TWI488157B

TWI488157B - Unattended examination method and system

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Publication number: TWI488157B
Application number: TW102144410A
Authority: TW
Original assignee: Univ Kao Yuan
Priority date: 2013-12-04
Filing date: 2013-12-04
Publication date: 2015-06-11
Also published as: TW201523548A

Description

無人監試之考試方法及系統

本發明是有關於一種考試系統與方法，特別是指一種無人監試之考試系統與考試方法。

在教育部之鼓勵推廣，及社會各界普遍認同職場新鮮人必須具備外語與電腦能力兩大技能之觀念下，各式各樣語言能力認證考照措施正雷厲風行展開，觀察這些考試方式之進行，無非都是透過個人電腦及網際網路來實施，但是為了考試公平，防範考試有槍手代考，及各式各樣人為作弊或電子作弊，考試時必須集中考生於一特殊場所，指定一特殊時間，並設置監試人員，以杜絕考試作弊發生，然而此舉對於一般商業化之語言證照考試，甚或學校各種語言評量，皆有舟車奔赴考場勞累之苦，並有監試人力之需求，且考試亦受限需於一定時間舉辦，難免會有氣候因素影響，使考生對考試產生拘束緊張，而在考試時失去應有考試實力的缺陷，對於商業上的考照亦很難鼓勵考生願意自動參加考照，因此，目前的語文考試方式仍有改進的空間。

因此，本發明之目的，即在提供一種可不受限於時間、地點、氣候、場所與人數，且無人監試之考試系統與考試方法。

於是，本發明無人監試之考試系統，適用於供一應試者進行考試，並包含一可顯示影像並供操作答題之應考裝置、一訊號連接該應考裝置並可擷取該應試者臉部影像之影像擷取裝置、一用以電氣連接插裝於該應考裝置並供該應試者配戴於耳部的耳機裝置，及一由該應考裝置連結執行之監測介面。且該耳機裝置可持續傳送一監控訊號至該應考裝置。該監測介面包括一資料庫模組、一登錄模組、一人臉辨識模組、一考試模組，及一違規警告模組。該資料庫模組包括一內建有該應試者臉部特徵資料與一驗證資料的登錄資料庫，及一內建有多筆考題的考題資料庫。該登錄模組可於比對該應試裝置被輸入之登錄資料與該驗證資料相符時，輸出一登錄訊號。該人臉辨識模組可被該登錄訊號驅動，而於比對該影像擷取裝置擷取之臉部影像與該臉部特徵資料相符時，輸出一身份確認訊號，並可於偵測該影像擷取裝置擷取之影像消失、無臉部影像、偏轉大於一角度或與該臉部特徵資料不符時，輸出一影像錯誤訊號。該考試模組可被該身份確認訊號驅動，而將該等考題分別傳送至該耳機裝置播放輸出，並於該應試裝置分別顯示出與該等考題對應而可供進行作答之作答畫面，並對應每一作答畫面的答題內容輸出一答題資料。該違規警告模組可於收到該影像錯誤訊號及/或未收到該監控訊號時，發出一警告訊息，並使該考試模組失效。

於是，本發明無人監試之考試方法，是配合上述考試系統執行，包含以下步驟：(a)以該應考裝置連結執行該監測介面，並將該耳機裝置以電氣連接方式插裝於該應考裝置，且啟動該影像擷取裝置；(b)該監測介面判斷該耳機裝置與該影像擷取裝置是否已正常連結於該應考裝置；(c)該監測介面於該耳機裝置與該影像擷取裝置正常連結情況下，根據該臉部特徵資料與該驗證資料來分別比對該影像擷取裝置擷取之應試者臉部影像與該應考裝置輸入之登錄資料，以確認應試者身份是否正確；(d)該監測介面於確認應試者身份正確時，將考題以聲音形式傳送至該耳機裝置播放出以供應試者聆聽，並將對應該考題之作答畫面傳送顯示於該應考裝置以供答題，並於作答畫面被操作輸入答題內容後輸出一答題資料以備核對；及(e)該監測介面於步驟(d)進行過程中收到該影像錯誤訊號時，發出警告訊息，並於偵測到該監控訊號中斷時，立即終止步驟(d)。

本發明之功效：透過該考試系統與該考試方法的設計，可方便應考者自己選擇地點進行考試，且可透過登錄資料與臉部影像辨識來雙重驗證應試者身份，並可在應試過程中有效監視該應考者是否出現違規行為，是一種非常創新的無人監試之考試系統與考試方法設計。

3‧‧‧應考裝置

31‧‧‧顯示單元

32‧‧‧輸入單元

33‧‧‧通訊單元

4‧‧‧影像擷取裝置

5‧‧‧耳機裝置

51‧‧‧監控電路

6‧‧‧監測介面

61‧‧‧資料庫模組

611‧‧‧登錄資料庫

612‧‧‧考題資料庫

62‧‧‧初始檢測模組

63‧‧‧登錄模組

64‧‧‧人臉辨識模組

65‧‧‧考試模組

651‧‧‧出題單元

652‧‧‧答題單元

653‧‧‧答題計時單元

654‧‧‧答題上傳單元

66‧‧‧違規警告模組

661‧‧‧違規判斷單元

662‧‧‧警告單元

663‧‧‧終止考試單元

900~915‧‧‧步驟

93~94‧‧‧結果

99‧‧‧伺服主機

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是本發明無人監試之考試系統的一較佳實施例的功能方塊圖；圖2是本發明無人監試之考試方法之一較佳實施例的步驟流程圖，說明進行應試者身分確認的方法；及圖3是該無人監試之考試方法的較佳實施例的步驟流程圖，說明考試過程中的監考方法。

參閱圖1、2、3，本發明無人監試之考試系統的較佳實施例，可由舉辦考試單位預先設定考題，並讓一位應試者於任何時間與任何地點進行應試，且可自動監看應試者的考試行為是否違規。在本實施例中，所述考題是以語文類型考題為例，並藉此來說明本發明無人監試之考試系統與考試方法的技術內容，但實施時，所述考題不以語文類型為限。

該無人監試之考試系統包含：一應考裝置3、一影像擷取裝置4、一耳機裝置5，及一監測介面6。

本較佳實施例的該應考裝置3為一台個人電腦，但實施時其形式不以此為限，例如也可為筆記型電腦、平板電腦、智慧型手機等電子式計算裝置，該應考裝置3具有一個可顯示影像的顯示單元31、一個可供應試者操控輸入資料的輸入單元32，及一可透過網際網路與該舉辦考試單位的一伺服主機99進行資料傳輸之通訊單元33。該輸入單元32可為鍵盤、觸控模組或麥克風。

在本實施例中，該影像擷取裝置4是內建於該應考裝置3的攝影機，且與該顯示單元31位在同一側，可被驅動擷取該顯示單元31前方之應試者臉部影像，但實施時，該影像擷取裝置4不以內建於該應考裝置3為限，例如也可為外接式視訊鏡頭。

該耳機裝置5是以電氣連接方式插裝於該應考裝置3，並可被驅動而播放聲音，且該耳機裝置5內建有一監控電路51，該監控電路51可於該耳機裝置5電連接於該應考裝置3時，被通電致能而持續發出一監控訊號至該應考裝置3。

該監測介面6是透過軟體與硬體協同運作，可配合該應考裝置3而與該影像擷取裝置4，以及該耳機裝置5互相收發訊號，並能對訊號作出相應的處理與回應。

該監測介面6之具體表現形式可為單機版應用軟體，或者是透過網際網路傳輸之互動式網頁程式，且載入於該應考裝置3的中央處理器而被運算執行。也就是說，該監測介面6可為載於一移動式儲存媒體的型式，例如儲存於光碟片、記憶卡或USB介面記憶體等，可透過將該移動式儲存媒體安裝連結於該應考裝置3，而由該應考裝置3讀取執行。另外一種方式，是將該監測介面6內建於該舉辦考試單位之伺服主機99，可供應試者以該應考裝置3經由網際網路連結該伺服主機99並讀取執行該監測介面6。

該監測介面6包括一資料庫模組61、一初始檢測模組62、一登錄模組63、一人臉辨識模組64、一考試模組65，及一違規警告模組66。

該資料庫模組61包括一登錄資料庫611，及一考題資料庫612。該登錄資料庫611儲存有該應試者預先拍攝好之臉部影像的臉部特徵資料，及該舉辦考試單位針對該位應試者所設定的一組驗證資料。該考題資料庫612儲存有該舉辦考試單位預先擬定的考題，每一考題具有一題目聲音資料及一作答畫面資料。

該初始檢測模組62可於該應考裝置3初次執行啟動整個監測介面6時，判斷該耳機裝置5與該影像擷取裝置4是否已正確連結於該應考裝置3，該初始檢測模組62會偵測判斷該應考裝置3是否有收到該監控訊號，以及偵測判斷該影像擷取裝置4是否可擷取影像，若該應考裝置3未收到該監控訊號、或該影像擷取裝置4無法被驅動擷取影像時，會對應輸出一提醒對話框至該應考裝置3，透過該顯示單元31顯示給應試者觀看得知異常情況，並要求應試者排除該耳機裝置5及/或影像擷取裝置4的異常情況，當該應試者將異常情況排除後，即可透過該應考裝置3之該輸入單元32於該提醒對話框輸入一確認訊號，例如點選該提醒對話框的一確認選項以產生該確認訊號，該初始檢測模組62接收到確認訊號後，即會重新判斷一次。

該登錄模組63可傳送一登入畫面至該應考裝置3之該顯示單元31，以要求輸入一組登錄資料，並會根據該登錄資料庫611中之該驗證資料來核對該應試者經由該應考裝置3所輸入的登錄資料是否正確，若核對正確，則輸出一登錄訊號。

該人臉辨識模組64可被該登錄訊號觸發啟動，而根據該登錄資料庫611之該臉部特徵資料來比對該影像擷取裝置4擷取之應試者臉部影像，以確認位於該顯示單元31前方的應試者身份是否正確。若比對正確，則輸出一身份確認訊號。若臉部特徵比對不符，或者是未擷取到應試者臉部影像，或者是擷取到之應試者臉部影像的偏轉角大於一角度時，例如左右偏轉角度過大，則對應輸出一影像錯誤訊號。由於臉部影像辨識為習知技術且方法眾多，亦非本案創作重點，因此不再詳述。

該考試模組65可被該身份確認訊號觸發致能，包括一出題單元651、一答題單元652、一答題計時單元653，及一答題上傳單元654。該出題單元651會讀取該考題資料庫612之該等考題，並將該等考題之題目聲音資料逐一傳送至該耳機裝置5播放出以供應試者聆聽，同時將每一考題之作答畫面資料的作答畫面顯示於該顯示單元31以供應試者觀看，以及供該應試者透過該輸入單元32作答。

該答題計時單元653會於該出題單元651每將一考題傳送至該耳機裝置5輸出後，開始計時一答題時間，且會於最後一道考題之答題時間計時結束後，發出一終止考試訊號。該答題單元652會於每一考題的該答題時間計時結束後，根據該作答畫面被輸入之答題內容對應輸出一答題資料。該答題上傳單元654可將該次考試之所有答題資料整合後，透過該通訊單元33傳送至該舉辦考試單位的該伺服主機99。

該違規警告模組66包括一違規判斷單元661、一警告單元662，及一終止考試單元663。該違規判斷單元661可於收到該影像錯誤訊號時，表示應試者可能出現違規行為，例如應試者頭部左右偏轉，該違規判斷單元661會對應產生一違規訊號，且會於一設定之警告時間後再次檢視該影像錯誤訊號，若還是收到該影像錯誤訊號，會再發出一次違規訊號。此外，當該違規判斷單元661未收到該監控訊號時，表示應試者可能將該耳機裝置5拆離該應考裝置3，並可能將該應考裝置3電連接於其它聲音輸出裝置，例如擴音喇叭，致使旁人可聽到考題內容，進而可能發生旁人藉此提供答案給應試者的情況，所以將未收到監控訊號視為重大違規，只要該違規判斷單元61未收到監控訊號時，即對應發出一終止考試訊號。

該警告單元662會被該違規訊號驅動而發出一警告訊息，並使該作答畫面失效而無法被操作，該警告訊息包括一可經由該耳機裝置5輸出之警告聲響，及一顯示於該顯示單元31之提醒畫面。

該終止考試單元663會累加該違規判斷單元661發出之違規訊號次數，且會於累計之違規訊號次數大於等於一設定之終止閥值時，驅使該考試模組65失能，並於該顯示單元31輸出一結束畫面，讓應試者觀看得知考試已結束，並驅使該答題上傳單元654將該等答題資料彙整後傳送至該伺服主機99。此外，該終止考試單元663也會被該終止考試訊號驅動而驅使該考試模組65失能，並輸出該結束畫面，以及驅使該答題上傳單元654將所有答題資料整合傳送至該伺服主機99。

本發明無人監試之考試方法在實行前，該舉辦考試單位會將儲存有該監測介面6的移動式儲存媒體，以及設置有該監控電路51之耳機裝置5一併提供予該應試者。該應考裝置3與該影像擷取裝置4則是由應試者準備，其應考地點可由應試者自行安排選擇，但必須可以經由網際網路而與該伺服主機99進行資料傳輸。

本發明無人監試之考試方法的較佳實施例是透過下述實施步驟來實現。

首先為開始步驟900，於該應考裝置3啟動該監測介面6，並將該耳機裝置5與該影像擷取裝置4以電氣連接方式安裝於該應考裝置3，且開啟該影像擷取裝置4。

在開始步驟900中，是先以該應考裝置3讀取該移動式儲存媒體以啟動執行該監測介面6，然後應試者再將該耳機裝置5與該影像擷取裝置4以電氣連接於該應考裝置3，並操作該應考裝置3來開啟該影像擷取裝置4。

但是實施時，該監測介面6也可以存放在該伺服主機99，使該應考裝置3經由網際網路連線到該伺服主機99，進而讀取執行該監測介面6。

接著，執行初始判斷步驟901，啟動該監測介面6以判斷該耳機裝置5與該影像擷取裝置4的電氣連接狀況是否正常。若偵測到該耳機裝置5及/或影像擷取裝置4連接異常或功能有異常時，例如接收不到該監控訊號、或接收到的監控訊號不正確、或影像擷取裝置4未開啟、或無法正常驅動影像擷取裝置4，則進行提醒步驟902。若監測到該耳機裝置5與該影像擷取裝置4的功能皆正常，則可接著進行身份驗證步驟903。

在該提醒步驟902中，該監測介面6會傳送一提醒對話框至該應考裝置3，透過該顯示單元31顯示給應試者觀看得知異常情況，並要求應試者排除該耳機裝置5及/或影像擷取裝置4的異常情況，當該應試者將異常情況排除後，即可透過該輸入單元32輸入該確認訊號，驅使監測介面6重新執行該初始判斷步驟901。藉由該初始判斷步驟901與該提醒步驟902，可確保應試者是使用該舉辦考試單位提供的耳機裝置5，而非一般喇叭或其它耳機裝置，也能確保該影像擷取裝置4有正常運作。

該身份驗證步驟903主要包括兩個子步驟：登入步驟904，及臉部辨識步驟905。首先會執行該登入步驟904，該監測介面6將登入畫面輸出顯示於該顯示單元31，該應試者可透過該輸入單元32輸入一組登入資料。該監測介面6會將應試者輸入之該登入資料與該登錄資料庫611之驗證資料進行核對，並於核對判斷輸入的該登入資料正確後，即進行臉部辨識步驟905，若登入資料錯誤，則重新執行該登入步驟904，要求重新輸入登入資料。

執行該臉部辨識步驟905時，該監測介面6會驅動該影像擷取裝置4拍攝該應試者的臉部影像，並將該臉部影像與登錄資料庫611的臉部特徵資料作特徵比對。若經過比對發現該臉部影像與該臉部特徵資料不符合，則會重複該臉部辨識步驟905，重新擷取影像進行辨識。若比對相符，就可確認目前的應試者即為該監測介面6內建的應試者，則可依序進行出題步驟906、監考步驟907、答題步驟912、答題計時步驟913，及應試結束判斷步驟914。

在進行出題步驟906時，該監測介面6會自動從該考題資料庫612提取考題，該監測介面6會將題目聲音資料及作答畫面資料分別傳送至該耳機裝置5及該顯示單元31輸出。

在該答題步驟912中，應試者於透過耳機裝置5聆聽題目後，就可透過顯示單元31觀看作答畫面，並利用該輸入單元32將答案輸入於該作答畫面，該監測介面6會接收應試者所輸入的答案，並對應產生一筆答題資料。

本發明實際應用時，所述答案的輸入方式可以是點選該作答畫面中的答案選項，或者是於該作答畫面中輸入答案，或是以麥克風為媒介輸入答案，且實施時，可依照考題的型態及輸入單元32的種類，採用文字、數字、符號或語音等不同方式來輸入。

在該答題計時步驟913中，該監測介面6會在該題目聲音資料輸出完畢後，開始計時一特定的答題時間，例如20秒，且會在該答題時間計時結束後，記錄儲存該道考題之答題資料，並接續執行應試結束判斷步驟914，若尚未計時結束，則接續執行該監考步驟907，假如應試者未在該答題時間內輸入答案，則該答題資料內容會對應記錄一空白值。於該應試結束判斷步驟914中，該監測介面6會判斷答題步驟910之考題是否為最後一道考題，若為最後一道考題，則接續進行一結束步驟915，若非為最後一道考題，則重複執行出題步驟906。

實施時，也可改成當該監測介面6收到應試者輸入的答案並產生一答題資料後，隨即終止該答題計時步驟913，而立即接續執行該應試結束判斷步驟914，不以整個答題時間計時完畢才換考題，可縮短整體應試時間，但實施時不並以上述兩種方式為限。

在該出題步驟906至該答題步驟912之間，會進行該監考步驟907，該監考步驟907包括四個子步驟：一應考者監試步驟908、一警告步驟909、一違規判斷步驟910，及一裝置監測步驟911。於執行該應考者監試步驟908時，該監測介面6會每隔一特定時間就經由該影像擷取裝置4擷取該應試者的臉部影像且進行臉部辨識比對，例如每隔5秒進行一次臉部辨識比對。若臉部影像比對結果判斷為異常時，例如出現應試者轉頭、臉部影像比對不符合、或擷取不到臉部影像等異常情況，且異常情況持續超過2秒就會對應輸出一違規訊號，會接續進行警告步驟909與違規判斷步驟910。若未偵測到上述異常情況，則正常執行出題步驟906與答題步驟912。

在該警告步驟909中，該監測介面6會先進行違規訊號次數的累加，且會傳送一警告聲響及一暫停畫面資料至該應考裝置3，使該耳機裝置5輸出該警告聲響，並使該顯示單元31顯示暫停畫面，同時暫停顯示該作答畫面。

在該違規判斷步驟910中，該監測介面6會判斷累加之違規訊號總次數是否達到該終止閥值(例如3次)，且偵測異常情況是否已消除，然後根據判斷結果來決定下一步驟如何進行。若為結果92，即違規訊號累加次數尚未達到設定值，且在特定時間內(例如3秒內)該監測介面6即偵測到臉部影像恢復正常，則會回到前述答題計時步驟913繼續考試，並恢復先前被暫停之答題時間的計時。若為結果93，即累加次數尚未達到設定值，且在該特定時間經過後，該監測介面6偵測到臉部影像仍未恢復正常，則會回到該警告步驟909，該監測介面6會再累加一次違規訊號，並使該應考裝置3持續輸出警告聲響與暫停畫面。若為結果94，亦即該監測介面6判斷違規訊號累加次數已達到設定值時，則會直接跳到該結束步驟915。

於執行裝置監測步驟911時，監測介面6會持續偵測是否收到該監控訊號，若發生監控訊號消失時，表示該耳機裝置5未正常連接，會立即終止考試，而執行結束步驟915，若監控訊號正常，則接續執行答題步驟912。

藉由該監考步驟907的設計，可達到在應試過程中防止舞弊的目的，甚至使考試過程直接結束。例如應試者找槍手代考、轉頭詢問答案等情事，皆會造成臉部影像的異常，而被判定為違規行為；又例如拔離該耳機裝置5 ，以將考題透過喇叭播出等情事，則會造成耳機裝置5的異常，而被判定為嚴重違規行為，並立即終止考試。

最後，在該結束步驟915中，該監測介面6會於該顯示單元31輸出一結束畫面，以供應試者觀看得知考試已結束，且該監測介面6會將該次應試過程中的所有答題資料與所有違規訊號整合後，藉由該應考裝置3由網際網路傳送至該伺服主機99。但實施時，也可在步驟912產生一個答題資料時，以及在該監考步驟907產生一個違規訊號時，就分別立即將該答題資料與違規訊號傳送至該伺服主機99。

必須說明的是，在本實施例中，是透過網際網路將該等答題資料與該等違規訊號傳送至該伺服主機99，但實施時，當該監測介面6是儲存在一可另外再存入資料之移動式儲存媒體時，例如記憶卡或USB介面記憶體等，也可將該等答題資料與該等違規訊號直接加密儲存於該儲該移動式存媒體後，再由應試者將該移動式儲存媒體寄回給該舉辦考試單位已進行評分。

綜上所述，透過該考試系統之該監測介面6、該影像擷取裝置4與該耳機裝置5的設計，以及該考試方法的步驟流程設計，可方便應考者任意選擇自己覺得舒適的環境與時間進行應試，不必再刻意舟車勞頓地趕赴該舉辦考試單位所規定應試場地進行考試，且可在該應試者進行考試時，透過登錄資料與臉部影像辨識來雙重驗證應試者身份是否正確，並會在應試過程中，持續透過臉部影像辨識與偵測該耳機裝置5的連接情況，來有效監視該應考者是否出現違規行為，並於出現違規行為時給予警告或立即終止考試，或者是於出現過多違規行為時，立即終止考試，是一種非常創新的無人監試之考試系統與考試方法設計。因此，確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。