[发明专利]一种用于智慧教室的学生行为分析和识别系统

说明书

本发明涉及智慧教学领域，具体涉及一种用于智慧教室的学生行为分析和识别系统，包括：坐标及姿态捕捉模块，获取每个学生的位置坐标，并捕捉每个学生的面部朝向姿态和手部动作姿态；注意力点计算模块，获取学生的面部朝向姿态，通过面部朝向姿态对学生的课堂注意力点进行计算；行为识别模块，获取学生的注意力点和手部动作姿态，通过学生的课堂注意力点和手部动作姿态识别学生的课堂行为；行为对比模块，获取每个学生的课堂行为，并与其邻近学生的课堂行为进行对比，判断每个学生的课堂状态；结果反馈模块，用于反馈学生的课堂状态，并实时反馈给教师。本发明解决了现有技术对学生课堂状态识别和判断不准确的问题。

技术领域

本发明涉及智慧教学领域，具体涉及一种用于智慧教室的学生行为分析和识别系统。

背景技术

智慧教室是数字教室和未来教室的一种形式，用于教育信息化2.0时代的教室信息化环境建设，通过各种教学功能APP的加载配合云上的内容、应用、数据平台，满足当下各类教学场景应用，无论是只使用一般多媒体功能的传统课堂形态，还是各类创新课堂模式，都能在同一环境下展开，智慧教室运用现代化手段切入整个教学过程，让课堂变得简单、高效、智能，有助于开发学生自主思考与学习的能力。

现有教学系统中，对于教学行为的观察、分析手段大多停留在传统的问卷调查或案例等人工分析的基础上，其评价结果较为主观，且需要经过较长时间的统计分析，不能实时反馈以改善教学方式。学生的课堂状态按注意力区分可分为注意力集中和注意力不集中，如果授课教师能够在课堂上实时了解学生的课堂状态，便能及时调整教学方式，势必能有效提高教学效果。

为此，公开号为CN104517102B的中国专利公开了一种学生课堂注意力检测方法及系统，包括：采集教室内场景图像；定位人脸并计算人脸朝向姿态；将人脸在图像中的二维位置换算为其在教室内坐高基准平面的二维位置，并加入学生坐高先验值得到人脸在教室内的三维空间位置；结合人脸三维空间位置和人脸朝向姿态计算学生在教学展示面板上的注意力点。该方案通过图像处理与模式识别获知学生的人脸朝向姿态，结合人脸在教室内的三维空间位置和人脸朝向姿态计算学生的注意力点，从而判断学生的课堂状态。

上述方案通过简单的人脸朝向来计算注意力点，从而判断学生的课堂状态，往往会存在以下问题：

1、某学生上课在睡觉，睡觉时面部朝向教学展示面板，而此时教师在做实验演示，邻近的学生都面朝教师观看实验。睡觉的学生因面朝教学展示面板，其课堂状态会被判断为注意力集中。

2、遇到重要的教学内容时需要记笔记，记笔记时学生的面部都朝向桌面，此时某学生望着教学展示面板发呆并没有记笔记，由于面朝教学展示面板，发呆学生的课堂状态会被判断为注意力集中，而认真记笔记的学生的课堂状态却会被判断为注意力不集中。

综上所述，现有的学生课堂注意力检测系统对学生课堂状态的识别和判断不准确。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于智慧教室的学生行为分析和识别系统，能判断学生的课堂行为，并与邻近学生的课堂行为进行对比，实现对学生课堂状态的准确识别和判断，解决了现有技术对学生课堂状态识别和判断不准确的问题。

本发明提供的基础方案为：一种用于智慧教室的学生行为分析和识别系统，包括：

坐标及姿态捕捉模块，用于捕捉学生的坐标和姿态，获取每个学生的位置坐标，并捕捉每个学生的面部朝向姿态和手部动作姿态；

注意力点计算模块，用于计算学生的注意力点，获取学生的面部朝向姿态，通过面部朝向姿态对学生的课堂注意力点进行计算，计算时会将学生的面部朝向姿态与学生的位置坐标相结合，对学生的课堂注意力点进行修正；

行为识别模块，用于识别学生的课堂行为，获取学生的注意力点和手部动作姿态，通过学生的课堂注意力点和手部动作姿态识别学生的课堂行为；