一种基于手机图像采集的学生课堂监测系统及其监测方法

1.一种基于手机图像采集的学生课堂监测系统，其特征在于：包括系统服务器和学生客户端；
所述学生客户端中设置有第一数据传输模块、身份验证模块和图像采集模块，学生通过身份验证模块验证身份信息，图像采集模块采集学生的面部图像信息，通过第一数据传输模块将学生的身份信息和面部图像信息传输至系统服务器中；
所述系统服务器中包括有面部图像分析模块、第二数据传输模块和统计分析模块，面部图像分析模块根据第二数据传输模块接收到的面部图像信息判断学生的听课状态，统计分析模块统计学生听课时间占整个课堂时间比例，然后存入数据库文件并形成报表文件；
所述面部图像分析模块根据学生客户端连续扫描的两幅面部图像中脸部的面积的大小判断学生是在听课还是“低头”，具体方法为：当手机水平放置，低头看手机时，脸部面积较大，听课时脸部面积较小，通过设定一个监测数值，超过该面部面积监测数值时则认为该学生当前是处在“低头”状态；图像采集模块中设定采集图像的时间间隔，根据连续两次间的“低头”与否状态分析统计学生听课时间占整个课堂时间比例。
2.根据权利要求1所述的基于手机图像采集的学生课堂监测系统，其特征在于：所述系统服务器为教室内的计算机，所述学生客户端为学生的带有拍照功能的手机。
3.根据权利要求1所述的基于手机图像采集的学生课堂监测系统，其特征在于：所述第一数据传输模块和第二数据传输模块均采用蓝牙模块完成图像数据的发送和接受。
4.根据权利要求1所述的基于手机图像采集的学生课堂监测系统，其特征在于：通过所述身份确认模块直接在学生客户端中输入学号进行身份登记和确认，并通过图像信息对比进行身份确认。
5.一种根据权利要求1至4任意一项所述的基于手机图像采集的学生课堂监测系统的监测方法，其特征在于：依次包括以下步骤：
(1)学生通过学生客户端用学号登录监测系统APP，系统服务器通过输入班级号登录监测系统，学生客户端和系统服务器通过蓝牙建立通信连接；
(2)系统服务器中设定采样时间，学生客户端接受主机设定的采样时间；
(3)学生客户端到达设定的采样时间后，采集学生的面部信息，并发送给系统服务器；
(4)系统服务器收到学生的面部信息后，提取图像边缘，选定脸部面积进而确定学生的听课状态；
(5)系统服务器根据学生在一段时间内的不同时刻的听课状态，来统计分析学生的听课时间；
(6)当课程结束后，将上述的听课时间数据存入数据库文件并形成报表文件。

一种基于手机图像采集的学生课堂监测系统及其监测方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及计算机信息处理技术，具体涉及一种基于手机图像采集的学生课堂监测系统及其监测方法。\n背景技术\n[0002] 当今网络游戏如鸦片般侵蚀了学生大量时间，很容易使学生不能自拔，导致课堂时间也经常被侵占。文献记载学生平均每天上网时间在2-6小时，严重影响学生学业和身心健康。改变这一状况除了提高教学方法外，实时简单、准确、可靠的监测管控势在必行。通过传感器实现自动监测管控对于提高课堂教学质量有重大意义。但自动监测因学生数量多、信息稳定性差，存在身份确认困难，学生课堂状态认证困难等等难题。\n发明内容\n[0003] 发明目的：本发明的目的在于解决现有技术中存在的不足，提供一种基于手机图像采集的学生课堂监测系统及其监测方法，本发明能够大大节约图像采集的硬件成本，通过手机app提高学生身份确认和判断学生课堂状态的准确率。\n[0004] 技术方案：本发明的一种基于手机图像采集的学生课堂监测系统，包括系统服务器和学生客户端；所述学生客户端中设置有第一数据传输模块、身份验证模块和图像采集模块，学生通过身份验证模块验证身份信息，图像采集模块采集学生的面部图像信息，通过第一数据传输模块将学生的身份信息和面部图像信息传输至系统服务器中；所述系统服务器中包括有面部图像分析模块、第二数据传输模块和统计分析模块，面部图像分析模块根据第二数据传输模块接收到的面部图像信息判断学生的听课状态，统计分析模块统计学生听课时间占整个课堂时间比例存入数据库文件并形成报表文件。\n[0005] 其中，身份验证模块可以采用现有的射频卡(饭卡)验证的签到技术。\n[0006] 为便于“就地取材”，方便灵活快捷实现监测目的，所述系统服务器为教室内的计算机，所述学生客户端为学生的带有拍照功能的手机。\n[0007] 进一步的，所述第一数据传输模块和第二数据传输模块均采用蓝牙模块完成图像数据的发送和接受，进而实现将学生客户端采集的图像信息数据传输至系统服务器。\n[0008] 进一步的，通过所述身份确认模块直接在学生客户端中输入学号进行身份登记和确认，并通过图像信息对比进行身份确认，提高身份确认的准确性并便于统计汇总。\n[0009] 进一步的，所述面部图像分析模块根据学生客户端连续扫描的两幅面部图像中脸部的面积(高度)的大小判断学生是在听课还是“低头”，具体方法为：当手机水平放置，低头看手机时，脸部面积(高度)较大，听课时脸部面积(高度)较小，通过设定一个监测数值，超过该面部面积监测数值时则认为该学生当前是处在“低头”状态。\n[0010] 上述监测数值跟手机放置时和听课时人脸的角度有关。数值的多少可根据大量统计数据确定。由于学生低头可能是记笔记，则需要每隔一段时间(如一分钟)采集发送图像一次，因为采集次数较少时判断容易有较大误差，但大量数据的统计结果相对较为准确，例如一节课45分钟，一分钟扫描一次，根据45次扫描结果分析听课状态较为准确了。\n[0011] 进一步的，图像采集模块中设定采集图像的时间间隔，如5分钟一次，根据连续两次间的“低头”与否状态分析统计学生听课时间占整个课堂时间比例，通过有时间间隔地采集学生图像面部信息而大大减小服务器的计算量。\n[0012] 本发明还公开了一种基于手机图像采集的学生课堂监测系统的监测方法，依次包括以下步骤：\n[0013] (1)学生通过学生客户端用学号登录监测系统APP，系统服务器通过输入班级号登录监测系统，学生客户端和系统服务器通过蓝牙建立通信连接；\n[0014] (2)系统服务器中设定采样时间，学生客户端接受主机设定的采样时间；\n[0015] (3)学生客户端到达设定的采样时间后，采集学生的面部信息，并发送给系统服务器；\n[0016] (4)系统服务器收到学生的面部信息后，提取图像边缘，选定脸部面积进而确定学生的听课状态；\n[0017] (5)系统服务器根据学生在一段时间内的不同时刻的听课状态，来统计分析学生的听课时间；\n[0018] (6)当课程结束后，将上述的听课时间数据存入数据库文件并形成报表文件。\n[0019] 有益效果：本发明通过验证每个学生的身份，以及通过面部信息(“低头”与否)来监测学生的听课状态，分析统计学生听课时间占整个课堂时间比例。总之，本发明能够极大程度的节约图像采集的硬件成本，通过手机app提高学生身份确认和判断学生课堂状态的准确率。\n附图说明\n[0020] 图1为本发明的程序流程图。\n具体实施方式\n[0021] 下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。\n[0022] 如图1所示，本发明的一种基于手机图像采集的学生课堂监测系统，包括系统服务器和学生客户端；所述学生客户端中设置有第一数据传输模块、身份验证模块和图像采集模块，学生通过身份验证模块验证身份信息，图像采集模块采集学生的面部图像信息，通过第一数据传输模块将学生的身份信息和面部图像信息传输至系统服务器中；所述系统服务器中包括有面部图像分析模块、第二数据传输模块和统计分析模块，面部图像分析模块根据第二数据传输模块接收到的面部图像信息判断学生的听课状态，统计分析模块统计学生听课时间占整个课堂时间比例存入数据库文件并形成报表文件。\n[0023] 其中，每个学生在整个课堂的听课状态可以单独统计，整个班级的学生的结果合到一起就是整个班级的。\n[0024] 上述基于手机图像采集的学生课堂监测系统的监测方法，依次包括以下步骤：\n[0025] (1)学生通过学生客户端用学号登录监测系统APP，系统服务器通过输入班级号登录监测系统，学生客户端和系统服务器通过蓝牙建立通信连接；\n[0026] (2)系统服务器中设定采样时间，学生客户端接受主机设定的采样时间；\n[0027] (3)学生客户端到达设定的采样时间后，采集学生的面部信息，并发送给系统服务器；\n[0028] (4)系统服务器收到学生的面部信息后，提取图像边缘，选定脸部面积进而确定学生的听课状态；\n[0029] (5)系统服务器根据学生在一段时间内的不同时刻的听课状态，来统计分析学生的听课时间；\n[0030] (6)当课程结束后，将上述的听课时间数据存入数据库文件并形成报表文件。\n[0031] 实施例1：\n[0032] 在服务器系统中设定上课时间跟课堂时间一致，可以设定为45分钟一节课，学生的听课状态可按照扫描式低头或抬头的次数分为优良中及格差几个等级，例如：\n[0033] 每隔一分钟扫描一次，共45次，若学生抬头次数>40次，则为优；抬头次数为35-40次的，则为良；抬头次数为25-30次的，则评为中,抬头次数为20-25次的，则评为及格，抬头次数低于20次的，评为差。