CN112534489A - 安全考试设备 - Google Patents

Abstract

安全考试系统，包括具有透镜部分和从其向后延伸的支撑部分的框架，附接到框架的壳体，布置在壳体中的组件以及布置在壳体上方以检测侵入壳体的企图的外力侵入设备检测薄膜。该组件包括向后定向的显示器，可操作地接触佩戴者的面部并检测佩戴者的骨骼的振动的接触式麦克风，至少部分地布置在壳体中的生物特征传感器以及监视接触式麦克风的振动的处理器。以及用于生物特征数据变化的生物特征传感器。为了进行考试，处理器指示问题在显示器上的显示，通过用户界面接收答案，通过分析生物特征数据来确认考生的身份，并通过接监测接触式麦克风是否检测到考生讲话时产生的振动确定考试是否作弊。

Description

安全考试设备

技术领域

本发明总体上涉及基于计算机的系统和方法的领域，该系统和方法用于在进行考试的同时确保考生在进行考试时没有获得他人的帮助或以其他方式作弊，并且涉及一种用于显示考试内容并可参加考试的设备，而且在参加考试过程中考试设备可以保证没有违反考试纪律，也没有使考试结果受到损害的作弊可能。

背景技术

在过去的几年中，有关(MOOC)大规模开放在线课程的讨论十分热烈。使用互联网，可以将教育极为方便地提供给可以使用互联网的任何人。一个有上进心的学生不一定必须参加某大学或者学院的校园授课，就可以掌握大学中几乎所有领域的知识。这样，就为学生提供了一种技术，使他们几乎免费地获得了以前只有大学，或其他教育机构入学学习的在校生才可获得的知识。

相比之下，例如，获得麻省理工学院传统教育的费用，导致获得学士学位的费用可能接近或超过二十万美元。阻止诸如MIT之类的大学向在线授课的学生授予学位的唯一障碍是，该大学需要绝对确定地知道该学生在参加证明其熟练掌握课程的各种考试时没有作弊。例如，获得麻省理工学院的学位后，工业界将以每年接近或超过10万美元的起薪聘请此类人员。因此，对学生的价值是巨大的。由于现在可以从互联网上免费获得必须掌握的信息，因此，有上进心和能力的学生与高起薪之间的主要障碍是，授予学位的大学必须确保学生已通过以下方式证明自己掌握了这些材料：在参加考试时考生本人独立完成全部考试内容而没有赖任何其他人和其它方式的帮助。

即使在教室进行考试，众所周知也会发生广泛的作弊行为。例如，在中国，大学录取完全取决于学生一次考试的分数，作弊的动机是巨大的。

美国专利5,565,316(Kershaw等人)描述了一种用于基于计算机的考试系统和方法。考试开发系统生成计算机化的考试，而考试交付系统则将计算机化的考试交付至考生的电脑。该方法包括产生计算机化的考试，将计算机化的考试传递给考生，并记录考生对问题的回答(答案)。还提供了一种提供计算机化考试的方法，其中创建了标准化考试，然后准备了该考试的电子形式，将该考试题目在计算机显示器上呈现给考生，并且接受并记录了考生对试题的应答。还提供了一种管理计算机化考试的方法，其中，将计算机化考试安装在电脑工作站上，然后开始将考试交付给考生。

美国专利5,915,973(Hoehn-Saric等人)描述了一种用于遥控远程考试站点管理过程中安全检查管理系统，以及一种用于进行监考的方法。该系统包括中央站，注册站和远程考试站(点)。中央站包括：(a)用于存储数据的存储设备，所述数据包括考试问题数据和已验证的考生生物特征数据，以及(b)可操作地连接到存储设备的数据处理器，用于将考生生物特征数据与存储的已验证生物特征数据进行比对。远程考试站(点)包括：(a)数据处理器，(b)可操作地连接到数据处理器的数据存储设备，用于存储输入数据，(c)用于将接受考生的生物特征数据输入到处理器的生物特征检测设备，(d)用于显示考试题的显示器；(e)用于将考生输入的答案数据输入到处理器的输入端口；(f)用于记录考试过程的监督数据的记录器；以及(g)用于与考生进行通信的通信链接中心站，用于从中心站接收考试题，以及将考生生物特征数据，考生答题数据和监考过程数据传递给中心站。在考试之前对考生进行身份验证，考试完成后，对考生答题判分。

美国专利5,947,747(Walker等人)描述了一种评估方法和设备对于使用计算机的考生在考试中的表现相对于选定的标准进行评估。该系统包括家用考试计算机，用于将考生的考试结果传输到中央计算机，该中央计算机得出考生的性能评估。绩效评估可以是标准化或定制的，也可以是相对的或绝对的。传输的考试结果使用编码，用户标识或佐证技术可靠地将学生与其考试结果相关联，以阻止欺诈行为。例如，该系统允许由父母控制的奖励系统，以便达到指定目标的孩子可以要求父母确信自己是公平诚实地获得的奖励，而无需父母督促进行考试。通过对地理上分散的考生进行同时考试的方式，监视考生之间作弊的监考就可以不需要了。

美国专利7,069,586(Winneg等人)描述了一种用于在计算机系统上安全地执行应用程序的方法和系统，使得用户无法使用或查看在计算机系统上可使用的未授权内容。为了安全地执行该应用程序，这样的方法和系统可以终止在执行该应用程序之前的任何未授权的过程，并且可以配置该应用程序使得无法使用未授权的内容。这样，未经授权的进程就无法由应用程序启动(即启动)。此外，这样的系统和方法会终止在应用程序的执行期间检测到的任何未授权的过程，并且禁用可以使用未授权内容的计算机系统的任何功能，包括禁用能够启动计算机系统上的过程的任何功能。安全执行的应用程序可以是多种类型的应用程序中的任何一种，例如，用于接收考试题答案的应用程序(即，参加考试的应用程序)。安全地执行应用程序可以用于以下目的，包括帮助防止学生在考试中作弊，帮助防止学生在课堂上注意力分散，帮助防止员工在工作上浪费时间以及帮助防止儿童观看那些他们的父母认为不合适的内容。

美国专利7,257,557(Hulick)描述了一种用于在分布式数据处理网络中管理考试的方法，程序和系统，其中预定的考试内容和多媒体支持材料被组合成单个加密的考试文件。多媒体支持可以包括用于呈现考试题的视觉和音频文件。加密的考试题将传输到至少一个远程考生所在地。考生将输入并解密加密的考试题，并将考试内容和多媒体支持材料加载到本地数据库中。该考试在考生的工作站上进行管理，其中考试可以包括音频问题和考生的口头回答。在考试期间，将记录有关考生的生物特征数据，并将其与考试文件和考生已存储在系统内的生物特征标识相关联。考试完成后，已完成的考试结果(包括口头反应和生物特征数据)将合并到一个加密的结果文件中，并输出到远程评估地点。评估地点将导入并解密加密的结果文件，并将考试结果加载到本地数据库中以进行评分。

美国专利2007/0117083(Winneg等人)描述了用于远程监控考试的系统，方法和设备。编写考试和考试规则，这些规则决定了考试的管理方式。监考者通过接收显示考生在其完成考试环境中的监控数据从远程位置监视考生。远程监视设备捕获视频，音频和/或身份验证数据，并将数据传输到远程管理者和数据分析系统。

尽管描述了防止考试作弊方法的这些及其他专利和申请，但简短的谷歌搜索显示，考试作弊在全球范围内十分普遍。因此，这些发明未能成功消除考试作弊。例如，最近一起参与在线公开课程MOOC进行学分考试的学生们发现，他们可以多次注册一门课程，并收集和合并多次考试的结果，组成并提交一个正确答案的考试以获得学分。这就是所谓的Cameo作弊。

以下公司在考试/测试期间提供监考服务：

ProctorU

https://www.proctoru.com/

Kryterion–在2015年被Pearson收购

https://www.onlineproctoring.com/

Examity

http://examity.com/

Pearson Vue–监督在线测考试和提供实际考试中心网点

https://home.pearsonvue.com/

Proctorio

https://proctorio.com

B Virtual Inc.

https://bvirtualinc.com/

Question Mark Online Proctoring

https://www.questionmark.com/content/online-proctoring-service

这些公司提供服务的顺序类似：监考人(使用考生的护照或其他任何文件)识别考生的身份；监考官继续观察考试过程(记录所有与考生会话的视频，还将记录考生计算机的桌面)，监考者在考试过程中检查考生(可以通过向考生发问的方式进行或音频信号在特定时间响起)。

根据Kryterion公司的介绍：“...监考人确认您的ID与您在网络摄像头上显示的图像相匹配后，他们会要求您回答一些安全问题。这将进一步确保正确的人正在使用考试。”

因此，基本上，“作弊”是指考生在监考者观察坐在计算机前的考生时接受他人提供的考试答案。

作弊包括两个阶段：截取特定的考试题和接收考试问题的答案。对于作弊者来说，接收答案要比拦截专门向考生发送特殊考试的公司的信息要容易得多。

在线监督考试(几乎所有上述公司)都允许考生在家中参加并通过考试。这个事实增加了作弊的可能性。

可以通过以下几种方式可以从他处获得考试答案而不被监考人员注意：答案显示在考试监视器后面(或附近)的平板电脑或智能手机上；还可以将答案投影到监考监视器后面的任何表面(墙壁，屏幕等)(图1)；通过接触考生的皮肤使用紧凑的摩尔斯电码发送器；位于耳朵中的微型耳机，座椅中的振动信号等。

隐藏的微型摄像头(位于墙壁上或考生的衣服上)会产生对考题的截获，这些摄像头会捕获显示答案的显视器屏幕并将其发送给考生的作弊助手。或者，它可能会受到发射器的影响，该发射器与考试设备导线一起放置，捕获从系统单元到考试设备通讯的视频信号，然后发送给作弊助手。

如本文中通常使用的，“考试”是任何类型的基于问题的应答，其需要由考生进行的分析并得到考生的响应。因此，考试可以被视为检查，测验，评估，试验和/或分析。

发明内容

本发明旨在提出并理想地解决以下问题：高确定性地确保参加考试的学生独自行事而无需他人协助或其他助手的帮助或作弊。

一种考试装置，包括：头戴式设备，该头戴式设备包括至少一个用于检测声音或振动的音频或振动传感器；至少一个获取考生视觉区域图像的光学成像设备；以及仅限于考生可以看到的显示器。显示器可以是诸如LED或OLED的发光显示器，光反射显示器或视网膜投影仪显示器。处理单元耦合到传感器和成像装置，并从传感器接收和分析数据，以确定考生是否正在与另一人交流，包括考生是否正在与另一人进行信息沟通。处理单元还解密发送给它的考试题并在显示器上显示该考题。

根据本发明的头戴装置包括框架，该框架具有适于支撑在人的头部上的支撑部和当支撑部支撑在人的头上时适于向佩戴人呈现视觉数据的可视部分。该头戴装置可以是谷歌眼镜^TM的类型。一种自包含的电子组件，包括至少一个成像装置和显示器，并且被布置在类似于眼镜框架的框架上，并且当戴在人的头上时获得人面前环境的图像。处理器布置安装在框架上的独立式电子组件内，并且可以耦合到远程服务器和/或计算设备，例如智能手机，个人计算机，便携式计算机或平板电脑。处理器被配置为基于从远程服务器或连接的计算设备接收的输入来控制可视部分的内容。至少一个音频或接触式麦克风与电子组件集成在一起，该电子组件可检测考生的音频或振动通信，说话或其他声音。当可视部分正在显示考试的时候，处理器监视麦克风对声音的检测以及对成像装置获得的图像加以检测分析，以确定是否存在除佩戴框架的考生之外的人向考生讲话并提供信息或考生正在讲话或发出其他声音。接触式麦克风可以用作用户界面，在这种情况下，当可视部分正在显示考试时或在其他时间，处理器监视接触式麦克风对声音或振动的检测。

根据本发明的一种用于检测企图以手工技巧接触或更改电子组件尝试的方法是一种外力侵入设备检测薄膜。在该方法中，需要保护的装置被薄膜包围，在该薄膜上沉积了包括连续电路的迷宫式导线。监测电路的电阻，电容和/或电感是否存在电路中断，这种电路的中断将与(被认为)破坏电子器件和传感器组件的任何尝试相关。

需要保护的组件可以包括处理器，用于向处理器供电的电源以及用于考试目的，存储了包含私密可执行代码或信息，例如所需的安全代码，私密密钥或其他私密信息，或设备使用代码的动态存储RAM组件。对该安全组件进行配置，以使任何拆卸安全组件的尝试都会断开将电源连接到RAM的一根或多根电线，或导致电容，电阻或电感相对于设定阈值的变化，从而导致上述提及的私密信息被从RAM组件中删除。该安全组件耦合到电子组件，该电子组件与该安全组件一起位于由带有迷宫线的薄膜包围的空间内。在由迷宫式线束限定的外壳中提供一个孔，该孔允许电线将电子组件连接到电源，外部服务器或计算设备或互联网。迷宫线足够透明，以允许摄像机从中获得图像，并允许考生正常观看显示器上的内容。

根据本发明的受入侵保护的电子设备包括由迷宫线限定的封闭区域，其包围耦合至薄膜的受保护组件的电子组件，并周期性地测量迷宫线的电容，电阻和/或电感。该安全组件被配置为监视所测量的电容，电阻和/或电感以确定这些特性之一的变化，这些电感特性中的任何一个的变化与企图破坏或改变该装置的尝试相关联。

可以作为电子组件的一部分并设计为通过安全膜(外力侵入设备检测薄膜)进行保护性操作的其他设备包括：

1.用于获得虹膜，视网膜或部分面部扫描的照相机。

2.音频麦克风，用于监视考生附近或考生发出的声音。

3.用于测试麦克风灵敏度的发声器。

4.摄像机，用于监控显示屏和考生眼睛之间的区域。

5.一种接触式麦克风，用于检测从考生的嘴发出的，主要是说话的声音，即单词。

6.与接触式麦克风连接安装的设备，用于检测考生皮肤的存在。

附图说明

以下附图说明了使用本文公开的至少一个实施范例的讲解而开发或修改的系统实施范例，并且无意于限制如权利要求书所涵盖的本公开的范围。

图1示出了考生使用的可能的作弊方法。

图2和图3示出了本发明的安全考试设备的前视图和后视图。

图4和5示出了基于本发明的安全考试设备的剖视图。

图6是外力侵入设备检测薄膜设计及其组装顺序。

图7显示了未组装的安全考试设备的外壳。

图8显示了外力侵入设备检测薄膜的工作原理。

图9和图10示出了人佩戴时的安全考试设备。

图11示出了安全考试设备框图。

图12示出了系统框图。

图13示出了代表性的管理流程。

图14示出了代表性的考试流程。

图15示出了代表性的生物统计框图。

图16说明了一个安全考试设备，该安全考试设备连接到插入墙壁的电源和Wi-Fi模块。

图17示出了安全考试设备插入智能手机的情况。

图18显示了带有关联的鼠标和键盘的安全考试设备。

图19示出了光学细节，该光学细节示出了近视和远视调节以及鼻托调节的一种方法。

图20是显示器和虹膜扫描器模块的3D图。

图21示出了显示通道中光线的路径。

图22示出了虹膜扫描照相机的光线路径。

图23是镜片处方数据。

图24示出了安全考试设备框架的替代类型。

图25和26示出了基于标准眼镜的设备，只用了一只镜片。

图27、28、29和30示出了安全考试设备的另一优选形式。

图31示出了附接用于通过薄膜CID向安全考试设备供电的USB接口的方法。

图32和图33展示了使用带有接触麦克风的接触式扬声器来验证接触式扬声器是否接触到学生的面部，并且进一步使用了EKG心电图生物特征来验证接触式麦克风的正确放置并获得附加的生物特征。

图34和35示出了考生在考试过程中欺骗监考的方法。

实施发明的最佳模式

本发明的主要概念是，位于世界任何地方的学生应该能够从任何学院或大学获得同等学历的学位，条件是该学生可以证明他或她已经掌握了课程的内容。证明通常来自学生通过一系列的考试。由于该学生可以位于世界任何地方，因此该学生前往特定地点进行考试可能是不切实际的。

如果工作招聘组织可以确信学生已经获得了专业知识，那么他们并不总是在乎这个人在哪里获得了专业知识。例如，作为雇主，经理并不关心一个人是否从哈佛或麻省理工学院毕业，而是在乎作为准雇员的他/她是否已经掌握了学习课程的内容。另一方面，在个人简历中列出学位可以极大地影响该人一生的就业机会。但是，在美国，学院和大学的学费变得不合理地昂贵，特别是考虑到最负盛名的学校通常要求学生住在校园内或附近的事实。此居留要求与他或她对物理学，工程学或其他科学或非科学学科的掌握程度无关，但是却使本来合格的学生失去了工作和提高终生收入的机会。

一个学生通常可以自己学习课程，事实上，研究表明，对于许多参加课堂上课的学生来说，是在浪费时间。通过互联网，学生可以接触到最好的老师，他们提供结构合理的讲座，教科书和其他课程。如果许多学生都这样做，那么每位学生的成本是最小的。然而，需要一种方法，该方法通过在因特网上或在教室中通过考试来验证学生已经掌握了所修课程之内容，并且没有作弊，这样的结果对教育机构的成本最小。

因此，本发明的目的是提供一种系统，该系统可以笃定地确认考生的身份并且在考试过程中没有发生作弊行为。在讨论如何实现这些目标之前，要从考试提供机构到学生的眼睛的信息流通过程进行分析，开始了解防止作弊的过程。

现在，假设考试是多项选择考试或答案是数字形式的考试。该机构可以将考试中的问题随机排序，这样就不会有学生以相同的考题顺序参加相同的考试。因此，知道一个学生提供的答案不能帮助另一名学生。如此一来，发送回考试提供者的考生答案就不需要被加密。

但是，构成考试的试题确实需要加密，并且需要特别注意解密过程在何处发生，以及执行解密的私钥及其生成过程的保护。例如，如果解密发生在不受保护的计算机中，则会出现两个问题。首先，可以捕获已被解密的考试题，然后可以将副本发送到另一个房间的计算机，或者可以复制私钥，然后第二台计算机可以同时解密该考试题。一旦可以由监考系统看不到的作弊同伙查看到考试题，则他可以通过无数种作弊方法将答案传送给考生。

考虑作弊同伙如何将这种信息传递给考生。也许，他在隔壁的房间里，并通过射频(RF)通信将答案传输到隐藏在考生身体上的设备，然后再将其传输到压在考生头部(隐藏在他或她的头发上)上，或安装在他或她的牙齿上的接收器。这两种设备都是现成的。作弊者可以选择用任何被设计来检测此类传输的设备都无法检测到的RF频率，因为可用频率范围跨越了6个数量级以上，此外，可以使用跳频技术。在不知道传输频率和编码方案的情况下，安装在任何地方的RF信号探测传感器都无法发现正在进行的此类传输。

即使作弊同伙在另一个国家，一旦他或她可以看到考试，则无法阻止其将答案传送给考生。其他方法包括座椅上的振动器，连接至头戴式扬声器的电线等。作弊协助者甚至可以将答案投射到房间天花板，墙壁或地板的一部分上，该部分未被房间的监考摄像头覆盖，但可以被考生观察到，甚至可以利用此类位置替换迷惑监视考生行为的监视系统，使其监视失灵。基本上，没有方法可以阻止作弊同伙将答案传达给考生，因此，有必要防止作弊同伙获得考试题的副本。

如果试题是在普通计算机上解密的，则存在许多潜在的信息泄漏问题。无论使用哪种操作系统，如果作弊同伙都能接触和使用计算机的处理器主板，则可以卸下连接到显示器的连接器，然后将其重新连接到以不影响显示操作的方式插入的分离插线上，现在可以使用包含显示信息的一组电线。这些电线可以连接到小型处理器，该处理器将它们连接到发射器，以通过不可检测的RF频率将显示信息发送到另一个房间。或者，可以使用一条从任何存在的监控摄像机的角度都看不见的简单的电线。

另一种方法是窃取在任意普通计算机中都无法保护的私钥。一旦作弊同伙获得了密钥，他或她就可以拦截到计算机的传输内容并在第二台计算机中对考试进行解码。结论是，必须存储私钥和用于生成私钥的代码，并在下面讨论的特殊受保护设备中进行解密。

现在考虑显示器。如果在显示器上可以从考生眼睛以外的任何地方看到考题，则存在另一种泄漏考试题的途径。如果解密在显示器上发生，并且显示器受到保护而无法篡改，则显示器本身可以促进考试题的传输。通过墙壁中无法检测到的端口观看的摄像机，请参见图1，或隐藏在考生头上却无法被监考者或监考系统检测到的摄像头可以捕获考题的图像，并通过多种方法将其传输给作弊同伙。因此，要么显示屏必须被特殊处理，以便只有戴着特殊眼镜的考生能看到考题，要么显示屏必须离考生的眼睛很近，以至没有其他人可以足够靠近看得见它。这些方法的第二种将在下面讨论。结论是，任何普通显示器或普通计算机都无法避免作弊的风险。

已经考虑了用于实现防止作弊的一些方法，包括使用一个或多个照相机对考生周围的大部分空间进行监控拍摄，以使得作弊同伙(或帮助考生的其他人)不可能在不被一个监考相机看到的情况下与考生进行交流。已经提出了一种结构，使得正在其上进行考试的计算机将不会被另一房间中的另一台计算机所访问，例如，在该房间中，作弊同伙可以同时查看考试并将答案传达给考生。如果此结构与显示器分开，并且显示器没有被特殊处理或不很靠近考生的眼睛，则这种方法可以轻松地被击败。而且，作弊同伙也不需要出现在任何监考摄像机可以观察到的地方。

类似地，已经提出，优选地可以使用音频麦克风来监视正在发生考试的音频环境，以防止作弊同伙与考生进行音频通信。例如，音频麦克风不会检测到以射频(RF)通信的形式从作弊同伙那里传输到考生头部，并转化为音频信号的通讯信息。音频麦克风将接听来自考生的任何口头交流，因此，检测考生是否正在向作弊同伙口头阅读考题可能是系统的必要部分。为确保音频麦克风已被激活，可能需要扬声器或其他声源来定期创建可以被麦克风感知的声音。否则，考生可能会遮住麦克风或使其变得无用。如下所述，一种替代或补充方法可以利用接触式麦克风，该接触式麦克风触压在考生的皮肤或面部骨骼(例如颊骨)上，从而拾取从考生的嘴中发出但不会被音频麦克风听到的声音。音频麦克风除了检测考生的声音外，还检测环境中的声音。这些声音会淹没或以其他方式阻止音频麦克风察觉考生以压低的声音通过隐藏的麦克风向远程的作弊同伙讲话。这些和其他方法和设备将在下面讨论，但是已经很明显，用于考试的设备必须特别设计解决上述问题。

考生的身份必须是已知的，并且可以使用多种生物特征传感器和系统中的一种或多种来确定，例如手掌，指纹，心跳形状，虹膜，视网膜或其他扫描，声波的细节或结合对考生面部拍摄效果良好的图像进行面部识别，如下所述。为了本发明的目的，主要的生物特征识别系统将依靠小型摄像机的使用，该小型摄像机被设计为定期对考生的虹膜，视网膜或考生面部的一部分区域进行拍摄成像，如下所述。

当进行考试时，考生可以经历启动设备并验证其操作的过程。然后，考生可以确认自己的身份，该身份将事先建立并存储在本地或远程位置以进行比对。确定身份的过程可以记录下来，以便以后进行验证。来自各种监视系统的输出可以发送到一个或多个模式识别系统，例如经过训练的神经网络。这些系统已显示出很高的准确性。

每次学生参加一项或多项考试，并以此证明自己对课程掌握的熟练程度(通过考试)，即可获得学分，并在获得足够的学分后获得学位。获得学位后，学生大概会开始在公司，政府机构或其他组织中工作，考试管理机构应通过咨询公司或直接与用人机构的组织管理层进行定期的沟通或调查来验证该考试系统，以确保雇用单位和机构对通过在线课程考试的学生的工作熟练程度感到满意。该反馈可以持续改进整个教育和考试过程及系统。

授予学位的机构将在此过程中产生费用，并且可以考虑向学生收取这些费用。根据具体情况，这笔费用可以是每门课程，每门考试或每个学位的费用。由于可以大大提高学生的收入能力，并且提供课程的教育机构的自付成本很低，因此可以推迟这些付款，直到由雇用单位或机构向学生付款为止，实际上，这样的雇用单位或机构可能是愿意为受雇用人支付这些款项。无论如何，与传统大学教育的典型费用相比，该费用应该相对较小。但是，通过这种方法授予学位的教育机构可以大大扩展授予的学位数量，因此，尽管在每个学生身上得到的报酬很小，但该教育机构获得的总收入金额却是可观的。

一篇很好地回顾了有关美国的高等教育状况和大规模互联网公开课程(MOOC)兴起的文章是来自尼古拉斯·卡尔在麻省理工学院技术评论杂志中发表的该主题文章。可以在以下互联网网站上找到该文章。http://www.technologyreview.com/featuredstory/ 429376/the-crisis-in-higher-education/。引用该文所说：“例如，机器学习可以为自动检测系统检测在线课堂作弊铺平道路，随着大学考虑向完成网上公开课程(MOOC)的学生授予证书甚至学分，这一挑战变得越来越紧迫。”本发明的目的是应对上述挑战。

如文献中许多地方所讨论的那样，通过考试的复杂性存在显著差异，根据课程主题选择用计算机系统对学生的考试进行评分，进而评估学生对课程掌握程度进行评估的复杂程度存在很大差异。对于那些要得出数值答案的数学和科学课程，机器的考试评估相对简单。但是，对于那些评估推理或写作技巧或艺术技巧的学科，是否可以通过机器考试来完成，这引起了很大的争议。除了指出有必要在该领域进行更多研究之外，本文将不再解决此问题。

本发明的目的不是确定考试应如何测量学生的水平或应如何对其进行评分。此处的主要目的是使学位授予机构确信，参加考试的考生是实际上已注册课程的学生，并且该学生独自完成考试，而没有可能得到附近或遥远的作弊同伙的帮助。这种保证应使作弊的可能性减少到十万分之一，并且类似地，可以将目前对作弊的错误指控减少到类似的几率。

例如，当学生决定注册一个学位课程，或者甚至注册他或她希望获得学分的课程时，第一步通常是在该教育机构(通常是学院或大学)注册并建立学生记录开始。在此注册过程中，如果学生希望获得在线的一门或多门课程的学分，则将要求该学生提交各种类型的信息，以使他们可以在互联网上得到肯定的识别。尽管通常可能不收取任何费用，但是通常会收取一些与参加考试和管理学生课程有关的费用。在本发明的优选实施范例中，将特殊配置的设备借给或出售给学生以主要用于考试。

满足本发明目的的可佩戴眼镜在下文中进行描述和配置，以使识别学生身份并显著减少作弊机会所需的所有功能都纳入眼镜设计中，以下称为“安全考试设备”。在课程结束时，或学生完成与学校的关系后，可能需要他或她归还安全考试设备；但是，由于安全考试设备可能会链接到学生的基于生物特征识别的标识，因此存储在设备上的人体生物特征(如果有)将需要被另一名学生的生物特征删除或覆盖(如下所述)。在一种方法中，每次学生戴上安全考试设备时，都会基于一个或多个生物特征测量结果创建用于解密考试的加密密钥集。在这种情况下，一个安全考试设备可以用于任何数量的学生，而一个学生可以使用任何安全考试设备。在这种情况下，学生的生物特征或从中获取的数据只能在学生使用时存储在安全考试设备上，而在学生卸下安全考试设备时将其删除。这也消除了生物识别信息安全和隐私问题。

由于来自著名教育机构的学位价值是巨大的，因此在参加考试时作弊的动机可能也是巨大的。例如，可以预见，将会出现一个专门开发作弊技术的作弊服务行业，以帮助学生参加考试并因此获得学位。因此，本发明的系统被配置使这种作弊成功的可能性最小化。

如果帮助者或作弊同伙可以接触显示考试内容的显示器，则可以鼓励考生在参加考试时的作弊动机和企图。如果作弊同伙具有这种权限，则他或她将使用一种通信方法，通过该通信方法，他或她可以以无法侦测到的方式将信息传递给应试考生。本发明旨在减少并理想地消除作弊同伙观察到显示内容或以其他方式得到考题内容，进而能够导出和传达答案给考生的机会。

如果学生要使用他或她的私人计算机来显示考试，作弊同伙通常会比较容易地附加第二台远程电脑屏幕，该屏幕将显示与主屏幕相同的信息。例如，存在一种软件，该软件甚至允许位于特定计算机之外的人观察该计算机的显示。或者，如果考生或其作弊同伙可以接触和使用考生接受考试的计算机的端口和操作系统，则获取显示器上的信息相对容易实现。防止这种情况的一种方法是设计一种设备，该设备可防止其他计算机以可以复制显示内容的方式与该设备连接。因此，在本发明的优选实施方案中，将假设已经配置了特殊设备，特别是可穿戴眼镜类型的设备，在此称为安全考试设备，并且提供给希望通过自主考试获得所选课程学分的那些学生。

图1示出了学生10使用诸如监考服务或Proctor U之类的各种监考系统中的任何一个进行考试的学生。如果作弊同伙可以获取这些考题，则学生10在回答考试问题时便可以获得帮助。这可以通过许多方式来实现，例如通过隐藏的相机11来实现，该相机可以嵌入墙壁14中，墙壁14面向用于进行考试的计算机屏幕15，或者隐藏在学生10的身上，并通过学生的衬衫18上的孔观看显示屏，或嵌入在一件手上佩戴的珠宝17中，或者最容易地，可以在计算机中内置一个发射器，该发射器将显示器的内容发送到另一个房间的作弊同伙。

由于作弊同伙可以看到问题，因此有无数种方式可以将答案传达给学生10，例如将他们投射在地板，墙壁或天花板上，将骨感扬声器放在学生座椅16中，在那里它将与学生联系。例如，脊椎，或者甚至将绳子绑在学生10的脚趾上，拉三下以表示答案是C。广播答案可以由计算机显示屏15后面的智能手机12或平板电脑13提供。在线监考人员无法检测到这些方法中的任何一种以及其它无数种作弊方法。因此，不可能阻止作弊同伙与考生交流，而剩下的唯一方法就是阻止作弊同伙知道考题。

当然，也可以使用其他方法，例如贿赂监考官或可以提前泄露考题和答案的人。这些方法的预防将在下面讨论。由于使用所有已知的监考方式或其他反作弊方法很容易实现作弊，因此迫切需要一种不会被击败的监考系统。在此之前，相关教育机构不可能为接受在线教育的学生授予有意义的学分。

在图2中示出了根据本发明的讲解构建的装置。该设备是通常被称为安全考试设备(20)的头戴式眼镜型设备的透视图，该设备包含具有多个传感器，照相机和显示器的电子组件(PCB)22a，所有传感器，照相机和显示器均使用本文讲解制备的外力侵入设备检测薄膜(CID)22所保护。

图2是从正面看的安全考试设备20的视图，该设备或安全考试设备包括三个主要部分：塑料外壳部分21a和21b(统称为外壳21)以及被22(CID)薄膜覆盖的内部PCB部件。壳体部分21a作为外罩。

壳体部分21b从眼镜框21c延伸。壳体部分21b可以是大致L形的，第一部分从框架21c的边缘笔直地向外延伸，而第二部分基本上垂直于第一部分并且位于框架21c的前面。框架21c上具有透镜部分，该透镜部分包括可选择的普通透光玻璃镜片(处方玻璃或普通玻璃)的透光孔以及从透镜部分向后延伸的支撑部分。支撑部分可以是如图所示的两个镜腿，或者是如下所述的弹性头带。

图3是从后方观看的安全考试设备20的透视图，示出了侧视摄像机23，显示器27，接触式麦克风38和音频麦克风24。来自PCB 22a的电线包括例如四个扁平导体和通孔。通过外力侵入设备检测薄膜CID 22，USB端口25以卡入外壳21的方式构建。端口25位于外力侵入设备检测薄膜CID 22的外部。

在图2-5、7、8、16-18、25和26中总体示出了根据本发明构造的头戴式显示器和电子设备。

图4和5图示出了安全考试设备的剖视图，显示了设备的内部设计。图5示出了具有嵌入式接触式传感器的接触式麦克风38，该接触式传感器可以是皮肤温度传感器(热电偶)，来自血流传感器的脉冲(如在脉搏血氧仪中)或EKG心电图传感器的一部分。需要至少两个在不同位置的EKG心电图传感器，以便获得心脏脉冲形状的测量值。在图5中仅示出了一个。

图4示出了侧视摄像机23，蜂鸣器28，虹膜摄像机29，前视摄像机30的位置，其中安全考试设备塑料壳体部分21a和薄膜CID 22(来自图2)没有被示出。

显示器27布置在壳体部分21b中并且指向考生的右眼，并且在考试期间显示考题(同理可替代地，显示器也可以指向考生的左眼)。代表成像装置的前视摄像头30也布置在壳体部分21b中，并且从安全考试设备20向外监视考生的视场。摄像头30可以具有大约120°的视场。蜂鸣器或声音产生器28布置在壳体部分21b中，并且周期性地提供可由音频麦克风24检测到的声音，以便验证麦克风24未因某种原因而失效。麦克风24和蜂鸣器28，或者替代地，扬声器位于PCB 22a上，因此接线孔位于壳体21的侧面上。

显示器27布置在第二壳体部分21b的末端。前视摄像机30或其他成像设备，音频麦克风24和蜂鸣器28也布置在第二壳体部分21b的侧面上(见图4)。这些部件中的每一个都连接到外壳21中包含处理器的电子组件，该外壳以本发明所属领域的技术人员已知的方式安装到框架21c。电缆从外壳21中的电子设备模块中接出，可以包含用于连接外部设备，例如电源和通信模块，智能手机或计算机的USB端口25。

虹膜或视网膜扫描照相机26、29布置在壳体21中，向内指向佩戴者，并测量考生的生物特征(见图3和5)。这样的生物特征可以包括虹膜或视网膜图像，眼睛的白色部分中的血管图像或眼睛周围的面部部分的图像。可以通过布置在壳体21中的LED来提供对眼睛的照明，该LED可以在IR红外或电磁光谱的可见部分中。因此，虹膜照相机26、29更普遍地被认为是生物特征扫描照相机。

控制考试管理的软件和处理器可以驻留在考试提供者的外部服务器上，并与外壳21中的电子组件一起运行。

摄像机23也可以设置在壳体21中，以检查可能在眼镜附近发生的任何异常活动(见图3)。这样的照相机23可以能够监视到偷窥相机是否被临时地还是永久地固定在安全考试设备20上，或者，能够监视到偷窥相机被固定在可以在显示器27上捕获图像的考生的面部上。类似地，照相机23可以围绕考生左眼的空间监视外来的偷窥成像设备，以确保考生不会与他的左眼一起使用这种偷窥成像设备和/或用于(在左眼位置上)向考生提供帮助的另一显示器。这是通过使用图像处理算法处理由照相机23获得的图像以确定是否存在另一偷窥成像设备或外来显示器来实现的。相机23，或更一般而言是成像设备，被布置在第一壳体部分21a上，并且被定向为对框架21c的大部分拍摄成像(见图3)。

为了进一步阻止作弊，如果考试提供机构同时或在不同时间为1000名考生提供考试，并且该考试属于多项选择题并且包含五十个问题，则可以对问题的顺序进行随机排序。因此，每个提供的考试顺序都不同。由于这提供了大量不同的考试，每个考试都包含相同的问题，因此从一组问题中得出的答案对于采取不同顺序的一组相同问题的考生来说，具有很小的采用价值。

安全考试设备20的整个电子封装(图2-5)被封装在称为外力侵入设备检测薄膜(CID)的薄膜31(图6)中。如下所述，可以在壳体21中将电线的阵列印刷到将包括显示器和照相机的电子设备封装在内的塑料膜上，以使任何侵入壳体21的尝试都会切断一根或多根电线。

用于解码考试问题和考试提供机构发送的任何其他命令的私钥可以保存在例如外壳21中的动态RAM存储器中，该外壳可以通过延长寿命(10年)的电池来保持供电，该电池也可以当安全考试设备20通过端口25连接到电源(未显示)时进行充电。如果外力侵入设备检测薄膜22检测到试图侵入外壳21的企图，则可以关闭RAM存储器的电源，并使在存储记忆中的私钥和任何其他私人信息或算法被删除。由于检测到企图侵入外壳21的尝试而导致安全考试设备20不可再用于考试目的的其他删除私钥或者保证私钥安全的技术也是可行的

当考生准备参加考试时，他或她将安全考试设备20放在自己的头上。每个摄像机26、29将获取虹膜，视网膜或其他生物特征的图像，并通过电信网络和/或互联网将其发送到服务器。在该过程完成时，考试题将被发送到安全考试设备20，以诸如先解密后显示的顺序将考题显示在显示器27上。

每个摄像机26、29被控制为定期检查以确定考生的虹膜是否存在以及虹膜没有改变。这由安全考试设备20中的处理器控制。如果发生任何异常，例如不存在虹膜或虹膜的位置改变，则显示器27将被处理器停用。因此，当考生取下安全考试设备20时，显示器27将自动停止显示考题。类似地，如果考生将安全考试设备20转移给虹膜与考生的虹膜不匹配的另一个人，则显示器27将不显示试题。在上面及其后的论述中，虹膜将用于表示每个摄像机26、29可观察到的任何上述生物特征扫描。

当考生完成考题后，他或她将通过鼠标或键盘(用户界面)进行指示，并且显示器27将不再显示考题。然后，可以按照以下说明进行与提供考试机构的其余部分的互动。

前视摄像机30可具有约120°的视场(FOV)。该视场FOV将覆盖考生的手，以检查考生在键盘上键入问题然后将问题传送给作弊同伙的情况。如果摄像机30无法看到考生的手，则显示器27将关闭，直到可以看到手为止。如果这种情况经常发生，则可以终止考试。摄像机30还可用于检查考生附近是否存在其他设备。这些设备可能包括平板电脑或其他计算机，智能电话，书籍或论文，显示屏幕或任何其他不允许用于特定考试的信息源。如果考试是公开考试，则可以使用上面列出的某些设备。完成这些模式识别任务的软件可以利用一个或多个训练有素的神经网络。

考生可能已经启用了隐藏的开关，该隐藏的开关将键盘与安全考试设备20断开并将其连接到作弊同伙，从而使考生能够将考试信息发送给作弊同伙。摄像机30可以确定考生正在打字，并且处理器可以确定安全考试设备20没有接收到打字信息并指示故障。对于大多数考试，不需要键盘，因此可以从设置中将其删除，以最大程度地减少使用键盘与作弊同伙沟通的可能。

可以与来自考试提供机构或考试管理机构的加密考试一起发送有限数量的与所管理的考试有关的加密命令。这些命令控制考试过程的某些方面，例如是开卷考试还是闭卷考试，是否是定时考试，以及是否允许多少时间，允许多少次重新开始，允许多少次暂停？由于考试过程由安全考试设备20控制，因此这些命令将被解密，并由安全考试设备20用于指导考试过程。

照相机30类似地可以用于检查安全考试设备20附近的异常状态。同样，与照相机30一起使用的模式识别软件可以利用一个或多个受过训练的神经网络。相机26可以通过监视捕捉到(例如，通过比较图像和/或使用经由处理器的模式识别)可能已经临时粘贴在考生面部，并且可以捕获显示在显示器27上图像的小型偷窥相机视图。如果使用直接的视网膜区域投影仪显示器，当然不会有这方面的问题。而且，显示器27的视场受到限制，以使得只有考生的眼睛附近的区域才能看到显示器27。因此，为了观看和捕获显示器27上的图像，偷窥相机将需要放置在位于显示器与眼睛之间的路径附近。此外，安全考试设备20的结构设计应该使得安装隐藏偷窥摄像机的可能最小。

摄像头30还可以用于监视异常的设备，该异常设备可以由考生的左眼看到，这可以成为考生的信息来源。为了进一步防范此类异常事件，可以将第二个摄像头(未显示)放置在框架21c上，但可以放置在另一个位置，以便更好地查看考生左眼周围的空间。

接触式麦克风38卡入壳体21中并且位于壳体21的内侧，使得其与镜腿之一旁边的壳体21的该部分直接接触，所述镜腿在贴近佩戴者的脸颊上压向佩戴者的脸颊。在佩戴安全考试设备20时，接触麦克风38，例如，可沿着壳体21的一部分必须与佩戴者的脸颊或脸的其他部分接触。接触式麦克风38的功能是检测任何振动，例如由考生的谈话甚至窃窃私语引起的振动(或者通常是由考生发出的任何必然导致骨骼和/或皮肤振动的声音)。这些振动是由于接触式麦克风38与佩戴者的皮肤接触的结果而被检测到的，并且理想地是当被按压在佩戴者的面部骨骼上时。接触式麦克风38的功能可以结合到另一个组件中，该组件也被认为等同于接触式麦克风，即，只要在考试过程中考生正在说话或发出其他口头声音时，任何能够通过与皮肤或其他身体部位接触而感测或检测到振动的组件。

壳体21还可以具有两个孔，一个用于小LED 38a，另一个用于小光电管38b(见图5)。每个孔的直径约为2毫米。它们可以放置在接触麦克风38的中心，并且可以穿过麦克风38钻成通孔，以使来自光电管38b和LED 38a的导线行经透过通孔接到PCB 22a。替代方案是用热电偶或热敏电阻代替LED 38a和光电管38b，该热电偶或热敏电阻测量考生的皮肤温度。在任何一种情况下，目的都是确定当安全考试设备20被考生佩戴时，将接触式麦克风38抵压在脸颊上，以便检测到来自考生嘴里的任何声音，即确定接触式麦克风38与考生皮肤之间的接触。

通常，在进行考试时不应讲话。麦克风24用于检测音频声音和语音。如果检测到这样的单词，特别是发自考生的说话，则可以采取响应措施以停止显示考试题，例如，可以根据提供考试机构的要求暂停或终止考试。

为了防止音频麦克风24被吸音材料覆盖，提供扬声器，蜂鸣器或其他发声器28以周期性地产生由音频麦克风24检测到的声音，并且可以确定检测到的信号的质量。如果音频麦克风24无法清晰地听到发声器28发出的声音，则可以终止考试，直到问题解决。发声器28可以放置在壳体21或框架21c上的替代位置处，以使得通过结构的直接声波传导最小化。

在图6中提供了外力侵入设备检测薄膜22的操作示意图。由于外力侵入设备检测薄膜22被设计为包含整个电子设备和传感器组件，因此它必须相对薄，以免干扰接触式麦克风38，音频麦克风24和扬声器或发声器28，并且是透明的，以免干扰显示器27或照相机26、29。

外力侵入设备检测薄膜CID 22是缠绕在PCB 22a和其他部分周围的薄膜。它可以由单张薄膜叠起来然后粘在一起制成。它必须与照相机26、29和显示器表面紧密贴合，以免图像变形。USB接口25的电线穿过外力侵入设备检测薄膜CID 22的位置将非常细。接口25可以卡入外壳21内的固定结构。

如图6所示，一种优选的构造是提供一种包括迷宫式线35、36的单层膜(膜31)，该线非常狭窄且紧密地排列，使得任何试图穿透膜31的尝试都会引起一个或多个这些导线35、36中的一根被切断。基膜31可以由聚酰亚胺制成，在其上印刷电线35、36。最终组件覆盖有薄涂层以使电线35、36具有绝缘性能。微处理器(未示出)监视总电阻，电感和/或包括导线35、36的电路的互感，并且如果这些测量值有显著变化(例如，高于阈值)，则系统立即删除存储的私密信息。由于任何侵入电子和传感器组件的尝试都必定会切断这些导线35、36中的一根，因此这种设计提供了一种易于检测的方法，可以确定是否有侵入系统电子和传感器组件的企图。

外力侵入设备检测薄膜(CID)22具有以下属性：

1.导线35、36沿两侧延伸排列(图6)。它们可以在一侧单向排列，在另一侧以直角交叉。

2.一侧的电线35、36将通过镀通孔与另一侧的电线连接，从而形成一个连续通电回路。

3.在PCB 22a中配合插座附近的底侧，电线35、36将变宽(

微米)，以便可以连接有两个针脚的通电接口。

4.外力侵入设备检测薄膜CID 22在沿着电线35、36之间的中心处有很多很小的散热孔39(直径约50-100微米)，以保证设备的散热性，防止电子设备过热。

组装过程可以包括以下步骤(图6)：

步骤1：准备将构成CID 22膜31缠绕在PCB 22a周围。

步骤2：将薄膜CID 22包裹在PCB 22a上。此处的关键步骤是将薄膜CID 22固定到显示屏透镜表面33上。圆圈32是薄膜CID 22上与显示屏33位置相对的标记位置。圆圈32将粘贴到显示屏透镜表面33上。

步骤3、4：将PCB组件胶合后，将薄膜CID 22插入PCB 22a中，并包裹薄膜CID22其余的部分。现在，PCB 22a被薄膜31完全覆盖以形成外力侵入设备检测薄膜CID 22。

步骤5：将PCB 22插入壳体34中；CID 22的薄膜胶片31覆盖了前视摄像头37和侧视摄像头。

步骤6：将壳体部分34a(如壳体部分21a)卡入壳体34(如壳体部分21b)。

图7示出了未组装的设备壳体：后壳体部分40和前壳体部分41(分别类似于壳体部分21b，21a)。

图8示出了外力侵入设备检测薄膜(CID)可以包含其自己的微处理器安全组件251(包含电路特性监视处理器)和电池253，或者它们可以位于PCB 22a上。薄膜CID 22还可以包含其自己的RAM存储器252。RAM存储器252可以包含私钥和其他私密信息，这些私密信息由电池253保持通电状态(可用)。选择电池253以便可以为电池253提供足够的电力。保持RAM存储器252处于通电状态数年，并且还向微处理器安全组件251提供电源以监视迷宫导线。导线连接到微处理器，该微处理器检查例如导线的阻抗。微处理器检测到的任何阻抗变化都表明可能有试图侵入电子设备和传感器组件内部的情况存在。如果检测到这种入侵，则切断RAM存储器252的电源，这样私密信息便被删除。

外力侵入设备检测薄膜的示意图如图8所示。电源由外部计算机通过连接254引入图3的USB接口25供电。连接(电线)254还提供来自电子设备和传感器组件的通信。安全组装是其中的一部分。迷宫细线用250表示，安全组件(SA)在251处，长寿命电池在253处，RAM存储器在252处。安全组件(SA)251可以是一个单独的子组件，可以通过装上一层保护材料来进一步保护，使得任何试图接触和使用连接电池253到其中的微处理器或RAM动态存储器252导线的尝试都将被破坏。这是次一级的预防措施，因为不破坏私密信息就不可能渗透到被保护的安全组件SA 251。

总而言之，对网格(薄膜上的金属细丝)的任何破坏都会破坏私钥和其他私密信息，从而无法对考试题进行解码。在安全考试设备20的组装完成之后，微处理器可以被通电，并且第一步将是适当地测量电线35、36网格的电感，电阻和电容。如果改变例如超过阈值，则安全组件SA 251中的电路将切断动态RAM存储器252中的电力供应，从而删除了其中的私密信息。由于无法重新加载私人信息，因此需要将设备组件返回工厂进行重新制造，并插入新的安全组件SA 251或全部的电子和传感器组件，或其他重新制造步骤或过程。

图9和图10示出了安全考试设备的另一种形式，该装置是在人头上具有框架301(没有镜片)的设备300。USB接口可以在外壳305闭合组装之前嵌入外壳305中。鼻托303和镜腿302的变型在图10中示出。

一个有代表性的设备框图在图11中示出(并且其部分或全部适用于本文公开的安全考试设备)。该设备被一般性地表示为350，通常包括在352处的(微)处理器，该处理器还可以包括CPU 353，显示器接口354，虹膜相机接口355，前视相机接口356，侧视相机接口357eMMC 358，RAM 359，通信接口360，LED控制接口361，显示器光学接口362。同样在设备350中，可以有显示器363，虹膜照相机光学接口364，虹膜照相机365，前视摄像头366，侧视摄像头367，虹膜摄像头照明LED 368，蜂鸣器或其他发声器369，音频和/或接触式麦克风370，Wi-Fi模块371，鼠标/键盘接口(蓝牙)372，电池373，薄膜CID供电电池和网格374，薄膜CID控制器375，数据和充电器接口376以及可选的外部摄像头Wi-Fi接口377。

系统框图在图12中示出，并且包括服务器400，考试提供者或考试提供机构或考试管理机构402，通信网络404，一个或多个监考设备406，计算机408和计算机使用者410。

管理员流程图如图13所示，它可以包括以下步骤(并非全部都是必需的)：

450 考生接入安全考试设备电源

451 鼠标连接

452 鼠标设置

453 Wi-Fi连接

454 Wi-Fi设定

455 扫描虹膜

456 等待

457 网路通话

458 排除故障

459 获取名字

460 网路通话

461 发送虹膜扫描数字图像和安全考试设备/设备ID

服务器将虹膜代码返回到安全考试设备/设备

安全考试设备/设备基于虹膜代码和专有算法创建加密密钥集

安全考试设备/设备将公钥发送到服务器

462 虹膜，安全考试设备/设备代码和与考生链接的考生公共密钥添加到服务器列表中

463 考生身份验证通过

464 考生选择要参加的考试

465 开始进入考试流程

480 显示“电源已接通”

481 显示“鼠标已连接”

482 显示“已连接Wi-Fi”

483 显示“虹膜已扫描”

484 显示“网络通话成功”

485 显示随机数“234 342 907并使用登录计算机输入”

486 显示“欢迎王伯仲”

487 显示与考生相关的考试列表

488 登录过程结束

完成此操作后，可以将信号发送到服务器，表明考生已准备好参加考试。代表性的考试顺序如图14所示，可以包括以下步骤(并非所有步骤都是必需的)：

500 考生选择要参加的考试

501 Web服务器从考试提供者获取考试题

502 安全考试设备基于虹膜代码和专有算法创建加密密钥集

503 Web服务器从文件获取公共密钥

504 Web服务器使用安全考试设备公钥处理和加密考试

505 使用https将加密的考试传输到安全考试设备/设备上：

506 安全考试设备/设备使用其私钥解密考试

507 开始考试过程的监控

508 启动考试计时器并初始化其他参数(瞳孔位置，暂停次数等)

509 安全考试设备显示下一个考题

510 考生使用鼠标选择多项选择题的答案，过程被录制

511 是否超过了指定时间？

512 显示“超过考试规定时间”

513 考生前进或返回另一个问题或表明考试已完成

514 考生完成考试了吗？

515 触发了瞳孔置换报警？

516 向服务器发送警告消息“可能正在使用假虹膜隐形眼镜”

517 显示“考试结束”，将考试答案传输到服务器，停止监考

525 开始执行监考任务

526 获取虹膜图像–闪烁白色LED或打开红外IR LED

527 将虹膜图像与内存的虹膜图像进行比对

528 显示“虹膜已更改，无法恢复的错误”

529 获取眼睛位置图像，测量瞳孔直径，如果瞳孔直径发生变化，则设置标志

530 眼睛是否在正确位置且瞳孔直径是否已改变

531 显示“眼睛位置错误，考试已暂停，单击鼠标右键以重新启动”

532 记录暂停次数，检查最大暂停次数并感测记录单击鼠标右键次数

533 获取侧视摄像机图像

534 分析侧视相机图像是否异常

535 显示“侧视相机图像出现异常，不可恢复的错误”

536 获取前视摄像机图像

537 分析前视摄像机图像是否异常

538 显示“前视图像发现异常，不可恢复的错误”

539 激活蜂鸣器

540 从麦克风获取并分析其音频

541 显示“来自麦克风的警告声音包含异常”

542 从接触式麦克风获取音频信息

543 显示“考生正在通话，无法恢复的错误”

544 从血流监测器获取并分析心跳数据或皮肤温度数据的间隔

545 显示“接触式麦克风未与脸颊接触”

546 等待1秒钟，然后继续

547 显示“考试因错误而终止”

548 考试结束(517之后)

当考生稍后进行第二项考试时，将进行新的生物特征识别扫描，以确认这是最初使用安全考试设备20注册的那个人。如果该扫描比较成功(由处理器确定)，显示器27将被激活，并且处理器可以将信号发送到考试提供机构以转发加密的考试。

有各种传感器，包括前视摄像头，虹膜成像摄像头，侧视监视摄像头以及音频麦克风和接触式麦克风，它们提供的数据包含适用于神经网络分析的数据模式。在某些情况下，最初可以通过使用两个图像之间的差异来简化此分析。例如，对于监视从眼睛到显示器之间空间的侧视摄像机，可以预期该摄像机的图像应该是不变的，因此，该图像中的任何显著变化都将指示情况异常。请考生注意采取补救措施。类似地，一旦考试开始，音频麦克风24或接触式麦克风38不应检测到任何声音，因此，如果存在任何声音频率，则可以警示异常以便考生进行补救措施。对音频麦克风24来说考试环境的静音要求使其难以发挥作用，因此提供了接触式麦克风38以检测考生是否在讲话。如果检测到通话，则可以中断考试，如果第二次发生，则可以终止考试(或遵循其他声音检测响应协议)。

用于检测眼睛是否恰当地位于虹膜照相机的视野FOV中的眼睛图像分析可能会稍微复杂一些，但是，同样由于两个此类图像之间的差异非常重要，因此分析可能相对简单。虹膜生物特征识别软件是可商购的，不会带来重大问题。为了防止将具有恒定虹膜图像涂漆表面的隐形眼镜用于应付虹膜监视相机，由安全考试设备20通过瞳孔图像分析来监视瞳孔的大小。即使背景照明水平不变，瞳孔直径也会随时间变化。因此，如果在考试结束时瞳孔的直径一直没有变化，则可能会怀疑涂有油漆的隐形眼镜并可以将其标记为异常。

代表性的设备组装顺序如图15所示，包括以下步骤(并非全部必须)：

550 准备组装零件

551 将CID薄膜放在工装夹具上

552 将电子器件和光学器件放入工装夹具中

553 在显示屏表面，相机镜头，接触式麦克风，心率监测器和CID边缘上涂胶

554 将工装夹具闭合

555 等待胶粘剂凝固

556 从工装夹具上卸下带有CID薄膜覆盖的组件

557 安置在壳体的设计位置中

558 将外壳合起后卡在一起

图16示出了Wi-Fi模块700，该Wi-Fi模块700经由电缆703插入墙壁701中以向安全考试设备702(像本文公开的任何其他安全考试设备一样)供电。学生可以使用具有显示器710的台式或膝上型计算机向学校或其他机构进行注册，学校或其他机构将提供使用安全考试设备702进行的考试。通过壁式插头700可以安排与互联网的连接，其中可以包含Wi-Fi接收器。它还可以包含用于与鼠标和/或键盘接口的蓝牙接收器，或者，Wi-Fi和蓝牙接口也可以驻留在安全考试设备702中。

图17图示了类似于图16的情况，但是安全考试设备702插入了智能手机，PC或平板电脑(设备)705。在这种情况下，互联网和蓝牙连接可以通过设备705进行。

安全考试设备702，鼠标707和键盘708之间的连接如图18所示，具有以下功能：

a.当鼠标707或键盘708被激活时，安全考试设备702被启动。

b.鼠标707或键盘708可用于控制显示器710以通过互联网连接等进行注册和考试选择。

c.也可以使用鼠标707或键盘708来控制其他设备，但是这里不讨论。

考生可以使用键盘708和/或鼠标707，以便与此服务器进行交互以进行初始注册(图18)。考生使用鼠标707或键盘708，通过与考试提供者或其所在机构的服务器进行通信来启动考试过程(请参见图12)。当考生准备好开始进行考试时，将考题的加密版本(通过网络从服务器，请参见图12)传输到安全考试设备702。安全考试设备702的外壳中的电子封装包括处理器，该处理器可以利用私密解密密钥来解密考题，并使它们在安全考试设备702内的显示器上显示。考生使用鼠标707和/或键盘708或其他用户界面输入对问题的答案。

在考生使用键盘708输入答案的情况下，为了防止考生利用键盘708与作弊同伙通信，可能需要一些预防措施。例如，键盘708可能被加装了隐藏的开关，该隐藏的开关将键盘与安全考试设备702断开并将其连接到作弊同伙。安全考试设备702将通过前视摄像头获悉，考生正在通过键盘708输入信息，并且如果安全考试设备702未通过键盘接口检测到该信息的输入，则可以合理怀疑考生在进行与作弊同伙的通讯，并且考试可以终止或采取其他适当的补救措施。

图19示出了在安全考试设备20(或本文公开的任何其他安全考试设备)中使用的光学器件的一种可能版本的细节，并且除非特别指出，否则是本发明有关领域技术人员已知或容易确定其功能的普通光学组件。

可以例如通过移动显示器800或透镜807来实现对近视和远视的调节，这两个显示器都被CID薄膜覆盖(因为显示器27被CID薄膜22覆盖)。如果使用显示器800的位置，则其应在组装期间并且在施加CID薄膜22之前被定位，否则调节机构将必须突出穿过CID薄膜22。在前一种情况下，制造商需要为不同视力的考生装配不同的安全考试设备，因此将根据这些不同的需求存储几类设备型号的零部件，并且这也将限制多个考生使用同一安全考试设备20的一般情况。如果提供了调整机制，则CID薄膜22的完整性受到损害，这可能允许打开通向设备内部的路径，例如显示器800的显示内容被捕捉到并发送给作弊同伙。

在第二种情况下，可以将透镜807留在CID薄膜22的外部，使得其易于用于视力调节。但是，在这种情况下，虹膜照相机的焦点也会改变，因为它会穿过同一镜头。自聚焦照相机可以用于虹膜照相机以解决该问题，或者可以使用具有大光圈的透镜系统并产生长焦距。或者，可以将虹膜相机放置在显示光学器件的下方或侧面，使其不穿过镜头807。

图20是显示器与虹膜扫描一体的模块的3D图。此处未显示LED照明光源。它沿着透镜819轴向布置在立方体分光镜的相对平面上，请参见图19。

图21示出了显示通道中的光线路径(以反向线性显示)。

图22示出了虹膜扫描通道中的光线路径(在向前方向上以线性方案示出)。

图23示出了镜片处方数据，并且表1示出了考虑用于本文公开的任何安全考试设备中的不同镜片的特性。

表1

图24是一种替代的框架设计，包括连接到外壳903(类似于外壳21)的塑料头带900，并且也可以采用弹性带的形式，以更好地将设备固定在考生的头部，即端部904连接到眼镜910(未示出)。连接到设备的USB电缆在图24中显示为901。

图25和26示出了眼镜框910的另一种变型。与普通视力矫正眼镜一样的透明镜片被示为911，但是该装置可以不具有这种玻璃透镜。

图27是安全考试设备的另一版本的前视图(其可以具有本文公开的其他安全考试设备的任何特征以及相同或相似的功能)。在该实施范例中，总体上以1000示出，电子器件被包含在壳体1002中，并且显示器被示出为1004。旋钮1003和1005用于将电子器件和显示器组件的壳体夹持在期望的方向上并允许绕其水平和垂直轴旋转。例如，旋钮1003、1005可以被配置为使得每个旋钮1003、1005的旋转引起壳体1002与框架之间的距离的改变。这允许考生调整显示器1004，以使显示器与考生的眼睛正确对齐。因此，壳体1002及其显示器1004相对于眼镜框架的位置是可调节的。可以使用提供该可变位置的任何调节机构，旋钮1003、1005仅是示例性实施范例。

图28是从后方观察的安全考试设备1000的视图，示出了眼镜架1006和可调节的夹持机构1007，该夹持机构用于将包含电子器件的壳体附接到眼镜架1006的镜腿。夹持机构1007包括两个旋钮1003、1005，这两个旋钮提供用于相对于眼镜框架1006调节外壳部分。例如通过电线1010向安全考试设备1000供电。提供了接触式麦克风1012，并通过连接到外壳1002的弹簧1013压在考生的皮肤上。弹簧1013的指向从壳体1002向内，即朝离开镜腿的方向向内延伸，产生对人脸皮肤的接触压力。接触式麦克风1012被布置为靠近弹簧1013或位于弹簧1013的内端，并且被偏置为进一步与镜腿分离，使得当佩戴安全考试设备1000时，弹簧1013可以被压缩并且因此对考生的皮肤施加压力，这将使得接触式麦克风1012与考生皮肤之间的接触更加可靠。诸如接触式扬声器1014的声音发生器设置在眼镜框架1006的另一个镜腿上。麦克风1012和扬声器1014与壳体1002中的处理器进行电子通信进行如上所述地操作。

通常禁止考生在考试过程中讲话，防止考生通过口头语言向他人提供考题。可以提供麦克风；但是，环境中的其他声音也将通过此类麦克风录制，并且很难将考生的通讯与环境中的声音区分开。接触式麦克风只会检测通过考生皮肤的声音振动，而忽略所有其他声音。因此，这是确定考生是否在说话的优选方法。为了使该系统工作，接触式麦克风1012必须与考生的皮肤接触。可以使用各种技术来确定是否发生了这种接触，例如寻找考生皮肤的光学传感器，确定皮肤电容的电容式传感器，测量皮肤温度的温度传感器等。这些方法中的每一种都可以通过诸如将光学，电容或温度传感器检测不到的隔音材料放置在接触式麦克风和皮肤之间这样的技术使考试监控失效。

为了解决这个问题，将接触式扬声器1014放在考生头部的另一侧。接触式扬声器1014可以被编程为周期性地通过考生的头部将声音传输到接触式麦克风1012。如果两个接触装置都与考生的皮肤接触，则这种周期性的声音将被接触式麦克风1014检测到。从而确认安全考试设备1000在被正确地使用。

图29示出了具有这种设计的外力侵入设备检测薄膜CID 1016，如上述的薄膜CID22或本文公开的任何其他CID薄膜的使用。图30另外从内部视图示出了电子设备1018，其被薄膜CID 1016覆盖。显示器1022类似地被薄膜CID 1016覆盖。

图31示出了连接USB接口的示范性方法，该USB接口穿过薄膜CID 1056(类似于CID22或本文公开的任何其他CID薄膜)向安全考试设备供电。薄膜CID 1056被示为覆盖PC板1054的一部分。USB接口1050连接到外壳1052。USB接口端1058穿过薄膜CID 1056中提供的小孔1060。这些孔1060足够小，以便任何人试图通过这些孔1060进入薄膜CID1056的内部都会相当地困难。所示的安全考试设备可以是本文公开的任何安全考试设备。

图32是类似于图28的视图，示出了接触式扬声器1014和接触式麦克风1012。接触式扬声器1014已经在眼镜架1006的镜腿上向前移动，以容纳有胡子的考生。提供了接触式扬声器1014到镜腿的可移动连接。从扬声器1014到电子设备的连接是通过电线1009，该电线可以穿过镜腿和透镜部分的内部空间。电线1010从图31中描述的USB接口连接到电源，例如墙壁上的电源插座。

图33示出了以薄膜1110形式存在的EKG心电图传感器，该EKG传感器被放置在接触式麦克风1012(以形成麦克风组件)和接触式扬声器1014(以形成扬声器组件)的顶部。如图33所示，具有EKG传感器的接触式麦克风1012和接触式扬声器1014都在眼镜框1006的镜腿上向前移动，从而它们接触有胡子的人的皮肤。注意，接触式麦克风1014被外力侵入设备检测薄膜CID覆盖，而接触式扬声器1012未被薄膜CID覆盖。两种设备都可以被外力侵入设备检测薄膜CID覆盖，但接触式扬声器不一定需要。

该设备的关键功能是考生几乎不可能作弊。图34示出了可以被用来在远程考试过程中的作弊方法，其中，监考人通过安装在考生计算机1230上的摄像机监视考生。在图34中，考生1202在考试的桌子上放置了可以看到显示器屏幕1204，但是却不在监考相机视野范围内的偷窥摄像机1206。摄像机1206可以将显示器屏幕上的考题内容图像无线传输到远离正在进行考试的房间的作弊助手1210。作弊助手(同伙)1210可以在他的显示器1212上看到考试题，并且将答案无线地传输到由考生1202佩戴的耳塞式接收器1214。因此，作弊同伙1210可以以无法被监考摄像头检测到的方式向考生提供答案。

还有许多其他方法放置监考相机或监考人员无法观察到的偷窥照相机。其中包括将摄像机安装在考试房间的墙壁上，但不在监考摄像机视野范围内。一些监考人员会要求考生在参加考试之前在房间内旋转摄像机，以便监考人员可以查看房间内是否放置了在考试过程中可以看到考题的此类摄像机。在这种情况下，微型摄像机可以安装在墙壁上，甚至可以安装在考生的衣服上，由于体积太小，监考官无法看到它们。监考官可能会在考生的耳朵中观察到一些奇怪的东西，在这种情况下，图35显示了一种更复杂的作弊方法。

在这种情况下，接触式扬声器1222被隐藏在考生的衣服下面，为了使作弊更加难以被发现，考生的计算机已经被修改为包括能够发送考试内容的蓝牙发射器1220，将考题发送给另一个房间的作弊同伙1210。

本发明的安全考试系统的目的在于，它是完全自动的，不需要考生以外的任何人的干预。管理考试的机构将有一套有限的规则，如果违反这些规则，将使考试无效。这些规则可以是一般规则，也可以是针对特定于要进行的考试的规则。这些规则可以包括：将使考试无效的事件；一旦发生事件，考试可以重新启动的次数(如果有)；如果特定考试失败，可以进行的次数；允许参加考试的时间；考试过程中允许的停顿次数和持续时间；某些或所有规则可能会也可能不会传达给考生。

这使考试机构确定什么是作弊以及即使作弊，后果负担很小。对于本发明的考试装置，即安全考试设备，这是一个相对较轻的负担，因为一旦设置了规则，则非常有限或根本不存在无法检测到违反这些规则的机会。

这里已经介绍了大量的传感器，这些传感器中的每一个都需要至少一种算法来评估传感器的输出并确定考生是否在作弊。由于安全考试设备配备了外力侵入设备检测薄膜(CID)，因此，作弊同伙实际上不可能修改设备以将显示信息传输到另一个房间。例如，使用CID薄膜时，没有可能将电线接入进电子模块内部与显示器输出端连接。

最后，安全考试设备本身受到保护。考生可以佩戴只有小豌豆大小的偷窥摄像头，但要让该摄像头观看显示的考题，虹膜监视相机或附近的其它监视相机会发现偷窥摄像头的存在，因为能够放置这种偷窥摄像头的选择区域很小。

当然，如果发现了一种作弊方法，它将很快通过互联网公开，从而击败安全考试设备的解决方案。因此，为了持续改进安全考试设备的防作弊能力，可以实施奖励发现作弊方法的考生。

根据教育机构的判断，可以为考生提供时间限制或没有时间限制以完成考试。同样，一门课程除了期中考试和期末考试外，还可能是进行一次期末考试加一系列小测验，或者基于课程需要和教育机构的愿望，在每次课程中可以要求考生提供反馈。由于所有此类考试都会自动评分，因此每天进行一次或更频繁的测验而不是一次期末考试的成本微不足道。在一个极端的情况下，所有必需的课程都可以在不进行任何考试的情况下进行，而最终的综合考试可以用来验证学生是否可以获得学位。或者，可以在课程或学位学习过程中对学生进行连续考试，而无需任何最终考试。这些决定留给教育机构。由于考生能够观察计算机或安全考试设备屏幕上显示的说明，并且可以在任意时间使用安全考试设备进行考试，因此可以方便地使用这些选项。

考生可以通过键盘708(图18)，触控板(未显示)和/或鼠标707或任何其他类型的用户界面，例如笔记本电脑的触摸屏，计算机终端或智能手机705将数据输入考试程序(请参见图17)。鼠标707或键盘708可以通过固定的线或无线地连接到智能电话或计算机710。但是，考试题只会显示在安全考试设备的显示屏上。

现在将讨论用于验证与本发明的设备一起使用的考生身份的各种生物统计技术。由于本发明的装置被安装在考生眼睛前面的头部上，因此最容易获得的生物特征是眼睛或眼睛周围的面部组织的图像。可以设计出各种不同的生物特征测试，但最常见的是视网膜和虹膜图像。两者都可以通过与显示器一起安装的摄像机来使用。视网膜图像用于检查眼后血管的图案。尽管在糖尿病，青光眼或视网膜变性疾病的情况下视网膜模式可能会改变，但从出生到死亡，视网膜通常保持不变。由于其独特且不变的性质，除了DNA之外，视网膜似乎是最精确，最可靠的人体生物特征。

视网膜扫描的提倡者得出结论，它是如此精确，以至于其错误率估计仅为百万分之一。视网膜内的血管比周围的组织更容易吸收光，并可以通过适当的照明轻松识别。视网膜图像是当摄像机对准人的眼睛拍摄时将低能量不可见红外光束投射到人的眼睛中而获得的。这束光束在视网膜上追踪标准路径。由于视网膜血管比眼睛的其他部分吸收更多的光线，因此在扫描过程中光反射量会发生变化。这种变化模式被转换为计算机代码并存储在数据库中。

虹膜扫描是一种生物特征识别的自动化方法，该方法对单个人眼虹膜的图像使用数学模式识别技术，每一个虹膜的图像都是复杂和唯一的，并且可以从远处看到。请勿将虹膜识别与其他不太普遍的基于眼睛的技术，视网膜扫描和眼印相混淆，使用具有微弱红外或可见光照明的照相技术在人眼前面获取外部可见的，细节丰富，错综复杂的虹膜结构的图像。通过数学和统计算法将图像中的结构和和模式数字化形成数字模板并进行编码后可以确认个人身份。为了方便起见，例如护照免费自动过境等便利性，全世界数个国家的数十亿人已经注册了虹膜识别系统，并且正在部署一些基于此技术的国家身份证系统。虹膜识别的关键优势在于其匹配速度快和对假匹配的极强抵抗能力，此外，虹膜是稳定性极佳的人体器官，它在内部和眼睛一起受到保护但却在外部可见。

两种图像都非常准确，很难伪造。由于用于进行这些扫描的设备受到外力侵入设备检测薄膜的保护，因此它们是本发明优选的生物识别系统。尽管已经提出安全考试系统利用多个生物特征识别参数，但是视网膜图像或虹膜图像中的任一个的准确性都很高，从而消除了对第二生物特征识别参数的需求。虹膜扫描在某种程度上更易于实现，因此是与本发明一起使用的优选系统。

由于有可能通过将这种图像印刷到隐形眼镜上来伪造虹膜图像，因此，作为预防措施，可以随时间监视瞳孔的大小。已经发现，即使在恒定照明下，瞳孔尺寸也连续变化，因此可以据此对其进行监视以检查是否有涂有虹膜的隐形眼镜。监视可以涉及由处理器分析虹膜监视照相机获得的图像。

关于人的生物特征存储在哪里已经进行了大量讨论。例如，虹膜图像传输给大学并储存在那里，如果图像在那里被盗取，则小偷可能会恶意使用数据。在这里的本发明中，虹膜图像被安全考试设备获取，并且被加密地发送到服务器(未示出)。然后，服务器对图像进行编码以形成虹膜代码。该代码被加密并发送到安全考试设备。然后，安全考试设备应用专有算法将代码转换为考生ID。该过程还将创建一个加密密钥集，服务器将使用该密钥集对发送到安全考试设备的所有考试进行加密。由于这些考试是使用Https：协议发送的，因此考试是双重加密的。一旦创建了学生ID和密钥集，就将删除虹膜代码，就像删除服务器上的虹膜图像一样。因此，没有存储考生的生物特征数据。请注意，无法从学生ID创建虹膜图像，因此不会存储学生的生物特征数据。

当服务器获得学生ID时，它可以扫描其数据库以查看该学生是否已预先注册。如果不是，则可以使用学生可用的计算机来启动注册过程。计算机可以使用服务器，服务器可以向安全考试设备发送一个随机数，考生可以将其输入计算机中，从而将安全考试设备链接到已登录的计算机。然后，当考生输入自己的注册信息时，可以将其与学生ID，公共密钥和监控ID结合使用。由于学生使用的安全考试设备可以更改，因此可以保留学生(考生)使用过的安全考试设备的记录。下次登录时，将根据上面的虹膜代码计算出学生的ID，并将其链接到学生的记录，而无需计算机输入。

本发明的一些重要特征与现有技术开发的一些安全考试系统尝试有着显著区别。这些包括：

1.头戴式显示器用于将随机排序的考题呈现给考生的方式，使其他人无法获得或观看到考题。这样的显示器可以是保持在考生的眼睛附近的小型发光显示器的形式。

2.对多名学生进行相同的考试，其中考试题的顺序是随机的，以防止答案从一个学生传给另一个学生。每个学生都可以参加相同的考试，但是问题的顺序是不同的。

3.考试过程是全自动的，不需要人工干预。如果考生违反了教育机构的规则，则将记录违规并将其提醒给考生。该教育机构只有在考生对结果提出异议的情况下才需要介入。

4.没有视频或音频数据被转发到考试机构。如果考试成功完成，则认为没有作弊发生。如果考试中断，则可以保留诊断信息，并应考试机构的要求将诊断信息转发给考试机构。通常，除非考试中断，否则在考试过程中不会存储视频或音频信息。

5.不考虑对考生行为举止的监测，因此没有关于考生行为举止的规则也不记录或发送任何标准给考试机构，因此没有必要尝试根据考生行为举止来解释作弊行为。

6.考试题仅被本发明的设备(安全考试设备)所属的显示器所显示，并使用强大的加密技术以及受外力侵入设备检测薄膜保护。

7.由于作弊同伙几乎不可能观察到考试题的副本，因此无需试图通过口头交流来确定作弊同伙正在与考生进行交流。来自作弊同伙的此类通信无法可靠地检测到。但是禁止来自考生的口头交流，例如，如果通过接触式麦克风检测到考生在说话，则可以停止考试。

8.本发明的设备基于服务器确定的虹膜代码使用秘密算法来创建考试加密和解密密钥集。在考试结束时，私钥被销毁。由于存在的唯一副本在安全考试设备上，并且受到外力侵入设备检测薄膜的保护，因此没有其他设备可以解密由考试提供机构为安全考试设备唯一创建的考试。

9.如果发现新的作弊方法，则使用基于复杂神经网络的模式识别算法可以不断改进该系统。

当实施新的改进时，这允许升级系统的软件。

除多项选择考试外，此处公开的任何安全考试设备都可以用于需要书面答案的考试。对于这样的考试，安全考试设备优选地配备有高清显示器，该高清显示器允许显示多行文本。安全考试设备还应该能够显示虚拟键盘，以防止考生在桌子或桌子上打字，例如，前视摄像头可以观察到该键盘。在US 10180572的专利中描述了这样的虚拟键盘。当被要求用文字回答考试问题时，考生将使用显示器上的虚拟键盘来键入答案，然后答案将出现在显示器上。以这种方式，在进行考试时，作弊同伙(助手)即使在考生肩膀附近观察也无法知道考生输入的答案内容。

在某些情况下，特别是在需要数学推导或手写数学表达式的情况下，需要对考试进行书写答题。在这种情况下，考生可以配备一个平板电脑或者数字输入板，将其手写的答案输入到平板电脑上。平板电脑或者数字输入板上不会显示考生的笔迹(答题内容)，但会以仅由安全考试设备接收手写响应的方式链接到安全考试设备上。该考生书写的答案将只被显示在安全考试设备的显示屏上，供考生查看和更正。

代替使用二次电光效应或称科尔电光效应Kerr，或线性电光效应或称普克尔思效应Pockels使显示器的前部变黑以防止作弊同伙通过反射镜片窥视显示器上的内容，可以将通电变色玻璃用于此功能，如US 10180572专利中所述。通电变色玻璃将通过控制机制完全变成黑色或不透明，从而使站在考生面前的人看不到显示屏的内容。另一种方法是将偏光镜片用于反射镜片和偏振角旋转90度的显示器屏幕匹配。例如，反射镜片可以被垂直极化，而显示器可以被水平极化。在这种情况下，来自显示器的光将不会穿过反射镜片，从而阻止立于考生前面的作弊同伙观察到它。

使用本文公开的EKG心电图传感器系统，配备齐全的安全考试设备将获得第二个生物识别系统，用于识别考生身份并验证考生实际上是否佩戴了安全考试设备。因此，除了通过虹膜相机获得的虹膜生物特征识别功能外，考生头部相对两侧的EKG垫还将记录考生心跳的形状，这是该考生所独有的，因此也是考生本人的生物特征识别符。

除了使用鼠标之外，考生还可以使用他的声音向安全考试设备输入命令。尽管可以将其用作上述用于回答考试问题的鼠标的替代方法，但也可以将其用于其他命令，例如启动考试或控制考试问题的显示。学生可以说“下一个问题”，“我需要休息”，“考试完成”等。接触式麦克风会侦测到学生说的话，从而可以执行各种命令。语音输入还可以用于回答作文类型的问题，如果考生显然没有使用他的语音来请求作弊同伙的帮助，则可以使用语音输入。在安全考试设备的一个版本中，可以提供微型麦克风，这些麦克风可以插入考生的耳朵中，以听取考生是否正在使用像助听器一样的插入其耳朵中的扬声器。这样的麦克风可以是体积不超过一立方毫米的微型设备。当考生戴着安全考试设备时，可以将它们插入考生的耳朵。这样的麦克风也会侦测到考生发出的声音，因此，在安全考试设备的指令下，考生可以说些什么来测试入耳式麦克风是否正确安装。通话也可以用来测试接触式麦克风的操作，尽管如上所述，为此功能还提供了基于接触式扬声器和EKG设备的其他防作弊检测。

上面描述了考试题顺序的随机排序。此外，可以对考试题的多项选择答案进行类似的随机排序。

安全考试设备可以使用其他方法来允许考生向安全考试设备输入命令。使用虹膜照相机的一种这样的方法是跟踪眼睛的运动，该运动可用于选择问题的答案或控制安全考试设备的操作。眨眼和闭合的时间或持续时间也可以用于此目的。另一种这样的方法是使用手势，该手势可以由前视摄像头看到并由适当的软件解释。例如，点击牙齿可用于控制考试，尤其是用于选择考试题的多种选择中的各种选择。

眼镜的镜片可以容易地被更换，从而允许不同的处方镜片用于不同的考生。

本文公开了一系列措施，旨在防止通过视觉，电子或无线等任何方式将与考试有关的信息传输给除考生以外的任何人。本文公开的措施并非是无所不包的，并且本发明的意图是覆盖这种技术的优选实施方案。类似地，本文公开了一系列措施，以在关于考试的信息已经泄漏给作弊同伙的假设下，防止答题信息回传给考生。由于作弊同伙现在必须向考生传送会影响考生如何回答问题的信息，因此本发明还没有详尽地公开从作弊同伙那里给考生传送信息的所有可能性，而只是公开了代表性的情况。

发明人的意图不是覆盖所有这样的信息转移手段，包括例如上面未讨论的触觉方法。这些包括，例如，连接到考生的导线，由作弊同伙实际握住，该作弊同伙实际上可能在另一个房间中，导线穿过墙壁上的孔。在这种情况下，例如，如果作弊同伙知道考试问题并确定正确答案为3，则作弊同伙可以拉三次电线，从而将此信息传输给考生。存在各种类似的触觉技术，包括电动式振动器，火花产生器等。要覆盖所有这样的可能性，即信息从考试设备中泄漏出来和信息向考生的传递将需要大量的篇幅。因此，发明人的意图是在公开最容易实现的那些可能性的同时涵盖所有这些可能性。

最后，以上引用的所有专利，专利申请出版物和非专利材料均通过引用并入本文。该材料中公开的特征可以在可能的范围内用于本发明中。

尽管上面示出和描述了几个优选的实施范例，但是对于执行相同功能的组件，使用其他几何形状，传感器，材料和不同尺寸亦可以进行组合。本文公开的发明中的至少一项不限于以上实施范例，而应由所附权利要求书确定。除上述应用程序外，还有许多其他应用程序。然而，在考虑了本说明书和公开了其优选实施范例的附图之后，本发明的许多改变，修改，变化以及其他用途和应用对于本领域技术人员将变得显而易见。不脱离本发明的精神和范围的所有这些改变，修改，变化以及其他用途和应用被认为被本发明覆盖，本发明仅由所附权利要求书限制。

Claims (20)

1.系统；包括：

一种眼镜架，适于至少部分地置于佩戴者的眼睛前方；

连接到所述框架的外壳；

布置在所述壳体中的组件；和

与所述壳体结合布置的外力侵入设备检测薄膜，以检测企图侵入所述壳体或其内容物的企图，

所述组件包括：

向后定向的显示器，当所述框架在佩戴者的头上时，佩戴者可以看到所述显示器；

接触式麦克风，布置在所述框架上，其位置在所述框架位于佩戴者的头部上时与系统佩戴者的面部接触，并在处于所述位置时检测佩戴者的骨骼或面部皮肤的振动；和

耦合到所述接触式麦克风并监测所述接触式麦克风振动的处理器，

从而该系统可用于通过指示所述处理器在所述显示器上显示问题，经由耦合到所述处理器的用户界面接收答案，并使用该系统监测考生发出的谈话或其他声音，该系统通过监视所述接触式麦克风监测到的振动来指示考生在考试中作弊。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述框架包括透镜部分和从所述透镜部分向后延伸的支撑部分。

3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述支撑部分包括在所述透镜部分两侧的两个镜腿，所述壳体具有至少一部分与所述镜腿中的第一个并排布置，所述接触式麦克风被布置在所述壳体的所述部分上。在所述壳体的所述部分的内侧上，面向所述的第二个镜腿。

4.根据权利要求2所述的系统，其中，所述支撑部分包括在所述透镜部分两侧的两个镜腿，所述壳体具有至少一部分布置在所述镜腿中的第一个镜腿旁边，所述接触式麦克风布置在所述壳体的所述部分中。

5.根据权利要求4所述的系统，还包括至少一个组件，所述至少一个组件确定当所述支撑部分在穿戴者的头上时所述接触式麦克风是否与穿戴者的皮肤发生有效地接触。

6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述壳体的所述部分的所述内侧还包括在所述接触式麦克风中的第一和第二附加孔，所述至少一个组件包括位于所述第一附加孔中的发光二极管(LED)，并且一个位于所述第二附加孔中的光电管，所述LED和所述光电管耦合到所述处理器。

7.根据权利要求5所述的系统，其中，所述至少一个组件包括嵌入式皮肤温度传感器，所述嵌入式皮肤温度传感器在所述接触式麦克风与皮肤接触时获得皮肤温度。

8.根据权利要求5所述的系统，其中，所述至少一个组件包括血流传感器，当所述接触式麦克风与皮肤接触时，所述血流传感器获得关于血流的数据。

9.根据权利要求5所述的系统，其中，所述至少一个组件包括一对EKG心电图传感器，当所述接触式麦克风与皮肤接触时，该对EKG心电图传感器获得心跳形状的测量值。

10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述壳体可移动地安装到所述框架。

11.如权利要求10所述的系统，其特征在于，还包括可调节的夹紧机构，以将所述壳体可调节地夹紧到所述框架，并且其构造成能够通过调节所述可调节的夹紧机构来调节所述壳体相对于所述框架的位置，以提供不同的位置。当所述框架在佩戴者的头部上时，所述显示器相对于佩戴者眼睛的位置。

12.如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述可调节夹紧机构包括可调节以允许绕侧向轴线旋转的第一旋钮和可调节以允许绕垂直轴线旋转的第二旋钮。

13.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括从所述壳体向内延伸的弹簧，所述接触式麦克风被布置成靠近所述弹簧的内端。

14.根据权利要求13所述的系统，其中，所述壳体连接到所述框架的一侧，还包括声音发生器，所述声音发生器布置在所述框架的与所述框架的所述第一侧相对的第二侧上，所述声音发生器耦合到所述处理器，并且由所述处理器控制所述发声器产生声音，由此所述处理器可操作地分析由所述声音发生器产生并由所述接触式麦克风接收的声音，以评估系统是否处于适当的操作位置。

15.根据权利要求14所述的系统，其中，所述发声器可移动地布置在所述框架的所述第二侧上，还包括将所述发声器连接到所述壳体的电线。

16.根据权利要求1所述的系统，还包括：EKG心电图传感器，其形式为布置在所述接触式麦克风顶部上的薄膜和在所述声音发生器顶部上的薄膜，所述处理器耦合到所述EKG传感器，以获得当所述框架在佩戴者的头部上时，关于佩戴者的心跳波形的数据。

17.根据权利要求1所述的系统，其中，所述壳体包括印刷电路板和电连接至所述印刷电路板并且被配置为能够连接至外部电缆的连接器，所述外力侵入设备检测薄膜覆盖所述印刷电路板，所述连接器包括针脚，所述针脚穿过所述外力侵入设备检测薄膜中的孔。

18.根据权利要求1所述的系统，其中，所述组件还包括至少部分地布置在所述壳体中的生物特征传感器，以获取生物特征数据，所述处理器耦合到所述生物特征传感器并监视所述生物特征传感器的生物特征数据的变化，由此在可用于考试的所述处理器通过分析对比由所述生物特征传感器获得的生物特征数据来确认使用该系统进行考试的考生身份。

19.根据权利要求1所述的系统，其中，所述接触式麦克风相对于所述框架具有可调节的位置。

20.根据权利要求1所述的系统，其中，所述框架包括透镜部分和在所述透镜部分的两侧上的两个镜腿，所述接触式麦克风布置在所述镜腿之一上，并且相对于所述镜腿之一具有可调节的位置。

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