[發(fā)明專(zhuān)利]一種課堂實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與評(píng)估系統(tǒng)及其工作方法、創(chuàng)建方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811242461.4
• 申請(qǐng)日: 2018-10-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109359606A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 顧曉東;王仕昭
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 江蘇君英天達(dá)人工智能研究院有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G06K9/00
• 分類(lèi)號(hào): G06K9/00;G06Q50/20
• 代理公司: 南京鐘山專(zhuān)利代理有限公司 32252
• 代理人: 戴朝榮

本發(fā)明提供一種課堂實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與評(píng)估系統(tǒng)，包括依次連接的視頻采集模塊、數(shù)據(jù)調(diào)度模塊、圖像分析模塊、結(jié)果統(tǒng)計(jì)模塊；數(shù)據(jù)調(diào)度模塊包括第一存儲(chǔ)器和一先入先出隊(duì)列子模塊；圖像分析模塊包括一基于YOLO網(wǎng)絡(luò)的行為表情分析網(wǎng)絡(luò)模型，該行為表情分析網(wǎng)絡(luò)模型包括若干個(gè)流水設(shè)置的網(wǎng)絡(luò)層、用以存儲(chǔ)每個(gè)網(wǎng)絡(luò)層輸出結(jié)果的兩個(gè)第二存儲(chǔ)器、以及YOLO輸出層；YOLO輸出層分別與最后一級(jí)網(wǎng)絡(luò)層、結(jié)果統(tǒng)計(jì)模塊連接，用以將輸出結(jié)果傳輸至結(jié)果統(tǒng)計(jì)模塊；結(jié)果統(tǒng)計(jì)模塊對(duì)其中的異常行為進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。本發(fā)明能夠?qū)崟r(shí)顯示學(xué)生的聽(tīng)課表現(xiàn)，能幫助教師隨時(shí)掌握學(xué)生的情況，及時(shí)提醒聽(tīng)課走神的學(xué)生、更改教學(xué)方式、調(diào)整教學(xué)方案，切實(shí)提高教學(xué)質(zhì)量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及智慧教育領(lǐng)域，具體而言涉及一種課堂實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與評(píng)估系統(tǒng)及其工作方法、創(chuàng)建方法。

背景技術(shù)

課堂教學(xué)是人才培養(yǎng)過(guò)程中進(jìn)行理論知識(shí)傳授最基本、最重要的環(huán)節(jié)，其質(zhì)量的優(yōu)劣對(duì)人才培養(yǎng)的質(zhì)量有著直接的影響。實(shí)踐表明，課堂效果監(jiān)測(cè)與評(píng)估對(duì)于提高課堂教學(xué)質(zhì)量，評(píng)價(jià)教師課堂教學(xué)，輔助教師了解學(xué)生學(xué)習(xí)情況、更新教學(xué)內(nèi)容、調(diào)整教學(xué)方案、改進(jìn)教學(xué)方法有著積極的促進(jìn)作用。

傳統(tǒng)教學(xué)模式里，常見(jiàn)的課堂效果評(píng)價(jià)分為現(xiàn)場(chǎng)觀(guān)察評(píng)價(jià)、監(jiān)視監(jiān)聽(tīng)評(píng)價(jià)、錄像評(píng)價(jià)、量表評(píng)價(jià)等，一般用于對(duì)教師的評(píng)價(jià)；而教師了解學(xué)生的方式則主要通過(guò)作業(yè)或者測(cè)驗(yàn)，滯后性比較大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種課堂實(shí)時(shí)檢測(cè)和評(píng)估系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)顯示學(xué)生的聽(tīng)課表現(xiàn)，能幫助教師隨時(shí)掌握學(xué)生的情況，及時(shí)提醒聽(tīng)課走神的學(xué)生、更改教學(xué)方式、調(diào)整教學(xué)方案，切實(shí)提高教學(xué)質(zhì)量。

為達(dá)成上述目的，本發(fā)明提出一種課堂實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與評(píng)估系統(tǒng)，所述課堂實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與評(píng)估系統(tǒng)為一FPGA系統(tǒng)，包括依次連接的視頻采集模塊、數(shù)據(jù)調(diào)度模塊、圖像分析模塊、結(jié)果統(tǒng)計(jì)模塊；

所述視頻采集模塊用以實(shí)時(shí)采集教室內(nèi)的視頻圖像，將采集的視頻圖像解析成若干幀后依次發(fā)送至數(shù)據(jù)調(diào)度模塊；

所述數(shù)據(jù)調(diào)度模塊包括至少一個(gè)第一存儲(chǔ)器和一先入先出隊(duì)列子模塊，數(shù)據(jù)調(diào)度模塊將接收到的圖像幀發(fā)送至第一存儲(chǔ)器，經(jīng)過(guò)先入先出隊(duì)列依次進(jìn)入圖像分析模塊進(jìn)行圖像分析；

所述圖像分析模塊包括一基于YOLO網(wǎng)絡(luò)的行為表情分析網(wǎng)絡(luò)模型，該行為表情分析網(wǎng)絡(luò)模型包括若干個(gè)流水設(shè)置的網(wǎng)絡(luò)層、用以存儲(chǔ)每個(gè)網(wǎng)絡(luò)層輸出結(jié)果的兩個(gè)第二存儲(chǔ)器、以及用以輸出分析結(jié)果的YOLO輸出層；

每個(gè)所述網(wǎng)絡(luò)層包括對(duì)應(yīng)設(shè)置的卷積層與池化層，卷積層和池化層的輸出結(jié)果交替寫(xiě)入兩個(gè)第二存儲(chǔ)器中，以實(shí)現(xiàn)乒乓操作；

所述行為表情分析網(wǎng)絡(luò)模型隔層之間的啟動(dòng)切換由握手信號(hào)決定，即：由握手信號(hào)啟動(dòng)的卷積層和池化層交替地從兩個(gè)第二存儲(chǔ)器中讀取數(shù)據(jù)，進(jìn)行處理后發(fā)送至下一級(jí)網(wǎng)絡(luò)層；

所述YOLO輸出層分別與最后一級(jí)網(wǎng)絡(luò)層、結(jié)果統(tǒng)計(jì)模塊連接，用以將輸出結(jié)果傳輸至結(jié)果統(tǒng)計(jì)模塊；

所述結(jié)果統(tǒng)計(jì)模塊接收?qǐng)D像分析模塊發(fā)送的分析結(jié)果，對(duì)其中的異常行為進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述第一存儲(chǔ)器為同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器；

所述第二存儲(chǔ)器為靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器。

進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述池化層為最大池化層。

進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述數(shù)據(jù)調(diào)度模塊與圖像分析模塊之間設(shè)置有一圖像調(diào)整模塊，用以接收數(shù)據(jù)調(diào)度模塊輸出的圖像，縮放后發(fā)送至兩個(gè)第二存儲(chǔ)器中供網(wǎng)絡(luò)層調(diào)用。

進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述行為表情分析網(wǎng)絡(luò)模型還具有一權(quán)重設(shè)置模塊，用以設(shè)置網(wǎng)絡(luò)層的卷積核權(quán)重。

基于前述課堂實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與評(píng)估系統(tǒng)，本發(fā)明還提及一種課堂實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與評(píng)估系統(tǒng)的工作方法，所述工作方法包括：