CN112418814A - 无人化模式的教学培训、训练考核的系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明无人化模式的教学培训、训练考核的系统，包括摄像头采集模块、后台人脸数据计算处理模块和服务器设备；本发明还提供一种无人化模式的教学培训、训练考核的方法，本发明的摄像头采集模块采集数据上传到服务器设备，在服务器设备中采集数据判断人员身份，将数据结果集中单线程处理，对单个人员的时间、行为动作进行判断，实现单人身份行为轨迹的判断。本发明通过三种摄像设备的配合，能够正确、完整的将培训场地上全部考勤人员的人脸采集到，扩大考勤的范围和角度，同时三种摄像设备的每个监控摄像头将对处于每个教考培训装置范围内的学员进行计时，同时配合监控画面，使教师了解每个学员对教学、考试等方面的学习情况。

Description

无人化模式的教学培训、训练考核的系统及方法
技术领域
本发明涉及多点位的空间定位综合人脸识别的计算方法，具体涉及一种无人化模式的教学培训、训练考核的系统及方法。
背景技术
在教考培训的过程中，避免不了考勤。传统点名方法对人员配比和时间安排的要求很高，会产生人力资源的浪费。
目前市场上现有的人脸识别考勤方式需安装摄像头到设备上，但不是所有的设备都适合安装摄像头，且由于摄像头的拍摄范围和角度有限，造成拍摄范围外无法识别，以及侧面和背面识别不了的问题。
教考培训的过程中，老师需要实时了解培训人员的学习状况，因此需要来回走动进行巡逻，不能同时观察到所有培训人员的状况。
因此，需要对现有技术进行改进。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种高效的无人化模式的教学培训、训练考核的系统及方法。
为解决上述技术问题，本发明无人化模式的教学培训、训练考核的系统，包括摄像头采集模块、后台人脸数据计算处理模块和服务器设备；
所述摄像头采集模块连接有摄像头采集设备，摄像头采集设备包括入场网络摄像头采集设备、场内网络摄像头采集设备和USB摄像头采集设备；
所述后台人脸数据计算处理模块包括人脸识别单元、行为判定单元和考勤统计单元；
所述服务器设备包括人脸库、入场人脸库和人员学习数据库；
所述入场网络摄像头采集设备与人脸识别单元信号连接，人脸识别单元分别与人脸库和入场人脸库信号连接；所述场内网络摄像头采集模块与行为判定单元信号连接，行为判定单元分别与与入场人脸库和人员学习数据库信号连接；所述USB摄像头采集设备与考勤统计单元信号连接，考勤统计单元分别与入场人脸库和人员学习数据库信号连接；
所述人脸识别单元的输入是从入场网络摄像头采集设备得到的培训场地画面，经过人脸检测得到教室画面中的全部人脸，结合人脸库，经过人脸识别可以得到每个人脸与人脸库中人脸的匹配程度，选取匹配程度最大的作为识别结果，储存到入场人脸库；
所述行为判定单元的输入是从场内网络摄像头采集设备得到培训场地画面，经过图像检测判定当前物理空间内员工的行为状态，并将结果传送到人员学习数据库中，方便管理员掌握当前员工的行为状态和学习情况；
所述考勤统计单元的输入是从USB摄像头采集设备得到的人脸识别结果，输出是考勤统计的结果，考勤统计单元统计员工的出勤状况，同时可将统计结果传送到人员学习数据库中，帮助管理员掌握员工出勤状况。
作为对本发明无人化模式的教学培训、训练考核的系统的改进：
所述USB摄像头采集设备布置在各个教考培训装置上，能够将考勤人员的人脸拍摄完整，场内网络摄像头采集设备在培训场地内的天花板地各个不同的角落，入场网络摄像头采集设备安装在培训场地的出入口。
作为对本发明无人化模式的教学培训、训练考核的系统的改进：
所述入场网络摄像头采集设备和场内网络摄像头采集设备的每个监控摄像头所监控的培训场地的范围不同，与USB摄像头采集设备互补，通过三种摄像设备的配合，能够正确、完整的将培训场地上全部考勤人员的人脸采集到，扩大考勤的范围和角度。
作为对本发明无人化模式的教学培训、训练考核的系统的改进：
所述后台人脸数据计算处理模块是在PC端或者移动端接收考勤记录的一个应用程序；拥有查看员工考勤记录和行为情况的使用权限，方便教师管理；所述后台人脸数据计算处理模块用于展示考情统计单元的各项出勤情况和员工的行为信息。
作为对本发明无人化模式的教学培训、训练考核的系统的改进：
所述行为判定单元判定的员工的行为状态分为：
a学习中：USB摄像头采集设备采集的图像中识别出相应的员工；
b实操训练中：场内网络摄像头采集设备采集的图像中识别出相应的员工，且经过数据分析得出人员处于预设的训练指定区域；
c未学习训练中：场内网络摄像头采集设备采集的图像中识别出相应的员工，且经过数据分析得出人员未处于预设的训练指定区域，且场内网络摄像头采集设备采集的图像中未识别出相应的员工。
本发明还提供一种无人化模式的教学培训、训练考核的方法，包括以下步骤：
1)、培训人员进出培训场地，入场网络摄像头采集设备采集入场人员图像信息，发送到后台人脸数据计算处理模块的人脸识别单元；
2)、人脸识别单元对入场人员图像信息进行人脸检测，与人脸库中的人脸数据进行对比，选取匹配程度最大的人脸数据的相应的培训人员信息作为入场人员信息，并将入场人员信息发送到入场人脸库中，对入场人脸库中的人脸数据进行变更；
3)、培训人员开始使用教考培训装置后，USB摄像头采集设备采集培训人员开始培训图像信息，发送到考勤统计单元；考勤统计单元对培训人员开始培训图像信息进行人脸检测，与入场人脸库中的人脸数据进行对比，选取匹配程度最大的人脸数据的相应的培训人员信息作为登录人员信息，开始记录学员学习动作并统计时长，并将登录人员信息发送到人员学习数据库中储存；
4)、场内网络摄像头采集模块采集培训场地图像信息发送到行为判定单元；行为判定单元对培训场地图像信息进行人脸检测，与入场人脸库中的登录人员信息进行对比，选取匹配程度最大的人脸数据的相应的培训人员信息作为行为人员信息；然后行为判定单元对培训场地图像信息进行行为判断，得到行为状态信息；将行为人员信息和行为状态信息作为行为信息发送到人员学习数据库中。
作为对本发明无人化模式的教学培训、训练考核的方法的改进：
在步骤2)中，如果是培训人员进入培训场地，则根据识别结果在入场人脸库中增加相应的人脸数据；如果是培训人员离开培训场地，则根据识别结果在入场人脸库中删减相应的人脸数据。
作为对本发明无人化模式的教学培训、训练考核的方法的改进：
在步骤3)中，登录人员信息包括培训人员信息、登录时间、培训时长等等。
作为对本发明无人化模式的教学培训、训练考核的方法的改进：
行为状态信息包括：a学习中、b实操训练中和c未学习训练中。
本发明的数据处理包括采集阶段、分类阶段以及行为判断阶段，即摄像头采集模块采集数据上传到服务器设备，在服务器设备中采集数据判断人员身份，将数据结果集中单线程处理，对单个人员的时间、行为动作进行判断，实现单人身份行为轨迹的判断。
本发明无人化模式的教学培训、训练考核的系统及方法的技术优势为：
本发明拥有应用范围广、兼容性高的特点，可适用于不同的软件，并为软件提供接口。
本发明通过三种摄像设备的配合，能够正确、完整的将培训场地上全部考勤人员的人脸采集到，扩大考勤的范围和角度，同时三种摄像设备的每个监控摄像头将对处于每个教考培训装置范围内的学员进行计时，同时配合监控画面，使教师了解每个学员对教学、考试等方面的学习情况。
本发明的后台人脸数据计算处理模块可以使管理者远程收到考勤信息和员工行为信息，从而方便管理者分析员工的考勤情况和学习情况，有效的节约了管理者的时间，提升了考勤效率，减少了考勤占用时间，帮助老师实时掌握每个学生的学习情况。业务应用程序分的管理员能通过后台人脸数据计算处理模块观测到员工的考勤情况以及员工的学习情况。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
图1是本发明无人化模式的教学培训、训练考核的系统的流程示意图；
图2是本发明摄像头采集模块1的摄像头采集设备的分布示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此。
实施例1、无人化模式的教学培训、训练考核的系统，如图1-2所示，包括摄像头采集模块1、后台人脸数据计算处理模块2和服务器设备3；
摄像头采集模块1连接有摄像头采集设备，摄像头采集设备安装在培训场地和教考培训装置上，用于采集考勤人员的人脸图像以及员工的行为情况，并将数据传送到后台人脸数据计算处理模块2中进行下一步处理；摄像头采集设备包括入场网络摄像头采集设备11、场内网络摄像头采集设备12和USB摄像头采集设备13；三种摄像头采集设备在培训场地中的摆放位置如图2所示。USB摄像头采集设备13布置在各个教考培训装置上，能够将考勤人员的人脸拍摄完整，场内网络摄像头采集设备12在培训场地内的天花板地各个不同的角落，入场网络摄像头采集设备11安装在培训场地的出入口。
入场网络摄像头采集设备11和场内网络摄像头采集设备12的每个监控摄像头所监控的培训场地的范围不同，与USB摄像头采集设备13互补，通过三种摄像设备的配合，能够正确、完整的将培训场地上全部考勤人员的人脸采集到，扩大考勤的范围和角度，同时三种摄像设备的每个监控摄像头将对处于每个教考培训装置范围内的学员进行计时，同时配合监控画面，使教师了解每个学员对教学、考试等方面的学习情况。
后台人脸数据计算处理模块2包括人脸识别单元21、行为判定单元22和考勤统计单元23；后台人脸数据计算处理模块2是在PC端或者移动端接收考勤记录的一个应用程序。拥有查看员工考勤记录和行为情况的使用权限，方便教师管理。该应用主要展示考情统计单元的各项出勤情况和员工的行为信息。后台人脸数据计算处理模块2可以使管理者远程收到考勤信息和员工行为信息，从而方便管理者分析员工的考勤情况和学习情况，有效的节约了管理者的时间，提升了考勤效率，减少了考勤占用时间，帮助老师实时掌握每个学生的学习情况。业务应用程序分的管理员能通过后台人脸数据计算处理模块2观测到员工的考勤情况以及员工的学习情况。
人脸识别单元21。其内部结构如图1所示，人脸识别单元21的输入是从入场网络摄像头采集设备11得到的培训场地画面，经过人脸检测得到教室画面中的全部人脸，结合人脸库31，经过人脸识别可以得到每个人脸与人脸库31中人脸的匹配程度，选取匹配程度最大的作为识别结果，储存到入场人脸库32。
行为判定单元22的输入是从场内网络摄像头采集设备12得到培训场地画面，经过图像检测判定当前物理空间内员工的行为状态，并将结果传送到人员学习数据库33中，方便管理员掌握当前员工的行为状态和学习情况。员工的行为状态分为：a学习中(USB摄像头采集设备13采集的图像中识别出相应的员工)；b实操训练中(场内网络摄像头采集设备12采集的图像中识别出相应的员工，且经过数据分析得出人员处于预设的训练指定区域)；c未学习训练中(场内网络摄像头采集设备12采集的图像中识别出相应的员工，且经过数据分析得出人员未处于预设的训练指定区域，且场内网络摄像头采集设备12采集的图像中未识别出相应的员工)。
考勤统计单元23的输入是从USB摄像头采集设备13得到的人脸识别结果，输出是考勤统计的结果。考勤统计单元23统计员工的出勤状况，同时可将统计结果传送到人员学习数据库33中，帮助管理员掌握员工出勤状况。
服务器设备3包括人脸库31、入场人脸库32和人员学习数据库33。
服务器设备3接收并存储摄像头采集模块1发送的数据，在后台人脸数据计算处理模块2中利用预先存储的人脸检測算法检测出画面中的全部人脸，并与预先存储的员工人脸进行对比，从而确定各个人脸的身份，统计得到的身份信息，同时可通过摄像头采集模块1的摄像头采集到的员工行为判定员工在一定空间内的行为情况；后台人脸数据计算处理模块2用于实时反映考勤情況和员工的学习行为情况，安装在PC端或者移动端。
本发明无人化模式的教学培训、训练考核的系统各个模块之间的连接关系为：入场网络摄像头采集设备11与人脸识别单元21信号连接，人脸识别单元21分别与人脸库31和入场人脸库32信号连接；场内网络摄像头采集模块12与行为判定单元22信号连接，行为判定单元22分别与与入场人脸库32和人员学习数据库33信号连接；USB摄像头采集设备13与考勤统计单元23信号连接，考勤统计单元23分别与入场人脸库32和人员学习数据库33信号连接。
摄像头采集模块1将采集到的数据通过交换机上传到网络，再由网络通过上传到服务器设备3中进行处理。
服务器设备3能够接收并存储摄像头采集模块1发送的数据，并将数据上传到后台人脸数据计算处理模块2进行处理。
服务器设备3接收并存储摄像头采集模块1发送的数据，在后台人脸数据计算处理模块2中利用预先存储的人脸检測算法检测出画面中的全部人脸，并与预先存储的员工人脸进行对比，从而确定各个人脸的身份(首先要有预先设定的人脸库，然后才有摄像头采集现场考勤人员的人脸，比对人脸库，对比后确认人员身份)。统计得到的身份信息，同时可通过摄像头采集模块1的摄像头采集到的员工行为判定员工在一定空间内的行为情况；后台人脸数据计算处理模块2用于实时反映考勤情況和员工的学习行为情况，安装在PC端或者移动端。
本发明无人化模式的教学培训、训练考核的方法，包括以下步骤：
1)、培训人员进出培训场地，入场网络摄像头采集设备11采集入场人员图像信息，发送到后台人脸数据计算处理模块2的人脸识别单元21；
2)、人脸识别单元21对入场人员图像信息进行人脸检测，与人脸库31中的人脸数据进行对比，选取匹配程度最大的人脸数据的相应的培训人员信息作为入场人员信息，并将入场人员信息发送到入场人脸库32中，对入场人脸库32中的人脸数据进行变更(如果是培训人员进入培训场地，则根据识别结果在入场人脸库32中增加相应的人脸数据；如果是培训人员离开培训场地，则根据识别结果在入场人脸库32中删减相应的人脸数据)；
3)、培训人员开始使用教考培训装置后，USB摄像头采集设备13采集培训人员开始培训图像信息，发送到考勤统计单元23；考勤统计单元23对培训人员开始培训图像信息进行人脸检测，与入场人脸库32中的人脸数据进行对比，选取匹配程度最大的人脸数据的相应的培训人员信息作为登录人员信息，开始记录学员学习动作并统计时长，并将登录人员信息发送到人员学习数据库33中储存。
登录人员信息包括培训人员信息、登录时间、培训时长等等。
4)、场内网络摄像头采集模块12采集培训场地图像信息发送到行为判定单元22；行为判定单元22对培训场地图像信息进行人脸检测，与入场人脸库32中的登录人员信息进行对比，选取匹配程度最大的人脸数据的相应的培训人员信息作为行为人员信息；然后行为判定单元22对培训场地图像信息进行行为判断，得到行为状态信息；将行为人员信息和行为状态信息作为行为信息发送到人员学习数据库33中。
最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (9)

1.无人化模式的教学培训、训练考核的系统，其特征在于：包括摄像头采集模块(1)、后台人脸数据计算处理模块(2)和服务器设备(3)；
所述摄像头采集模块(1)连接有摄像头采集设备，摄像头采集设备包括入场网络摄像头采集设备(11)、场内网络摄像头采集设备(12)和USB摄像头采集设备(13)；
所述后台人脸数据计算处理模块(2)包括人脸识别单元(21)、行为判定单元(22)和考勤统计单元(23)；
所述服务器设备(3)包括人脸库(31)、入场人脸库(32)和人员学习数据库(33)；
所述入场网络摄像头采集设备(11)与人脸识别单元(21)信号连接，人脸识别单元(21)分别与人脸库(31)和入场人脸库(32)信号连接；所述场内网络摄像头采集模块(12)与行为判定单元(22)信号连接，行为判定单元(22)分别与与入场人脸库(32)和人员学习数据库(33)信号连接；所述USB摄像头采集设备(13)与考勤统计单元(23)信号连接，考勤统计单元(23)分别与入场人脸库(32)和人员学习数据库(33)信号连接；
所述人脸识别单元(21)的输入是从入场网络摄像头采集设备(11)得到的培训场地画面，经过人脸检测得到教室画面中的全部人脸，结合人脸库(31)，经过人脸识别可以得到每个人脸与人脸库(31)中人脸的匹配程度，选取匹配程度最大的作为识别结果，储存到入场人脸库(32)；
所述行为判定单元(22)的输入是从场内网络摄像头采集设备(12)得到培训场地画面，经过图像检测判定当前物理空间内员工的行为状态，并将结果传送到人员学习数据库(33)中，方便管理员掌握当前员工的行为状态和学习情况；
所述考勤统计单元(23)的输入是从USB摄像头采集设备(13)得到的人脸识别结果，输出是考勤统计的结果，考勤统计单元(23)统计员工的出勤状况，同时可将统计结果传送到人员学习数据库(33)中，帮助管理员掌握员工出勤状况。
2.根据权利要求1所述的无人化模式的教学培训、训练考核的系统，其特征在于：
所述USB摄像头采集设备(13)布置在各个教考培训装置上，能够将考勤人员的人脸拍摄完整，场内网络摄像头采集设备(12)在培训场地内的天花板地各个不同的角落，入场网络摄像头采集设备(11)安装在培训场地的出入口。
3.根据权利要求2所述的无人化模式的教学培训、训练考核的系统，其特征在于：
所述入场网络摄像头采集设备(11)和场内网络摄像头采集设备(12)的每个监控摄像头所监控的培训场地的范围不同，与USB摄像头采集设备(13)互补，通过三种摄像设备的配合，能够正确、完整的将培训场地上全部考勤人员的人脸采集到，扩大考勤的范围和角度。
4.根据权利要求3所述的无人化模式的教学培训、训练考核的系统，其特征在于：
所述后台人脸数据计算处理模块(2)是在服务器端接收考勤记录的一个应用程序；拥有操作员工考勤记录和行为情况的使用权限，方便教师管理；所述后台人脸数据计算处理模块(2)用于展示考情统计单元的记录、读取各项出勤情况和员工的行为信息。
5.根据权利要求4所述的无人化模式的教学培训、训练考核的系统，其特征在于：
所述行为判定单元(22)判定的员工的行为状态分为：
a学习中：USB摄像头采集设备(13)采集的图像中识别出相应的员工；
b实操训练中：场内网络摄像头采集设备(12)采集的图像中识别出相应的员工，且经过数据分析得出人员处于预设的训练指定区域；
c未学习训练中：场内网络摄像头采集设备(12)采集的图像中识别出相应的员工，且经过数据分析得出人员未处于预设的训练指定区域，且场内网络摄像头采集设备(12)采集的图像中未识别出相应的员工。
6.利用如权利要求1-5任一所述的无人化模式的教学培训、训练考核的系统的无人化模式的教学培训、训练考核的方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)、培训人员进出培训场地，入场网络摄像头采集设备(11)采集入场人员图像信息，发送到后台人脸数据计算处理模块(2)的人脸识别单元(21)；
2)、人脸识别单元(21)对入场人员图像信息进行人脸检测，与人脸库(31)中的人脸数据进行对比，选取匹配程度最大的人脸数据的相应的培训人员信息作为入场人员信息，并将入场人员信息发送到入场人脸库(32)中，对入场人脸库(32)中的人脸数据进行变更；
3)、培训人员开始使用教考培训装置后，USB摄像头采集设备(13)采集培训人员开始培训图像信息，发送到考勤统计单元(23)；考勤统计单元(23)对培训人员开始培训图像信息进行人脸检测，与入场人脸库(32)中的人脸数据进行对比，选取匹配程度最大的人脸数据的相应的培训人员信息作为登录人员信息，开始记录学员学习动作并统计时长，并将登录人员信息发送到人员学习数据库(33)中储存；
4)、场内网络摄像头采集模块(12)采集培训场地图像信息发送到行为判定单元(22)；行为判定单元(22)对培训场地图像信息进行人脸检测，与入场人脸库(32)中的登录人员信息进行对比，选取匹配程度最大的人脸数据的相应的培训人员信息作为行为人员信息；然后行为判定单元(22)对培训场地图像信息进行行为判断，得到行为状态信息；将行为人员信息和行为状态信息作为行为信息发送到人员学习数据库(33)中。
7.根据权利要求6所述的无人化模式的教学培训、训练考核的方法，其特征在于：
在步骤2)中，如果是培训人员进入培训场地，则根据识别结果在入场人脸库(32)中增加相应的人脸数据；如果是培训人员离开培训场地，则根据识别结果在入场人脸库(32)中删减相应的人脸数据。
8.根据权利要求7所述的无人化模式的教学培训、训练考核的方法，其特征在于：
在步骤3)中，登录人员信息包括培训人员信息、登录时间、培训时长等等。
9.根据权利要求8所述的无人化模式的教学培训、训练考核的方法，其特征在于：
行为状态信息包括：a学习中、b实操训练中和c未学习训练中。
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