CN113313168A - 无人监考的智能防作弊自助考试系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无人监考的智能防作弊自助考试系统，不受时间、空间限制的考试系统，包括前端设备和考试服务平台，前端设备将考试人员动态信息传输到考试服务平台，前端设备包括远程智能终端设备和三维动态数据信息采集设备；考试服务平台包括对三维动态数据信息进行处理的三维虚拟仿真模块、存储模块及考题管理模块，考题管理模块中运用决策树对题库中题目按预设定特性进行分类，每个节点提一个问题；通过答题状况进行结果判断，将判断结果数据分类，根据分类再继续有针对性提出问题，根据已有采集的答案数据机器学习出来的，再投入新的题目数据，就可以根据这棵树上的问题，将数据划分到合适的叶子上；通过人工智能计算，给出答题时间。

Description

无人监考的智能防作弊自助考试系统

技术领域

本发明涉及一种无人监考的智能防作弊自助考试系统，可用于个人单独考试或者使用私人电脑远程在线考试。

背景技术

目前虽然已经实现电脑在线考试，但是大多数仍旧需要人工监考；以往的无人监考系统依赖考试终端声音采集，身份采集和动作采集，但是只适用于考场考试，单独考试或者使用私人电脑时无法避免使用远程控制程序协助作弊；因为疫情，更是出现了远程在线考试，甚至居家考试需求；传统在线无人监考需要实时的考试组织形式，需要设定特定时间段；这就使得我们必须思考如何节省人力进行公平公正且自由的防作弊考试。

申请号：201811444546.0涉及图像处理、计算机视觉及机器学习领域，尤其涉及一种基于Kinect彩色及深度信息在线考试作弊判断方法，包括面容和躯干动作数据采集、面容和躯干动作数据预处理、面容和躯干动作数据的输入、构建面容训练网络、构建躯干动作训练网络、构建汇总训练网络、训练网络优化网络的性能以及测试网络验证网络的性能八大步骤；该方法充分利用了Kinect对人脸和躯干关节返回特征数据丰富实用且真实可靠的优势，结合深度学习，既能充分发挥大规模开放在线课程的便利性，又能对在线测评进行有质量的监督，主要解决的问题是学习者在自己计算机前目前常见的无人监督或仅有限监督的测试环境使得在线教育的成绩评价和证书认证在社会上普遍缺少公信力。

申请号：201210201534.1本发明涉及一种在线考试智能监控系统，包括一个中心站以及可以与中心站通信的一个或多个考试站；中心站包括：数据存储装置，数据处理器，数据处理器包括生物统计数据比较模块，用来比较考生的生物统计数据与存储的、核实的生物统计数据；考试站包括：数据处理器，生物统计测量装置，考生监督数据记录装置，数据存储装置，数据处理器还包括进程监控模块，用来对数据处理器的进程进行监控管理；系统还包括位于中央站或者考试站的考生监督数据处理模块，判断考生是否存在异常考场行为。本发明使考生身份核实、考卷发送、考场监督和考试系统监控过程自动化，并且提供了一个可靠和专用的考试环境，使得可以用最小的开销管理可靠的考试。

申请号：202010954439.3 申请日：2020-09-11公开了一种无人监考的考场防作弊系统，涉及防作弊技术领域。本发明包括无线干扰终端、无线侦测终端和后台服务器；无线干扰终端用于阻断数据信号进行阻断；无线侦测终端包括视频采集装置和语音采集装置；视频采集装置用于采集考场中考生的行为信息；语音采集装置用于采集考场中考生的语音信息；后台服务器用于对采集到的视频信息和音频信息进行统计分析。本发明通过考试的学校内安装后台服务器，考试的教室内安装无线干扰终端和无线侦测终端，实时将考场信息上传至后台服务器，后台同步对声音和视频进行分析判别考生是否有作弊行为，提高了考场监控力度和作弊发现效率，同时降低了监管成本。

申请号：201710870378.0公开了一种无人监考系统，包括信息采集模块、信息分析模块以及提醒模块，所述信息采集模块包括摄像单元、心跳检测单元以及定位单元，所述信息分析模块包括心电图模拟器，所述提醒模块包括振动感应器；本无人监考系统可以大大减小人力资源，且不会对考生造成任影响，可以保证考试的顺利进行。

现有技术缺陷：

（1）现有无人监考系统无法满足进行居家答题需求；无人监考系统依赖考试终端声音采集，身份采集和动作采集，但是只适用于考场考试，单独考试或者使用私人电脑时无法避免使用远程控制程序协助作弊；

（2）考试时间限定不灵活且出题方式单一，只是单纯将纸质试卷转变成电子试卷，单纯单次节省人力，但是无法在无人监考形势下进行单人多次自助考试；

（3）现有远程答题均采用三个摄像头监控，虽然全方位防作弊，但是硬件要求较高；

（4）现场网上答题仍旧需要人工监考，如考场组织入场。

发明内容

本发明目的在于提供一种无人监考的智能防作弊自助考试系统，可用于个人单独考试或者使用私人电脑远程在线考试。

本发明目的通过下述方案实现：一种无人监考的智能防作弊自助考试系统，不受时间、空间限制的考试系统，包括前端设备和考试服务平台，前端设备将考试人员动态信息传输到考试服务平台，其中：

所述的前端设备包括远程智能终端设备和考试人员的三维动态数据信息采集设备；

所述的考试服务平台包括对三维动态数据信息进行处理的三维虚拟仿真模块、存储模块及考题管理模块，其中，

所述的考题管理模块中运用决策树对题库中题目按预设定特性进行分类，每个节点提一个问题；通过答题状况进行结果判断，将判断结果数据分类，根据分类再继续有针对性提出问题，而这些问题是根据已有采集的答案数据机器学习出来的，再投入新的题目数据的时候，就可以根据这棵树上的问题，将数据划分到合适的叶子上；通过人工智能计算，给出完全动态试卷且留出设定的答题时间。

本发明的原理是：系统的特点是自助考试，不受时间、空间限制，可以单人次考、单人多次考和家居考；考生声音、面孔的动态信息采集和与身份比对验证；有三维虚拟仿真的形态式题库和采用人工智能算法的智能动态出题模式。

在上述方案基础上，人工智能计算：人工智能计算同一种题目根据题干长短预留答题时间；因题目类型不同，根据题目难易程度，作答类型预留答题时间；时间限定使答题者无法通过网络传输试题内容；其中，主观题客观化技术应用于答题的结果检测中，通过机器学习利用已标记的有限训练数据集，通过建立一 个模型，实现对新数据/实例的标记（分类）/映射，算法包括 回归和分类，之后由题库制定答案答题时间，结合各操作阶段结果与最终报告，系统自动评测出任务的做答时间；

在上述方案基础上，所述的前端设备硬件要求：奔腾 MMX 233 MHz or 100% 兼容/支持dx7以上的显示卡/64mb以上内存，推荐：PIII800Mhz 256mbSD/DDR ram Geforce2；浏览器插件文件大小 Internet Explorer/ActiveX: 1.2 MB；Netscape: 1.2 MB；AdobeAcrobat: 1.9 MB (win) 2.2 MB (mac)。

在上述方案基础上，所述的三维虚拟仿真模块：依靠三维视觉，采用三维虚拟仿真技术、生物特征识别技术，构建三维重建数据资料库，完成构建形态学数据库，其中：三维图像建模过程依序包括：电脑读取图像-提取轮廓-选择热区-生成三维模型（电脑），存入存储模块；所述生物特征识别技术：为注册和识别两个阶段，注册阶段通过传感器对人体的生物表征信息进行采集，如利用图像传感器对人脸虹膜等光学信息、麦克风对说话声等声学信息进行采集，利用数据预处理以及特征提取技术对采集的数据进行处理，得到相应的特征进行存储；识别过程采用与注册过程一致的信息采集方式进行比对分析，完成识别。

进一步的，所述的三维虚拟仿真模块，基于医学影像3D可视化技术和医学影像3D模型移动端展示交互技术，提供3D+人体可视化服务，对CT/MRI类源数据进行“高保真”3D可视化处理，同时依托云服务平台搭建物联分布式维护应用，提供基于移动端3D影像展示功能，将由可视化人体数据集重建的数字虚拟人，转化为数字医学三维可视化图像，实现实体标本的三维重建。

在上述方案基础上，所述的存储模块，包括逻辑存储与物理存储，在构建好的形态学数据库中，分析存储三维数据库，将逻辑存储与物理存储分开，编程人员只处理逻辑结构。这样既可以重新组织物理存储，也可以将整个数据库移动到完全不同的硬件和操作系统上，而应用程序意识不到任何更改。其中，

所述的逻辑存储结构包括数据库、表空间、片段、区段，由数据库管理系统Oracle数据模块管理。

所述的物理存储结构包括操作系统级别文件和操作系统模块，由操作系统模块控制Oracle数据模块和调用操作系统级别文件。

在上述方案基础上，在选择的考试前台终端进行考生动态信息采集，包括运用声音识别技术识别本人声音，运用身份证上传和本人脸识别，确认考生信息后进入考试系统的考试场景，视考试场景选择佩戴三维眼镜或网络手动操作；实时抓拍评估考生在线考试情况。

本发明提供一种根据上述一种无人监考的智能防作弊自助考试系统的应用，其中：

考生经智能身份确认，配戴耳机进入考试场景，该耳机包括头戴式VR眼镜+耳机一体；

所述的系统将逻辑处理好的数据库引入形态学考试，实现Web3D虚拟影像智能动态出题；

人工智能算法控制虚拟仿真数据库的出题方向、随机调整出题顺序、出题题目、语音对答、文字对答、调整作答时间。

形态学三维图像动态出题展示，需三维眼镜，按照要求调整形态学图像作答，需屏幕对面本人操作；

试卷完成后，在线发送给试卷评估者，实时反馈成绩，成绩单页面有实时抓拍答题者图像；

成绩不合格者，或对成绩不满意者，在限定时间内再次考试，试题由数据库发放，人工智能和三维虚拟仿真数据库控制试卷质量；按照约定时间内，限定答卷次数，实现完全无人监考自助答题。

本发明优越性在于：本发明运用现代化人工智能计算，结合形态学考试特点，引入三维虚拟仿真技术可彻底实现考试模式的变革，完全防止作弊的同时可实现完全自助的多次考试，可用于个人单独考试或者使用私人电脑远程在线考试。

附图说明

图1，三维图像建模流程图；

图2，存储模块功能结构示意图；

图3，本发明系统工作流程图；

图4，本发明系统工作原理图。

具体实施方式

一种无人监考的智能防作弊自助考试系统，不受时间、空间限制的考试系统，包括前端设备和考试服务平台，前端设备将考试人员动态信息传输到考试服务平台，其中：

所述的前端设备包括远程智能终端设备，如：手提电脑或台式电脑；三维动态数据信息采集设备：如摄像头；

所述的考试服务平台包括对三维动态数据信息进行处理的三维虚拟仿真模块、存储模块及考题管理模块，其中，

所述的考题管理模块中运用决策树对题库中题目按预设定feature进行分类，每个节点提一个问题；通过答题状况进行结果判断，将判断结果数据分类，根据分类再继续有针对性提出问题，而这些问题是根据已有采集的答案数据机器学习出来的，再投入新的题目数据的时候，就可以根据这棵树上的问题，将数据划分到合适的叶子上；通过人工智能计算，给出完全动态试卷且留出设定的答题时间。

本发明采用完全动态试卷；引入三维虚拟仿真技术；人工智能计算；实现区别于传统在线无人监考的防作弊系统，实现无考场模式下的自助多次在线考试。

运用现代化人工智能计算，结合形态学考试特点，引入三维虚拟仿真技术可彻底实现考试模式的变革，完全防止作弊的同时可实现完全自助的多次考试。

本发明的原理如图4所示：系统的特点是自助考试，有三个要素，1）不受时间、空间限制，可以单人次考、单人多次考和家居考；2）防作弊功能，考生声音、面孔的动态信息采集和与身份比对验证，以及智能动态出题；3）智能出题，有三维虚拟仿真的形态式题库和采用人工智能算法决策树实现的智能动态出题模式。

进一步的，本发明的各功能属性通过下述方案实现：

（1）人工智能算法：

采用决策树算法，根据一些题目预设定feature 进行分类，每个节点提一个问题；通过答题状况进行结果判断，将判断结果数据分类，根据分类再继续有针对性提问。这些问题是根据已有采集的答案数据机器学习出来的，再投入新的题目数据的时候，就可以根据这棵树上的问题，将数据划分到合适的叶子上。

人工智能计算同一种题目根据题干长短预留答题时间；因题目类型不同，根据题目难易程度，作答类型预留答题时间；时间限定使答题者无法通过网络传输试题内容。

硬件要求：奔腾 MMX 233 MHz or 100% 兼容/支持dx7以上的显示卡/64mb以上内存，推荐：PIII800Mhz 256mbSD/DDR ram Geforce2；浏览器插件文件大小 InternetExplorer/ActiveX: 1.2 MB；Netscape: 1.2 MB；Adobe Acrobat: 1.9 MB (win) 2.2 MB(mac)。

（2）三维虚拟仿真模块：采用三维虚拟仿真技术，形态学三维重建数据资料库，其中：

1）构建数据库资料：本发明基于医学影像3D可视化技术和医学影像3D模型移动端展示交互技术，提供3D+人体可视化，基于医学影像三维重建技术的基础上，对CT/MRI等源数据进行“高保真”3D可视化处理，同时依托云服务平台搭建物联分布式维护应用，提供基于移动端3D影像展示功能，将由可视化人体数据集重建的数字虚拟人，转化为数字医学三维可视化图像，实体标本的三维重建依靠三维扫描仪，构建影像学数据库；

如图1所示，三维图像建模过程：电脑读取图像-提取轮廓-选择热区-生成三维模型（电脑）。

2）存储模块，包括逻辑存储和物理存储，如图2展示Oracle存储模型，逻辑结构在左，物理结构在右。由Oracle存储管理系统分析三维数据库：构建好的形态学数据库将逻辑存储与物理存储分开，编程人员只处理逻辑结构，而让数据库管理系统去管理到物理结构的映射。既可以重新组织物理存储，也可以将整个数据库移动到完全不同的硬件和操作系统上，而应用程序意识不到任何更改。

如图2展示Oracle存储模型，逻辑存储结构在左，物理存储结构在右。

所述的逻辑存储结构包括数据库、表空间、片段、区段，由数据库管理系统Oracle数据模块管理。

所述的物理存储结构包括操作系统级别文件和操作系统模块，由操作系统模块控制Oracle数据模块和调用操作系统级别文件。

3）将逻辑处理好的存储数据库引入形态学考试，出题模式发生变革，实现Web3D虚拟影像动态出题，视考试场景可选择佩戴三维图像传感器，网络手动操作；电脑端人工智能机器学习的反馈调整试题内容变化，答题者需根据题目变化实时答题，无法达到同步答题作弊；人工智能算法控制虚拟仿真数据库的出题方向，出题题目，语音对答，文字对答，调整作答时间，同一考场答题者既无法同步答题，也无法作答相同试卷。

硬件要求：1.三维扫描仪；2.奔腾 MMX 233 MHz or 100% 兼容/支持dx7以上的显示卡/64mb以上内存。推荐：PIII800Mhz 256mbSD/DDR ram Geforce2；浏览器插件文件大小Internet Explorer/ActiveX: 1.2 MB；Netscape: 1.2 MB；Adobe Acrobat: 1.9 MB(win) 2.2 MB (mac)。

（3）人工智能控制试题的多样性

随机调整出题顺序，防止预先押题桌面答案作弊；实现语音文字交替出题，动态出题，需头戴耳机，避免相邻位置干扰；形态学三维图像动态出题展示，需三维眼镜；按照要求调整形态学图像作答，需屏幕对面本人操作，无法远程语音协作；以上颠覆传统出题模式，即提升出题质量，又达到全方位的防作弊。

设备：头戴式VR眼镜+耳机一体。

（4）智能身份识别

运用声音识别技术识别本人声音，避免远程语音传送作弊；运用身份证上传，人脸识别本人答题，防治替考；实时抓拍评估在线作弊；运用三维虚拟仿真眼镜，杜绝远程桌面软件控制旁人协助答题。

设备：图像传感器。

（5）试卷完成后，会被在线发送给试卷评估者，最快可实现一小时阅卷，实时反馈成绩，成绩单页面有实时抓拍答题者图像；

设备：摄像头。

（6）成绩不合格者，对成绩不满意者可在限定时间内再次考试，试题由数据库发放，人工智能和三维虚拟仿真数据库控制试卷质量；可按照约定时间内，限定答卷次数，实现完全无人监考自助答题；

设备：笔记本电脑。

本发明工作流程如图3所示，

①三维虚拟仿真技术形成的资料库，通过②编程存储分析三维数据库，由③人工智能算法提取试题，试题方式为：语言试题、文字试题、三维试题，作答时间智能调整，④电脑有浏览器插件：web3D虚拟影像动态出题，图像试题依靠3D眼镜，对图像裸眼可视的试题，摄取作答手动旋转图像；完成答题并提交试卷后，⑤实时反馈成绩，成绩单而面有实时抓拍答题者图像，如对成绩不满意，进入下一个循环。

本发明的优点是：

（1）由三维虚拟仿真题库数据和人工智能算法引入试卷机器学习反馈出题方式；

（2）实现智能出题；

（3）软硬件结合的全方位实现真正意义的无人监控防作弊考试模式；

（4）不限场地，不限人数，可多次，可居家的自助考试模式保护。

Claims (10)

1.一种无人监考的智能防作弊自助考试系统，不受时间、空间限制的考试系统，包括前端设备和考试服务平台，前端设备将考试人员动态信息传输到考试服务平台，其特征在于：

所述的前端设备包括远程智能终端设备和三维动态数据信息采集设备；

所述的考试服务平台包括对三维动态数据信息进行处理的三维虚拟仿真模块、存储模块及考题管理模块，其中，

所述的考题管理模块中运用决策树对题库中题目按预设定特性进行分类，每个节点提一个问题；通过答题状况进行结果判断，将判断结果数据分类，根据分类再继续有针对性提出问题，而这些问题是根据已有采集的答案数据机器学习出来的，再投入新的题目数据的时候，就可以根据这棵树上的问题，将数据划分到合适的叶子上；通过人工智能计算，给出完全动态试卷且留出设定的答题时间。

2.根据权利要求1所述的一种无人监考的智能防作弊自助考试系统，其特征在于：所述的人工智能计算是指：同一种题目根据题干长短预留答题时间；因题目类型不同，根据题目难易程度，作答类型预留答题时间；时间限定使答题者无法通过网络传输试题内容，其中，

1）主观题客观化技术应用于答题的结果检测中，通过机器学习利用已标记的有限训练数据集，通过建立一个模型，实现对新数据/实例的标记、分类/映射，算法包括：回归和分类，之后由题库制定答案答题时间，结合各操作阶段结果与最终报告，系统自动评测出任务的做答时间；

2）平台根据预先设定的关键词标准答案为模型，通过此模型即可实时判别特定学生的答案是否正常；

3）平台根据上述的结果以及行为是否正常，给出学生完成本实验任务的综合得分。

3.根据权利要求1所述的一种无人监考的智能防作弊自助考试系统，其特征在于：所述的前端设备硬件要求：奔腾 MMX 233 MHz or 100% 兼容/支持dx7以上的显示卡/64mb以上内存和摄像头，浏览器插件文件大小 Internet Explorer/ActiveX: 1.2 MB；Netscape:1.2 MB；Adobe Acrobat: 1.9 MB (win)/ 2.2 MB (mac)。

4.根据权利要求1所述的一种无人监考的智能防作弊自助考试系统，其特征在于：所述的三维虚拟仿真模块：依靠三维视觉，采用三维虚拟仿真技术，采用生物特征识别技术构建三维重建数据资料库，完成构建形态学数据库，其中：三维图像建模过程依序包括：电脑读取图像、提取轮廓、选择热区、生成三维模型，存入存储模块；所述生物特征识别技术：为注册和识别两个阶段，注册阶段通过传感器对人体的生物表征信息进行采集，如利用图像传感器对人脸虹膜等光学信息、麦克风对说话声等声学信息进行采集，利用数据预处理以及特征提取技术对采集的数据进行处理，得到相应的特征进行存储；识别过程采用与注册过程一致的信息采集方式进行比对分析，完成识别。

5.根据权利要求1或4所述的一种无人监考的智能防作弊自助考试系统，其特征在于：所述的三维虚拟仿真模块，基于医学影像3D可视化技术和医学影像3D模型移动端展示交互技术，提供3D+人体可视化服务，对CT/MRI类源数据进行“高保真”3D可视化处理，同时依托云服务平台搭建物联分布式维护应用，提供基于移动端3D影像展示功能，将由可视化人体数据集重建的数字虚拟人，转化为数字医学三维可视化图像，实现实体标本的三维重建。

6.根据权利要求1所述的一种无人监考的智能防作弊自助考试系统，其特征在于：所述的存储模块，包括逻辑存储与物理存储，在构建好的形态学数据库中，分析存储三维数据库，将逻辑存储与物理存储分开，编程人员只处理逻辑结构。这样既可以重新组织物理存储，也可以将整个数据库移动到完全不同的硬件和操作系统上，而应用程序意识不到任何更改。

7.根据权利要求6所述的一种无人监考的智能防作弊自助考试系统，其特征在于：所述的逻辑存储结构包括数据库、表空间、片段、区段，由数据库管理系统Oracle数据模块管理。

8.根据权利要求6所述的一种无人监考的智能防作弊自助考试系统，其特征在于：所述的物理存储结构包括操作系统级别文件和操作系统模块，由操作系统模块控制Oracle数据模块和调用操作系统级别文件。

9.根据权利要求1所述的一种无人监考的智能防作弊自助考试系统，其特征在于：在选择的考试前台终端进行考生动态信息采集，包括运用声音识别技术识别本人声音，运用身份证上传和本人脸识别，确认考生信息后进入考试系统的考试场景，视考试场景选择佩戴三维眼镜或网络手动操作；实时抓拍评估考生在线考试情况。

10.一种根据权利要求1至9任一项所述一种无人监考的智能防作弊自助考试系统的应用，其特征在于：

考生经智能身份确认，配戴耳机进入考试场景，该耳机包括头戴式VR眼镜+耳机一体；

所述的系统将逻辑处理好的数据库引入形态学考试，实现Web3D虚拟影像智能动态出题；

人工智能算法控制虚拟仿真数据库的出题方向、随机调整出题顺序、出题题目、语音对答、文字对答、调整作答时间。

形态学三维图像动态出题展示，需三维眼镜，按照要求调整形态学图像作答，需屏幕对面本人操作；

试卷完成后，在线发送给试卷评估者，实时反馈成绩，成绩单页面有实时抓拍答题者图像；

成绩不合格者，或对成绩不满意者，在限定时间内再次考试，试题由数据库发放，人工智能和三维虚拟仿真数据库控制试卷质量；按照约定时间内，限定答卷次数，实现完全无人监考自助答题。

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