[發(fā)明專利]一種可實現(xiàn)學生專注度檢測的線上教學平臺

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• 申請日: 2022-10-12
• 公開（公告）號: CN115937923A
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發(fā)明（設計）人: 張堃;劉紀元;張波
• 申請（專利權）人: 南通大學;南通睿輝信息科技有限公司
• 主分類號: G06V40/16
• 分類號: G06V40/16;G06V40/18;G06V10/82;G06Q50/20;G06N3/0464;G06N3/08
• 代理公司: 北京金蓄專利代理有限公司 11544
• 代理人: 洪濤

本發(fā)明涉及一種可實現(xiàn)學生專注度檢測的線上教學平臺，該平臺主要包括兩個部分教師端使用平臺和學生端使用平臺，學生端使用平臺主要功能是接收老師端共享的屏幕內(nèi)容和實時追蹤學生眼動軌跡，其中追蹤學生眼動軌跡是通過學生端設備上的攝像頭采集圖像信息，然后對其眼球運動軌跡進行追蹤，并將其發(fā)送到系統(tǒng)的服務器中，由系統(tǒng)的私有云服務器對接收到學生注意力數(shù)據(jù)進行分析計算處理，進而判斷學生上課的專注度。教師端使用平臺主要功能是將自己的屏幕內(nèi)容共享到各個學生端的設備上和實施接收私有云服務器中處理后的學生專注度數(shù)據(jù)，可以實時了解每個學生上課時的專注度情況，在學生走神時及時提醒學生。本發(fā)明提出的線上教學平臺相比于傳統(tǒng)的教學平臺，能夠幫助教師實時了解學生專注度，有利于教學的質(zhì)量的提高。

技術領域

本發(fā)明涉及到計算機視覺技術，尤其涉及一種可實現(xiàn)學生專注度檢測的線上教學平臺。

背景技術

目前，現(xiàn)有的線上教學技術只是單純的將教師的電腦屏幕和音頻消息共享到每一個學生，教師可以通過學生的攝像頭觀察學生上課的狀態(tài)。

然而，現(xiàn)有的線上教學技術只能在單純將教師的屏幕和說話的聲音共享給每一個學生，將每一個學生的攝像頭采集到的內(nèi)容共享到老師端。雖然這樣老師可以看到每一個學生是否在課堂上，但是無法判斷學生的具體狀態(tài)，導致線上教育的質(zhì)量低下，無法達到高效率的教學水平。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明公開提供一種可實現(xiàn)學生專注度檢測的線上教學平臺，不僅可以獲取到學生的攝像頭信息，還可以獲取學生在上課時的眼球運動數(shù)據(jù)，由眼動數(shù)據(jù)斷學生上課的專注度，在學生走神時及時提醒學生，提高了線上教學的課堂效率。

為了實現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明公開采用如下技術方案：

第一方面，本發(fā)明公開提供一種可實現(xiàn)學生專注度檢測的線上教學平臺，所述的平臺包括：學生端使用平臺、教師端使用平臺和私有云服務器終端三個部分組成，其中學生端使用平臺是通過接收教師端的屏幕內(nèi)容，將教師端的視頻和音頻在學生端使用平臺顯示出來，并且通過攝像頭采集學生在上課時的眼球運動軌跡，將采集到的軌跡發(fā)送到平臺私有云服務器終端，由服務器對采集到的數(shù)據(jù)進行分析處理。教師端則是將自己的屏幕內(nèi)容和說話的音頻信息共享到每一個學生，使得每一個學生都可以實時接收到老師的上課內(nèi)容，并且教師端接收服務器處理好的每個學生的眼球運動軌跡數(shù)據(jù)。教學平臺的私有云服務器端不僅要在學生端和教師端建立相互的通信，還需要將學生端采集到的眼球運動軌跡進行分析處理，將處理好的數(shù)據(jù)按照教師端的要求發(fā)送到教師端。

第二方面，本發(fā)明提供的教學平臺的學生端使用平臺，包括：接收教學平臺服務器終端傳輸過來的教師端的視頻和音頻消息和采集學生上課時的眼球運動軌跡。其中，采集眼球運動軌跡主要步驟包括：首先，判斷學生的臉部是否正對著學生端的屏幕，攝像頭能否捕捉到學生的臉部；其次，通過MTCNN人臉檢測的多任務級聯(lián)的卷積網(wǎng)絡框選出人臉中的眼部區(qū)域；然后對眼部區(qū)域的灰度信息通過新穎的對比度拉伸進行圖像預處理，在利用特征搜索算法，根據(jù)瞳孔中心周圍的像素灰度值的離散特征計算出瞳孔中心，在通過CV可拓模型對瞳孔進行準確的定位；最后，考慮到學生無法將頭部準確的對準智能攝像頭的位置，通過建立瞳孔-屏幕轉換模型，消除頭部的偏移會導致瞳孔映射到屏幕的位置的偏移。采集到的學生上課時的眼球運動軌跡還需要上傳到服務器終端進行分析計算處理。

第三方面，本發(fā)明提供的教學平臺的教師端，包括：共享屏幕內(nèi)容和音頻信息到每一個學生端使用平臺和接收服務器終端處理好學生眼球運動軌跡數(shù)據(jù)。其中，接收服務器終端處理好的學生上課時的眼球運動軌跡主要包括：教師可以在教師端選中指定的時間段的屏幕的指定區(qū)域，由服務器終端將該時間段的學生關注該區(qū)域的具體情況發(fā)送到教師端，服務器終端發(fā)送的內(nèi)容包括：學生關注該區(qū)域的平均時間、關注該區(qū)域最長和最短的時間、有多少人在該區(qū)域關注時間高于平均時間、有無學生一直沒有關注該區(qū)域等信息。