[发明专利]一种基于情绪感知的课堂教学评价方法及系统

权利要求书

1.一种基于情绪感知的课堂教学评价方法及系统，其特征在于：能够在课堂环境下对学生进行实时情绪感知，获取学生在学习过程中的情感反馈信息，由此判断学生的学习状态，进而评价课堂的教学质量，从而为教师提供智能的、及时的、全面的教学反馈，具体包括视频监控、图像采集、情绪特征参数提取、课堂评价参数计算、课堂教学效果评价共计5个模块。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述视频监控模块负责对课堂教室进行实时拍摄，并通过专线网络与图像采集模块进行连接；所述视频监控模块中的视频监控摄像机安装在教室讲台黑板正上方，离地高度在2.0米至2.5米之间，并具有自动光圈调节功能，可根据监控现场光线的明暗自动进行光圈调节。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述图像采集模块负责以预先设定的频率(例如3秒/次)，周期性的通过专线网络自动采集来自视频监控模块所生成的实时视频图像，并输送给情绪特征参数提取模块。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述情绪特征参数提取计算模块负责接收图像采集模块所推送的实时视频图像，并通过人脸检测和特征提取技术进行学生情绪特征参数的计算，并将情绪特征参数的计算结果推送至课堂评价参数计算模块；所述情绪特征参数包括头部端正程度α、眉毛舒展程度β，抿嘴程度d、歪嘴程度γ共计4种；其中，

1)所述头部端正程度α通过公式α＝arctan(y₂-y₁)/(x₂-x₁)计算得出，其中(x₁，y₁)和(x₂，y₂)分别为两只眼睛中心点的坐标；

2)所述眉毛舒展程度β通过公式计算得出，其中(x₁，y₁)和(x₂，y₂)分别为眉毛两端的坐标，(x₃，y₃)为同一侧眼睛中心点坐标；

3)所述抿嘴程度d及歪嘴程度γ分别通过公式和公式γ＝arctan(y₂-y₁)/(x₂-x₁)计算得出，其中(x₁，y₁)和(x₂，y₂)分别为嘴巴两端的坐标，(x₃，y₃)为嘴巴中心点坐标。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述课堂评价参数计算模块负责接收权利要求4所述的情绪特征参数计算结果，并基于该结果进行课堂评价相关参数的计算；所述课堂评价参数包括专注度C(t)、活跃度A(t)，以及难易度D(t)共计3类；其中，

1)专注度C(t)通过公式计算得出，其中t为检测的时间点，N为教室中的学生总数，初始值为90，初始值为0；若且则值为1；若且则值为0；若则值为0；

2)活跃度A(t)通过公式计算得出，其中初始值为1；若

3)难易度D(t)通过公式计算得出，其中初始值为0；若且且d＜0，。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述课堂教学效果评价模块负责基于权利要求5所述的课堂评价参数计算结果，进行课堂教学效果的最终评价；所述课堂教学效果E可通过公式计算得出，其中T为课堂的总时长，Δt为权利要求3所述图像采集的频率周期。