[發明專利]一種用于智慧教育的課堂分析系統

在審

• 申請號: 202010828105.1
• 申請日: 2020-08-17
• 公開（公告）號: CN111832543A
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 周歡
• 申請（專利權）人: 四川創客知佳科技有限公司
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/34;G06K9/46;G06K9/62
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種用于智慧教育的課堂分析系統，其特征在于，其包括：若干個教師終端和課堂分析平臺，其中課堂分析平臺分別與若干個教師終端具有通信連接；

課堂分析平臺包括：課程視頻獲取模塊、課堂視頻分割模塊、課堂分析圖像模塊、學生識別模塊、圖像預處理模塊、部位劃分模塊、行為構建模塊和數據庫，各模塊間具有通信連接；課程視頻獲取模塊

教師終端發送課堂分析請求到課堂分析平臺；

課程視頻獲取模塊根據課堂分析請求從數據庫獲取目標課堂視頻；

課堂視頻分割模塊在時間維度上按照預設時間步長對目標課堂視頻進行圖像幀切割處理得到課堂圖像集；

課堂分析圖像模塊提取課堂圖像集中每個課堂圖像的多維空間特征和多維時間特征，并將每個課堂圖像的多維空間特征和多維時間特征在時間維度和空間維度進行加權特征融合以得課堂分析圖像，然后對所有課堂分析圖像進行處理以得到課堂分析圖像集；

學生識別模塊識別課堂分析圖像集的每個課堂分析圖像的每個學生，并提取每個課堂分析圖像的每個學生的圖像以得到每個學生的學生分析圖像集；

圖像預處理模塊對學生分析圖像集中的每個學生分析圖像進行前景圖像分割，并識別每個學生分析圖像中的學生并獲取每個學生的中心點，然后根據每個學生的中心點對每個學生進行定位以得到學生分析標準圖像集；

部位劃分模塊將學生分析標準圖像集中的每張學生分析標準圖像劃分為若干個部位子區域，并識別每個部位子區域的區域關鍵特征點，然后獲取每個區域關鍵特征點在學生坐標系下的坐標位置；所述學生坐標系為以對應學生的中心點為坐標系原點的坐標系；所述區域關鍵特征點為對學生行為分析具有關鍵性作用的特征點；

行為構建模塊對每張學生分析標準圖像的每個部位子區域的各區域關鍵特征點進行歸一化處理以得到每個部位子區域的歸一化特征節點，并通過學生分析標準圖像集中的每張學生分析標準圖像的每個部位子區域的歸一化特征節點的軌跡信息構建學生行為，然后根據所述學生行為生成學生的課堂表現報告；

教師終端根據每個學生的課堂表現報告進行教學評估和教學管理。

2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，教師終端為教師使用的具有通信功能和數據傳輸功能的智能設備，其包括：智能手機、平板電腦、筆記本電腦和臺式電腦。

3.根據權利要求2所述的系統，其特征在于，所述部位子區域包括：頭部子區域、頸部子區域、肩部子區域、肘部子區域、手部子區域、臀部子區域、膝部子區域和腳部子區域。

4.根據權利要求3所述的系統，其特征在于，部位劃分模塊將每張學生分析標準圖像劃分為若干個部位子區域包括：

部位劃分模塊獲取每張學生分析標準圖像的圖像共生矩陣，并根據所述圖像共生矩陣獲取每個部位子區域的區域大小和邊界長度；所述圖像共生矩陣為對圖像上保持特定距離的兩象素分別具有某灰度的狀況進行統計得到；

部位劃分模塊根據每個部位子區域的區域大小和邊界長度進行第一部位劃分以得到第一部位劃分結果；

部位劃分模塊根據第一部位劃分結果獲取每個部位子區域的邊緣點的初始位置；

部位劃分模塊根據各部位子區域的區域平滑曲線、區域緊湊性和區域大小構建每個部位子區域的約束劃分條件；

部位劃分模塊根據第一部位劃分結果和每個部位子區域的約束劃分條件進行第二部位劃分以得到若干個部位子區域。

5.根據權利要求4所述的系統，其特征在于，課堂分析圖像模塊提取課堂圖像集中每個課堂圖像的多維空間特征和多維時間特征包括：

課堂分析圖像模塊獲取課堂圖像的空間特征和時間特征；

課堂分析圖像模塊根據課堂圖像的相鄰像素的關聯特性利用白化進行去相關操作以去除空間特征和時間特征的冗余信息；

課堂分析圖像模塊獲取課堂圖像中的特征點和每個特征點的編碼系數，并對每個特征點的編碼系數求和，然后將得到的和值作為課堂圖像的全局表示；

課堂分析圖像模塊獲取空間特征和時間特征的空間編碼向量和時間編碼向量，并將空間編碼向量和時間編碼向量進行歸一化操作以得到課堂圖像的多維空間特征和多維時間特征。