[发明专利]一种应用于教学中的学生注意力监控系统及监控方法有效

专利信息
申请号: 202010197813.X 申请日: 2020-03-19
公开(公告)号: CN111263123B 公开(公告)日: 2021-04-23
发明(设计)人: 降华;王雷;孙彩云 申请(专利权)人: 河南应用技术职业学院
主分类号: H04N7/18 分类号: H04N7/18
代理公司: 郑州亦鼎知识产权代理事务所(普通合伙) 41188 代理人: 王璐
地址: 450042 河*** 国省代码: 河南;41
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摘要:
搜索关键词: 一种 应用于 教学 中的 学生 注意力 监控 系统 方法
【权利要求书】:

1.一种应用于教学中的学生注意力监控方法,包括如下步骤:

S1:将教室内划分为多个区域,第一摄像头和第一声音采集装置分别用于采集教室内整体的图像信息和声音信息,每个区域内分别有一个第二摄像头和多个第二声音采集装置,每个学生位置对应一个声音采集装置,用于采集区域内图像信息和声音信息;

S2:通过第一摄像头采集教室内的图像信息,通过第一声音采集装置采集教室内的声音信息,分别将图像信息和声音信息发送至第一监测模块;

S3:第一监测模块中的晃动检测单元对图像信息进行处理,当区域内晃动程度达到预设晃动阈值时,将该区域设置为预警区域;第一监测模块中的第一声音检测单元对声音信息进行处理,得到当前时刻音量均值,在教学信息数据库中查找该音量均值对应的第一音量阈值和第二音量阈值,其中,第一音量阈值小于第二音量阈值;将预警区域、第一音量阈值、第二音量阈值发送至教学监控主机;

S4:第二监测模块根据教学监控主机发送的预警区域信息对教室内的不同区域进行监测,对于预警区域按照第一频率对各个学生状态进行扫描,对于非预警区域按照第二频率对各个学生状态进行扫描,其中,第一频率大于第二频率;

S5:通过第二监测模块中的图像分割单元、人脸朝向识别单元和情绪识别单元对第二摄像头采集的图像信息进行处理,通过图像分割单元将图像分割成不同学生对应的图像信息,通过人脸朝向识别单元识别学生的人脸朝向,通过情绪识别单元识别学生情绪并将当前学生情绪与教学信息数据库中的情绪信息对比,根据人脸朝向信息和学生情绪信息判断学生动作行为是否异常;

S6:对第二监测模块中的第二声音检测单元采集的声音信息音量值进行判断,若音量值小于等于第一音量阈值,则学生状态正常,若音量值大于等于第二音量阈值,则学生在进行正常课堂交流,若音量值大于第一音量阈值且小于第二音量阈值,则学生发出异常声音;

S7:若学生动作行为异常或学生发出异常声音,则认为学生注意力不集中,通过教学监控主机反馈至教师控制端,在设置于讲台的显示屏上显示采集到的该学生的图像信息;

S8:教师控制端根据反馈信息对相应的学生发出提醒信息,使学生提醒端进行振动提醒。

2.根据权利要求1所述的应用于教学中的学生注意力监控方法,其特征在于,还包括如下步骤:

S9:所述教学监控主机统计课堂上所有学生的注意力信息数据,并将所述注意力信息数据存储在所述教学信息数据库中,教师在课后根据所述教学信息数据库中的数据信息获知教学效果。

3.根据权利要求1所述的应用于教学中的学生注意力监控方法,其特征在于,所述的第一监测模块中的第一声音检测单元对声音信息进行处理,得到当前时刻音量均值,具体为:

在一段时间内,等间隔采集多个时间点的音量信息,并计算时间段内采集时间点的音量的均值,该均值作为时间段内最后时刻的音量均值。

4.根据权利要求3所述的应用于教学中的学生注意力监控方法,其特征在于,所述的计算时间段内采集时间点的音量的均值,具体为:

对各时间点的音量值进行排序,去掉音量最大值和音量最小值后,计算时间段内采集其他时间点的音量的均值。

5.根据权利要求1所述的应用于教学中的学生注意力监控方法,其特征在于,所述的在教学信息数据库中查找该音量均值对应的第一音量阈值和第二音量阈值,其中,音量均值对应的第一音量阈值和第二音量阈值根据教室环境的变化设定。

6.一种应用于教学中的学生注意力监控系统,所述系统用于实现如权利要求1-5任一项所述的方法,其特征在于,包括教学监控主机、教师控制端、学生提醒端、第一监测模块和第二监测模块,所述教学监控主机分别与所述教师控制端、学生提醒端、第一监测模块和第二监测模块连接;

所述第一监测模块连接有第一摄像头和第一声音采集装置,用于采集教室内整体的图像信息和声音信息;所述第二监测模块连接有第二摄像头和第二声音采集装置,用于采集教室各个区域的图像信息和各个学生位置的声音信息;

所述教学监控主机还连接有教学信息数据库和显示屏。

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