CN113327020A - 一种教学质量评估系统 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于教学质量评估技术领域，具体提供了一种教学质量评估系统，头戴式摄像设备，用于获取用户视角范围内的区域图像，区域图像为包含至少一个学生的图像；将所述区域图像发送给信息处理设备；信息处理设备，用于接收所述头戴式摄像设备发送的区域图像；对所述区域图像进行处理，获取所述学生图像；在所述学生图像中检测到至少一个面部信息时，基于检测到的所述面部信息确定至少一个学生的听讲状态，根据所述至少一个学生的听讲状态对教学质量进行评估，解决了现阶段高校对课堂教学质量的评估，还停留在教务处巡视听课，或者教室录制整段视频再进行分析的手段上，通常需要耗费大量的人力物力，存在评估效率低下的问题。

Description

一种教学质量评估系统
技术领域
本发明属于教学质量评估技术领域，尤其涉及一种教学质量评估系统。
背景技术
智慧教室是智慧教育的重要组成部分，它是数字教室和未来教室的一种形式，是一种新型的教育形式和现代化教学手段。智慧教室是在教学软硬件设施集成应用的基础上，对课堂教学手段的改进，以此实现教学模式的创新，提升教学效率。
教务处评估是教学质量评价中常见的一种方式。由于负责评估的教务处老师都有自己的管理工作、教学工作以及科研工作，待评价教师的课程，如果要求专家们每节都去听，无疑会增加专家的工作量，增加评价周期，降低评估效率，所以实际操作时，通常是以教师一两节课的表现评判整门课程，存在采样的范围过小，偶然性较大的问题，因而评价的结果也不能够真实的反映出教师的教学质量。
现阶段，高校对课堂教学质量的评估，还停留在教务处巡视听课，或者教室录制整段视频再进行分析的手段上，通常需要耗费大量的人力物力，存在评估效率低下的问题。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种教学质量评估系统，旨在解决高校对课堂教学质量的评估，还停留在教务处巡视听课，或者教室录制整段视频再进行分析的手段上，通常需要耗费大量的人力物力，存在评估效率低下的问题。本发明实施例是这样实现的：
一种教学质量评估系统，所述系统包括头戴式摄像设备和信息处理设备；
其中：
所述头戴式摄像设备，用于获取用户视角范围内的区域图像，所述区域图像为包含至少一个学生的图像；将所述区域图像发送给信息处理设备；
所述信息处理设备，用于接收所述头戴式摄像设备发送的区域图像；对所述区域图像进行处理，获取所述学生图像；在所述学生图像中检测到至少一个面部信息时，基于检测到的所述面部信息确定至少一个学生的听讲状态，根据所述至少一个学生的听讲状态对教学质量进行评估。
作为本发明实施例技术方案的进一步限定，所述头戴式摄像设备包括：
图像获取单元，用于获取用户视角范围内的区域图像，所述区域图像为包含至少一个学生的图像；
图像发送单元，用于将所述区域图像发送给信息处理设备。
作为本发明实施例技术方案的进一步限定，所述信息处理设备包括：
图像接收单元，用于接收所述头戴式摄像设备发送的区域图像；
图像处理单元，用于对所述区域图像进行处理，获取所述学生图像；
状态检测单元，用于在所述学生图像中检测到至少一个面部信息时，基于检测到的所述面部信息确定至少一个学生的听讲状态；
质量评估单元，用于根据所述至少一个学生的听讲状态对教学质量进行评估。
作为本发明实施例技术方案的进一步限定，所述图像获取单元包括：
摄像模块，用于获取用户视角范围内的实时图像；
提取模块，用于在所述实时图像内提取包含至少一个学生的区域图像。
作为本发明实施例技术方案的进一步限定，所述图像处理单元包括：
灰度值计算模块，用于计算所述区域图像中各像素点的灰度值；
边缘像素点确定模块，用于根据所述区域图像中各像素点的灰度值确定所述区域图像中的学生面部的边缘像素点；
边缘确定模块，用于根据所述区域图像中的学生面部的边缘像素点确定所述区域图像中学生面部的边缘；
学生图像获取模块，用于根据所述区域图像中学生面部的边缘确定并获取所述学生图像。
作为本发明实施例技术方案的进一步限定，所述状态检测单元包括：
表情识别模块，用于对所述学生图像中的学生面部进行微表情识别，并标记出所述微表情图像序列；
表情归类模块，用于提取所述微表情图像序列的特征，并根据提取的特征在表情数据库中匹配出所述微表情所属的类别；
状态分析模块，用于根据所述微表情的类别确定所述学生的听讲状态。
作为本发明实施例技术方案的进一步限定，所述质量评估单元包括：
数据收集模块，用于收集每一个学生的听讲状态数据；
数据分析模块，用于对所述听讲状态数据进行统计分析，将所述分析结果输入教学质量评估模型，得到教学质量评估结果。
与现有技术相比，本发明实施例提供的教学质量评估系统，教师在授课过程中，将头戴式摄像设备戴在头部，随着授课老师头部的位置变化，能够对老师视野范围内的学生面部信息进行捕捉，且当捕捉到学生面部信息时，可以确定的是，当前视野内的该学生处于听讲状态，且通过对该学生的面部表情的进一步识别，进一步确定该学生的听讲状态，并基于对整堂课的对学生听讲状态的信息捕捉，能够整体评估该堂课的教学质量，解决了现阶段高校对课堂教学质量的评估，还停留在教务处巡视听课，或者教室录制整段视频再进行分析的手段上，通常需要耗费大量的人力物力，存在评估效率低下的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例。
图1为本发明实施例提供的一种教学质量评估系统的架构图；
图2为本发明实施例提供的一种教学质量评估系统的结构框图；
图3为本发明实施例提供的图像获取单元的结构框图。
图4为本发明实施例提供的图像处理单元的结构框图。
图5为本发明实施例提供的状态检测单元的结构框图。
图6为本发明实施例提供的质量评估单元的结构框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
现阶段，高校对课堂教学质量的评估，还停留在教务处巡视听课，或者教室录制整段视频再进行分析的手段上，通常需要耗费大量的人力物力，存在评估效率低下的问题。
本发明实施例提供的教学质量评估系统，教师在授课过程中，将头戴式摄像设备戴在头部，随着授课老师头部的位置变化，能够对老师视野范围内的学生面部信息进行捕捉，且当捕捉到学生面部信息时，可以确定的是，当前视野内的该学生处于听讲状态，且通过对该学生的面部表情的进一步识别，进一步确定该学生的听讲状态，并基于对整堂课的对学生听讲状态的信息捕捉，能够整体评估该堂课的教学质量。
可以理解的是，在本发明实施例中，所述头戴式摄像设备是一种可穿戴于用户头部，能够对用户视野范围内的场景进行影像拍摄的设备，常见的头戴式摄像设备可以以眼镜或者头盔的形式存在；所述信息处理设备是能够提供图像信息处理功能的终端设备，例如平板电脑、笔记本电脑、台式计算机，也可以是具有图像信息处理能力的显示适配器，例如显卡，但并不局限于此。
图1示出了本发明实施例提供的一种教学质量评估系统的结构示意图，为了便于说明，仅示出与本发明实施例相关的部分。
本发明实施例是这样实现的：
在本发明实施中，一种教学质量评估系统，所述系统包括头戴式摄像设备100和信息处理设备200；
其中：
所述头戴式摄像设备100，用于获取用户视角范围内的区域图像，所述区域图像为包含至少一个学生的图像；将所述区域图像发送给信息处理设备200；
在本发明实施例中，所述头戴式摄像设备100可以以眼镜或者头盔的形式存在。
在本发明实施例中，为更方便的获取用户视角范围内的区域图像，可以在头戴式摄像设备100的各个方向上设置多个图像采集设备，图像采集设备可以是摄像头等能够进行拍照录像的电子设备。
进一步的，在本发明实施例中，可以根据所述多个图像采集设备的位置信息，将所述多个图像采集设备获取的图像经过融合、去重即可获取用户视角范围内的区域图像。
其中，在使用时，授课老师佩戴上可戴式摄像设备100，授课老师在授课时，其头部往往会随着授课的进行，进行视角上的变化，因此，本实施例提供的可戴式摄像设备100可以获取到课堂上不同视角下的区域图像，并能够覆盖到课堂内所有学生的图像画面。
进一步的，在本发明实施例中，所述的头戴式摄像设备100还具备数据发送的功能，在其获取到区域图像后，将所述区域图像的数据信息发送给信息处理设备200；
具体的，在本发明实施例中，所述头戴式摄像设备100与所述信息处理设备200之间通信连接，其中，在所述通信连接的具体实现中，可以是通过网络进行通信连接。其中，网络可以是用以在所述头戴式摄像设备100与所述信息处理设备200之间提供通信链路的介质。网络可以包括各种连接类型，例如有线、无线通信链路或者光纤电缆等等。
所述信息处理设备200，用于接收所述头戴式摄像设备100发送的区域图像；对所述区域图像进行处理，获取所述学生图像；在所述学生图像中检测到至少一个面部信息时，基于检测到的所述面部信息确定至少一个学生的听讲状态，根据所述至少一个学生的听讲状态对教学质量进行评估。
其中，在本发明实施例提供的信息处理设备200的具体实现中，信息处理设备200在接收到区域图像后，对所述区域图像进行处理。
具体的，在对区域图像进行处理的具体实现中，计算所述区域图像中各像素点的灰度值；根据所述区域图像中各像素点的灰度值确定所述区域图像中的学生面部的边缘像素点；然后根据所述区域图像中的学生面部的边缘像素点确定所述区域图像中学生面部的边缘；进而根据所述区域图像中学生面部的边缘确定并获取所述学生图像。
其中，在本发明实施例中，在计算区域图像中各像素点的灰度值后，对相邻像素点之间的灰度值进行比较，在灰度值的差值变化大于阈值时，可以确定当前像素点为边缘像素点，这样一来，可以根据边缘像素点的位置，确定所述区域图像中学生面部的边缘，以确定并获取到所述学生图像。
更进一步的，在本发明实施例中，所述在所述学生图像中检测到至少一个面部信息时，基于检测到的所述面部信息确定至少一个学生的听讲状态的具体实现包括：对所述学生图像中的学生面部进行微表情识别，并标记出所述微表情图像序列；提取所述微表情图像序列的特征，并根据提取的特征在表情数据库中匹配出所述微表情所属的类别；根据所述微表情的类别确定所述学生的听讲状态。
更进一步的，在本发明的另一个优选实施方式中，所述根据所述至少一个学生的听讲状态对教学质量进行评估的具体实现中，收集每一个学生的听讲状态数据；对所述听讲状态数据进行统计分析，将所述分析结果输入教学质量评估模型，得到教学质量评估结果。
图2示出了本发明实施例提供的一种教学质量评估系统的结构框图。
具体的，如图2所示，在本发明提供的优选实施例中，所述头戴式摄像设备100包括：
图像获取单元101，用于获取用户视角范围内的区域图像，所述区域图像为包含至少一个学生的图像；
图像发送单元102，用于将所述区域图像发送给信息处理设备200。
在本发明实施例中，所述头戴式摄像设备100可以以眼镜或者头盔的形式存在。
在本发明实施例中，为更方便的获取用户视角范围内的区域图像，可以在头戴式摄像设备100的各个方向上设置多个图像采集设备，图像采集设备可以是摄像头等能够进行拍照录像的电子设备。
进一步的，在本发明实施例中，可以根据所述多个图像采集设备的位置信息，将所述多个图像采集设备获取的图像经过融合、去重即可获取用户视角范围内的区域图像。
其中，在使用时，授课老师佩戴上可戴式摄像设备100，授课老师在授课时，其头部往往会随着授课的进行，进行视角上的变化，因此，本实施例提供的可戴式摄像设备100可以获取到课堂上不同视角下的区域图像，并能够覆盖到课堂内所有学生的图像画面。
进一步的，请继续参阅图2，在本发明提供的优选实施例中，所述信息处理设备200包括：
图像接收单元201，用于接收所述头戴式摄像设备100发送的区域图像；
图像处理单元202，用于对所述区域图像进行处理，获取所述学生图像；
状态检测单元203，用于在所述学生图像中检测到至少一个面部信息时，基于检测到的所述面部信息确定至少一个学生的听讲状态；
质量评估单元204，用于根据所述至少一个学生的听讲状态对教学质量进行评估。
图3示出了本发明实施例提供的图像获取单元的结构框图。
进一步的，如图3所示，在本发明提供的优选实施方式中，所述图像获取单元101包括：
摄像模块1011，用于获取用户视角范围内的实时图像；
提取模块1012，用于在所述实时图像内提取包含至少一个学生的区域图像。
图4示出了本发明实施例提供的图像处理单元的结构框图。
进一步的，如图4所示，在本发明提供的另一个优选实施方式中，所述图像处理单元202包括：
灰度值计算模块2021，用于计算所述区域图像中各像素点的灰度值；
边缘像素点确定模块2022，用于根据所述区域图像中各像素点的灰度值确定所述区域图像中的学生面部的边缘像素点；
边缘确定模块2023，用于根据所述区域图像中的学生面部的边缘像素点确定所述区域图像中学生面部的边缘；
学生图像获取模块2024，用于根据所述区域图像中学生面部的边缘确定并获取所述学生图像。
图5示出了本发明实施例提供的状态检测单元的结构框图。
进一步的，如图5所示，在本发明提供的另一个优选实施方式中，所述状态检测单元203包括：
表情识别模块2031，用于对所述学生图像中的学生面部进行微表情识别，并标记出所述微表情图像序列；
表情归类模块2032，用于提取所述微表情图像序列的特征，并根据提取的特征在表情数据库中匹配出所述微表情所属的类别；
状态分析模块2033，用于根据所述微表情的类别确定所述学生的听讲状态。
图6示出了本发明实施例提供的质量评估单元的结构框图。
进一步的，如图6所示，在本发明提供的另一个优选实施方式中，所述质量评估单元204包括：
数据收集模块2041，用于收集每一个学生的听讲状态数据；
数据分析模块2042，用于对所述听讲状态数据进行统计分析，将所述分析结果输入教学质量评估模型，得到教学质量评估结果。
综上所述，本发明实施例提供的教学质量评估系统，教师在授课过程中，将头戴式摄像设备戴在头部，随着授课老师头部的位置变化，能够对老师视野范围内的学生面部信息进行捕捉，且当捕捉到学生面部信息时，可以确定的是，当前视野内的该学生处于听讲状态，且通过对该学生的面部表情的进一步识别，进一步确定该学生的听讲状态，并基于对整堂课的对学生听讲状态的信息捕捉，能够整体评估该堂课的教学质量，解决了现阶段高校对课堂教学质量的评估，还停留在教务处巡视听课，或者教室录制整段视频再进行分析的手段上，通常需要耗费大量的人力物力，存在评估效率低下的问题
进一步的，在本发明实施例中，还提供了一种教学质量评估方法，所述的教学质量评估方法应用于信息处理设备。
具体的，所述方法包括以下步骤：
接收所述头戴式摄像设备发送的区域图像，所述区域图像为包含至少一个学生的图像；
对所述区域图像进行处理，获取所述学生图像；
在所述学生图像中检测到至少一个面部信息时，基于检测到的所述面部信息确定至少一个学生的听讲状态；
根据所述至少一个学生的听讲状态对教学质量进行评估。
进一步的，在本发明实施例提供的接收所述头戴式摄像设备发送的区域图像的步骤中，通过头戴式摄像设备100获取用户视角范围内的区域图像，其中，所述头戴式摄像设备100可以以眼镜或者头盔的形式存在。
在本发明实施例中，为更方便的获取用户视角范围内的区域图像，可以在头戴式摄像设备100的各个方向上设置多个图像采集设备，图像采集设备可以是摄像头等能够进行拍照录像的电子设备。
进一步的，在本发明实施例中，可以根据所述多个图像采集设备的位置信息，将所述多个图像采集设备获取的图像经过融合、去重即可获取用户视角范围内的区域图像。
其中，在使用时，授课老师佩戴上可戴式摄像设备100，授课老师在授课时，其头部往往会随着授课的进行，进行视角上的变化，因此，本实施例提供的可戴式摄像设备100可以获取到课堂上不同视角下的区域图像，并能够覆盖到课堂内所有学生的图像画面。
本发明实施例提供一种计算机装置，该计算机装置包括处理器，所述处理器用于执行存储器中存储的计算机程序时实现上述实施例所提供的教学质量评估方法的步骤。
示例性的，计算机程序可以被分割成一个或多个模块，一个或者多个模块被存储在存储器中，并由处理器执行，以完成本发明。一个或多个模块可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述计算机程序在计算机装置中的执行过程。例如，计算机程序可以被分割成上述各个方法实施例提供的教学质量评估方法的步骤。
本领域技术人员可以理解，上述计算机装置的描述仅仅是示例，并不构成对计算机装置的限定，可以包括比上述描述更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器可以是中央处理单元，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器、专用集成电路、现成可编程门阵列或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述计算机装置的控制中心，利用各种接口和线路连接整个计算机装置的各个部分。
所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述计算机装置的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡，安全数字卡，闪存卡、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
所述计算机装置集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述网上商城的商品推荐方法的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、电载波信号、电信号以及软件分发介质等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种教学质量评估系统，其特征在于，所述系统包括头戴式摄像设备和信息处理设备；
其中：
所述头戴式摄像设备，用于获取用户视角范围内的区域图像，所述区域图像为包含至少一个学生的图像；将所述区域图像发送给信息处理设备；
所述信息处理设备，用于接收所述头戴式摄像设备发送的区域图像；对所述区域图像进行处理，获取所述学生图像；在所述学生图像中检测到至少一个面部信息时，基于检测到的所述面部信息确定至少一个学生的听讲状态，根据所述至少一个学生的听讲状态对教学质量进行评估。
2.根据权利要求1所述教学质量评估系统，其特征在于，所述头戴式摄像设备包括：
图像获取单元，用于获取用户视角范围内的区域图像，所述区域图像为包含至少一个学生的图像；
图像发送单元，用于将所述区域图像发送给信息处理设备。
3.根据权利要求2所述教学质量评估系统，其特征在于，所述信息处理设备包括：
图像接收单元，用于接收所述头戴式摄像设备发送的区域图像；
图像处理单元，用于对所述区域图像进行处理，获取所述学生图像；
状态检测单元，用于在所述学生图像中检测到至少一个面部信息时，基于检测到的所述面部信息确定至少一个学生的听讲状态；
质量评估单元，用于根据所述至少一个学生的听讲状态对教学质量进行评估。
4.根据权利要求2或3所述教学质量评估系统，其特征在于，所述图像获取单元包括：
摄像模块，用于获取用户视角范围内的实时图像；
提取模块，用于在所述实时图像内提取包含至少一个学生的区域图像。
5.根据权利要求3所述教学质量评估系统，其特征在于，所述图像处理单元包括：
灰度值计算模块，用于计算所述区域图像中各像素点的灰度值；
边缘像素点确定模块，用于根据所述区域图像中各像素点的灰度值确定所述区域图像中的学生面部的边缘像素点；
边缘确定模块，用于根据所述区域图像中的学生面部的边缘像素点确定所述区域图像中学生面部的边缘；
学生图像获取模块，用于根据所述区域图像中学生面部的边缘确定并获取所述学生图像。
6.根据权利要求5所述教学质量评估系统，其特征在于，所述状态检测单元包括：
表情识别模块，用于对所述学生图像中的学生面部进行微表情识别，并标记出所述微表情图像序列；
表情归类模块，用于提取所述微表情图像序列的特征，并根据提取的特征在表情数据库中匹配出所述微表情所属的类别；
状态分析模块，用于根据所述微表情的类别确定所述学生的听讲状态。
7.根据权利要求6所述教学质量评估系统，其特征在于，所述质量评估单元包括：
数据收集模块，用于收集每一个学生的听讲状态数据；
数据分析模块，用于对所述听讲状态数据进行统计分析，将所述分析结果输入教学质量评估模型，得到教学质量评估结果。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN115361526A (zh) * 2022-08-16 2022-11-18 苏州数智赋农信息科技有限公司 一种基于图像处理的养猪场巡检系统及方法

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