片存储装置包括：存储采集到的目标对象的图片，并将所述的图片传送至批改端。

5.如权利要求1所述的一种远程教学系统，其特征在于，所述图片批改装置包括：

接收图片单元，用于接收图片采集装置采集到的图片；

批改标注单元，用于对接收到的图像基于图片位置和作画情况生成带有位置标记的批注信息；

传送单元，用于将图片上的每个标注信息及其对应的标注位置发送至图片存储装置。

6.如权利要求5所述的一种远程教学系统，其特征在于，所述的带有位置标记的批注信息包括语音形式、文字形式。

7.如权利要求5所述的一种远程教学系统，其特征在于，所述的带有位置标记的批注信息还包括：将所述批注信息生成图标，将所述批注信息在所述标注位置上进行展示，接收到拖动信号后使得所述图标随所述拖动信号移动。

8.如权利要求1所述的一种远程教学系统，其特征在于，所述图片采集装置设置在画板的上方，用于对作画区域进行拍摄；

批改显示装置，设置在学员客户端，用于显示具有批改信息的多幅图像。

9.一种远程教学方法，其特征在于，包括：

通过图片采集装置，系统根据作画速率自动调节采样频率，采集目标对象的图像；所述的图片采集装置包括：

摄像设备，按照预设的采样频率采集目标对象的作画过程的图像；按照预设的间隔采集目标对象作画过程的图像，分别为第一图片与第二图片；

计算单元，通过两张图片的区别得到作画面积，由作画面积与采集时间间隔的比值得到作画速率；

比较单元，用于比较作画速率和预设标准作画速率；

频率调节单元，用于当作画速率和预设标准作画速率不同时，提高或者降低所述预设采样频率；

传输单元，用于按照预设的采样频率采集目标对象的作画过程的图片发送给图片存储装置；

通过图片存储装置，可存储采集到目标对象的图片、批改完的图片以及批改后图片上的批注信息；

通过图片批改装置，对采集到的图片进行各种形式的批注。