CN111652189A - 一种智能化教学的学生管理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种智能化教学的学生管理系统，包括云端服务器、教师客户端与学生客户端，所述教师客户端与学生客户端均通过网络与云端服务器信号连接，所述学生客户端包括电脑主机、显示装置、学生图像采集装置、信息提取模块、主动分析模块、存储器；所述学生图像采集装置包括至少一组摄像头，用于实时监测学生学习动态并将学习状态视频传输到信息提取模块中。优点在于：教师与学生可彻底实现线上教学及学习，同时本发明中设置了可实时监测学生上课专注度的系统，能够根据学生客户端上的摄像头所采集的信息，判断处学生是否处于认真学习的状态，并实时对学生以及教师做出提醒、提示。

Description

一种智能化教学的学生管理系统
技术领域
本发明涉及智能化教学技术领域，尤其涉及一种智能化教学的学生管理系统。
背景技术
教育是人类社会进步最重要的部分，教学的效果对学生的未来非常重要，在现场教学过程中，学生的上课的专注度是影响学生成绩和教学效果的重要因素，因而是众多家长重点关注的问题。
随着社会的不断进步，线上教学越来越受到教育行业的重视，但与传统教学方式相比，受制于线上老师无法实时看到每个学生状态的问题，导致很多学生上课的专注度降低，而老师又无法及时得知这一问题并及时做出解决，导致上课效果的测评效果欠佳。
针对上课过程中学生出现的问题不能及时纠正，老师所讲的内容是否被学生理解，以及教师的授课效果，学生的专注度等等一系列的课堂问题，本发明设计一种智能化教学的学生管理系统用于提高线上授课的教学效果。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中的问题，而提出的一种智能化教学的学生管理系统。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种智能化教学的学生管理系统，包括云端服务器、教师客户端与学生客户端，所述教师客户端与学生客户端均通过网络与云端服务器信号连接，所述学生客户端包括电脑主机、显示装置、学生图像采集装置、信息提取模块、主动分析模块、存储器；
所述学生图像采集装置包括至少一组摄像头，用于实时监测学生学习动态并将学习状态视频传输到信息提取模块中；
所述信息提取模块用于对学习状态视频进行分析截取获取到学生的动作图片信息，并传输至主动分析模块；
所述主动分析模块获取信息提取模块所输入的数据，并通过专注度计算系统计算每个学生的专注度值；
电脑主机包括登录界面、学习界面；在登录界面，学生通过学号或手机号码登录并进入学习界面进行学习；在学习界面，实时展示教师经云端服务器所上传的图像画面；
所述教师客户端包括电脑主机、教师图像采集装置、显示单元、声音采集单元；
所述教师客户端和学生客户端的电脑主机均通过网络与云端服务器信号相连，所述教师客户端的电脑主机包括登录界面、教学界面、学生监控界面；
在登录界面，教师通过工号或手机号码登录并进入教学界面进行教学；图像采集单元将教师的教学影像显示在显示屏上，教师可根据影像进行自我调整；教师客户端可根据云端服务器发送过来的学生学习状态对学生进行远程提醒，学生控制端通过注意力提醒装置提醒学生；
所述云端服务器包括专注度核算系统和数据库，所述存储器存储有学生客户端对应账户的学生学习状态标记图，所述数据库存储有所有学生的学习状态标记图；
所述对比分析模块获取信息提取模块所输入的数据，并将学生的图像与存储器中的图片进行对比，取数据库中相似度最高图片对应的专注度输出至数据统计模块中；
所述数据统计模块同时接受主动分析模块和对比分析模块所输出的专注度信息，并针对每个学生的专注度进行比较，若主动分析模块与对比分析模块的结果一致，则输出至云端服务器以及注意力提醒装置；若主动分析模块与对比分析模块的结果不一致，若对比分析模块未输出分析结果，则认为主动分析模块与对比分析模块的结果一致，则将主动分析模块的分析结果、信息提取模块的对应数据提交至云端服务器进行专注度核算。
在上述的智能化教学的学生管理系统中，所述学习界面包括显示自我影像的可缩小窗口、用于显示教学视频的视频窗口、用于显示学习资料的资料窗口；视频窗口和资料窗口的大小可调整，学习界面在处于登录状态时，学习界面无法缩小，学生将不能在电脑上进行其他操作；
所述学习界面的四周设置有提醒光圈，提醒光圈收到云端服务器的提高专注度信号时产生闪烁效果，已提醒学生提高注意力。
在上述的智能化教学的学生管理系统中，所述信息提取模块包括图像采集模块、图像处理模块、人脸识别模块、表情识别模块、眼神识别模块；
所述图像采集模块直接与摄像头连接，直接获取摄像头所输出的视频信息，所述图像采集模块从视频中截取若干有效图片输出至人脸识别模块和表情识别模块，所述人脸识别模块识别图片中的学生人脸并在数据库中建立各学生专属文件夹，所述人脸识别模块识别图片中学生人脸后将图片对应位置截取下来并输送至表情识别模块中。
在上述的智能化教学的学生管理系统中，所述表情识别模块识别人脸识别模块传输的图片后将人脸上的表情拾取并存储，并输出至眼神识别模块中，眼神识别模块对表情输出模块所述输出的图片进行眼神识别后存储并输出至数据库中，表情识别模块和眼神识别模块均连接有图像处理模块，图像处理模块用于避免图片在传输过程中出现失真的现象。
在上述的智能化教学的学生管理系统中，所述专注度核算系统包括关注区域限定处理器、眼睛凝视检测处理器、专注度信息计算处理器、图像坐标系处理器、专注度确定处理器。
在上述的智能化教学的学生管理系统中，所述关注区域限定处理器统计并计算学生在学习期间所关注的区域，所述眼睛凝视检测处理器根据学生的眼睛凝视的移动中检测多个眼睛凝视点。
在上述的智能化教学的学生管理系统中，所述专注度信息计算处理器计算所述眼睛凝视点中的每个的专注度信息；所述图像坐标系处理器将关注区域转换至图像坐标系并且将所述眼睛凝视点的位置转换至图像坐标系；所述专注度确定处理器检测关注区域的图像坐标系与凝视点坐标系的重合程度计算出学生的专注度数值。
与现有的技术相比，本发明的优点在于：
本发明建立了一种有效提高线上教学质量的学生管理系统，教师与学生可彻底实现线上教学及学习，同时本发明中设置了可实时监测学生上课专注度的系统，能够根据学生客户端上的摄像头所采集的信息，判断处学生是否处于认真学习的状态，并实时对学生以及教师做出提醒、提示，避免现有技术中线上教学老师无法及时掌握学生课堂学习情况的问题，同时在本系统中设置有专注度核算系统，当学生客户端无法及时有效的判断学生的专注度情况时，核算系统会根据数据库中存储的大量资料对其进行精准判断，同时辅以教师的人工操控，保证本发明中的系统对学生的学习状态能够做出更加精准、迅速的判断，从而实现提高线上教学质量的目的。
附图说明
图1为本发明提出的一种智能化教学的学生管理系统的示意框图；
图2为本发明提出的一种智能化教学的学生管理系统中专注度核算系统的示意框图；
图3为本发明提出的一种智能化教学的学生管理系统中教师电脑主机和学生电脑主机的示意框图。
具体实施方式
以下实施例仅处于说明性目的，而不是想要限制本发明的范围。
实施例
参照图1-3，一种智能化教学的学生管理系统，包括云端服务器、教师客户端与学生客户端，教师客户端与学生客户端均通过网络与云端服务器信号连接，学生客户端包括电脑主机、显示装置、学生图像采集装置、信息提取模块、主动分析模块、存储器；学生图像采集装置包括至少一组摄像头，用于实时监测学生学习动态并将学习状态视频传输到信息提取模块中；信息提取模块用于对学习状态视频进行分析截取获取到学生的动作图片信息，并传输至主动分析模块；主动分析模块获取信息提取模块所输入的数据，并通过专注度计算系统计算每个学生的专注度值；
云端服务器包括专注度核算系统和数据库，存储器存储有学生客户端对应账户的学生学习状态标记图，数据库存储有所有学生的学习状态标记图；
对比分析模块获取信息提取模块所输入的数据，并将学生的图像与存储器中的图片进行对比，取数据库中相似度最高图片对应的专注度输出至数据统计模块中；
数据统计模块同时接受主动分析模块和对比分析模块所输出的专注度信息，并针对每个学生的专注度进行比较，若主动分析模块与对比分析模块的结果一致，则输出至云端服务器以及注意力提醒装置；若主动分析模块与对比分析模块的结果不一致，若对比分析模块未输出分析结果，则认为主动分析模块与对比分析模块的结果一致，则将主动分析模块的分析结果、信息提取模块的对应数据提交至云端服务器进行专注度核算。
电脑主机包括登录界面、学习界面；在登录界面，学生通过学号或手机号码登录并进入学习界面进行学习；在学习界面，实时展示教师经云端服务器所上传的图像画面；教师客户端包括电脑主机、教师图像采集装置、显示单元、声音采集单元；教师客户端和学生客户端的电脑主机均通过网络与云端服务器信号相连，教师客户端的电脑主机包括登录界面、教学界面、学生监控界面；
在登录界面，教师通过工号或手机号码登录并进入教学界面进行教学；图像采集单元将教师的教学影像显示在显示屏上，教师可根据影像进行自我调整；教师客户端可根据云端服务器发送过来的学生学习状态对学生进行远程提醒，学生控制端通过注意力提醒装置提醒学生；
学习界面包括显示自我影像的可缩小窗口、用于显示教学视频的视频窗口、用于显示学习资料的资料窗口；视频窗口和资料窗口的大小可调整，学习界面在处于登录状态时，学习界面无法缩小，学生将不能在电脑上进行其他操作；
学习界面的四周设置有提醒光圈，提醒光圈收到云端服务器的提高专注度信号时产生闪烁效果，已提醒学生提高注意力。
信息提取模块包括图像采集模块、图像处理模块、人脸识别模块、表情识别模块、眼神识别模块；
图像采集模块直接与摄像头连接，直接获取摄像头所输出的视频信息，图像采集模块从视频中截取若干有效图片输出至人脸识别模块和表情识别模块，人脸识别模块识别图片中的学生人脸并在数据库中建立各学生专属文件夹，人脸识别模块识别图片中学生人脸后将图片对应位置截取下来并输送至表情识别模块中。
表情识别模块识别人脸识别模块传输的图片后将人脸上的表情拾取并存储，并输出至眼神识别模块中，眼神识别模块对表情输出模块输出的图片进行眼神识别后存储并输出至数据库中，表情识别模块和眼神识别模块均连接有图像处理模块，图像处理模块用于避免图片在传输过程中出现失真的现象。
专注度核算系统包括关注区域限定处理器、眼睛凝视检测处理器、专注度信息计算处理器、图像坐标系处理器、专注度确定处理器。
关注区域限定处理器统计并计算学生在学习期间所关注的区域，眼睛凝视检测处理器根据学生的眼睛凝视的移动中检测多个眼睛凝视点。
专注度信息计算处理器计算眼睛凝视点中的每个的专注度信息；图像坐标系处理器将关注区域转换至图像坐标系并且将眼睛凝视点的位置转换至图像坐标系；专注度确定处理器检测关注区域的图像坐标系与凝视点坐标系的重合程度计算出学生的专注度数值。
以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种智能化教学的学生管理系统，包括云端服务器、教师客户端与学生客户端，其特征在于，所述教师客户端与学生客户端均通过网络与云端服务器信号连接，所述学生客户端包括电脑主机、显示装置、学生图像采集装置、信息提取模块、主动分析模块、存储器；
所述学生图像采集装置包括至少一组摄像头，用于实时监测学生学习动态并将学习状态视频传输到信息提取模块中；
所述信息提取模块用于对学习状态视频进行分析截取获取到学生的动作图片信息，并传输至主动分析模块；
所述主动分析模块获取信息提取模块所输入的数据，并通过专注度计算系统计算每个学生的专注度值；
电脑主机包括登录界面、学习界面；在登录界面，学生通过学号或手机号码登录并进入学习界面进行学习；在学习界面，实时展示教师经云端服务器所上传的图像画面；
所述教师客户端包括电脑主机、教师图像采集装置、显示单元、声音采集单元；
所述教师客户端和学生客户端的电脑主机均通过网络与云端服务器信号相连，所述教师客户端的电脑主机包括登录界面、教学界面、学生监控界面；
在登录界面，教师通过工号或手机号码登录并进入教学界面进行教学；图像采集单元将教师的教学影像显示在显示屏上，教师可根据影像进行自我调整；教师客户端可根据云端服务器发送过来的学生学习状态对学生进行远程提醒，学生控制端通过注意力提醒装置提醒学生；
所述云端服务器包括专注度核算系统和数据库，所述存储器存储有学生客户端对应账户的学生学习状态标记图，所述数据库存储有所有学生的学习状态标记图；
所述对比分析模块获取信息提取模块所输入的数据，并将学生的图像与存储器中的图片进行对比，取数据库中相似度最高图片对应的专注度输出至数据统计模块中；
所述数据统计模块同时接受主动分析模块和对比分析模块所输出的专注度信息，并针对每个学生的专注度进行比较，若主动分析模块与对比分析模块的结果一致，则输出至云端服务器以及注意力提醒装置；若主动分析模块与对比分析模块的结果不一致，若对比分析模块未输出分析结果，则认为主动分析模块与对比分析模块的结果一致，则将主动分析模块的分析结果、信息提取模块的对应数据提交至云端服务器进行专注度核算。
2.根据权利要求1所述的一种智能化教学的学生管理系统，其特征在于，所述学习界面包括显示自我影像的可缩小窗口、用于显示教学视频的视频窗口、用于显示学习资料的资料窗口；视频窗口和资料窗口的大小可调整，学习界面在处于登录状态时，学习界面无法缩小，学生将不能在电脑上进行其他操作；
所述学习界面的四周设置有提醒光圈，提醒光圈收到云端服务器的提高专注度信号时产生闪烁效果，已提醒学生提高注意力。
3.根据权利要求1所述的一种智能化教学的学生管理系统，其特征在于，所述信息提取模块包括图像采集模块、图像处理模块、人脸识别模块、表情识别模块、眼神识别模块；
所述图像采集模块直接与摄像头连接，直接获取摄像头所输出的视频信息，所述图像采集模块从视频中截取若干有效图片输出至人脸识别模块和表情识别模块，所述人脸识别模块识别图片中的学生人脸并在数据库中建立各学生专属文件夹，所述人脸识别模块识别图片中学生人脸后将图片对应位置截取下来并输送至表情识别模块中。
4.根据权利要求3所述的一种智能化教学的学生管理系统，其特征在于，所述表情识别模块识别人脸识别模块传输的图片后将人脸上的表情拾取并存储，并输出至眼神识别模块中，眼神识别模块对表情输出模块所述输出的图片进行眼神识别后存储并输出至数据库中，表情识别模块和眼神识别模块均连接有图像处理模块，图像处理模块用于避免图片在传输过程中出现失真的现象。
5.根据权利要求1所述的一种智能化教学的学生管理系统，其特征在于，所述专注度核算系统包括关注区域限定处理器、眼睛凝视检测处理器、专注度信息计算处理器、图像坐标系处理器、专注度确定处理器。
6.根据权利要求5所述的一种智能化教学的学生管理系统，其特征在于，所述关注区域限定处理器统计并计算学生在学习期间所关注的区域，所述眼睛凝视检测处理器根据学生的眼睛凝视的移动中检测多个眼睛凝视点。
7.根据权利要求5所述的一种智能化教学的学生管理系统，其特征在于，所述专注度信息计算处理器计算所述眼睛凝视点中的每个的专注度信息；所述图像坐标系处理器将关注区域转换至图像坐标系并且将所述眼睛凝视点的位置转换至图像坐标系；所述专注度确定处理器检测关注区域的图像坐标系与凝视点坐标系的重合程度计算出学生的专注度数值。
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