[发明专利]基于图像识别和网络的教室管理系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种教室管理系统，特别涉及一种基于图像识别和网络的教室管理系统。

背景技术

对教室的使用情况进行管理，在现实中是一件很有用的事。例如，对于需要上自习的同学，可以方便找到有座位的自习室去上自习，省去找自习室的麻烦；去上课的同学和教师可以方便查询到教室的情况，例如教室的具体位置，现有人数，空座位数量等。

基于教室这个特定场所，进行教室的人数统计是教室管理的核心问题和难点。对于现有的人数统计算法，实时性和准确性是其主要的评价指标。基于教室这个特定场所，因受视频源质量的影响，人数统计算法会有一定的误差，主要的影响因素就是视频的采集方法的选取，再就是教室这个特定场所有一些独特的因素：有人用书或者书包占座、教室的座位固定、教室容量一定、教室的摄像头一般位于教室斜上方且人员会有遮挡等。这些不确定因素都为准确测出教室的人数带来了困难。

现有的人数统计系统包括：一种方法是借助IC卡、IC卡验证装置，IC卡采用实名、一人一卡制。另一种方法是：用一种计数装置，具体说是涉及一种流动人数统计装置，特别的一种客运工具乘客人数自动统计装置，该装置包括由依次连接的进出判别器、可逆计数器、译码驱动器和显示电路构成的乘客人数统计电路，其特征在于所述的进出判别器的进出输入端自后向前分别依次连接有传感信号处理器和热释电红外线传感器，借助于这些设备统计出具体的人数。第三种方法是将摄像头摆放于开放空间(主要是商场或者广场)的上方来检测相应空间中的人头的位置，进而得到相应空间的人数。

针对第一种方法，要具备特定的IC卡，这个在教室中实现较为困难，且成本难以控制。对于第二种方法，要在教室进出口安装一套设备来检测，这显然会带来出入不便，且成本也难以控制。对于第三种方法，要在教室实现，很难实现，因为教室的高度决定了摄像头不可能摆放的过高，也不可能没有遮挡，且书包等与头发颜色相同的物体会影响其精度。

人数统计算法是教室管理系统的核心问题。在教室架设摄像头，得到的图像有以下特点：

1、拍摄的图像中只能完整地显示中间区域的人数的具体状况，对于两侧的人数的具体状况不能很好的体现出来。

2、人的遮挡很明显，这就为分离出单个人带来了很大的不便。

3、教室中常常有一个人占多个座位的情况，占座常用书本，书包等。

4、离摄像头较远的前几排的人基本已经看不清。

5、摄像头拍摄的是人的背部，不适用于人脸识别。

6、受日光和灯光的影响较大。

7、教室上课时老师和PPT背投幕会对图像判别产生影响。

8、人员走动会对图像判别产生影响。

基于上述几点，我们可以了解到教室统计人数的复杂性和不确定性。我们对一些方法进行了多次的实验发现：

对于在教室出入口架设摄像头进行人数统计的方法，优点是：方便统计，可以应用人脸识别等技术，且准确性高，但是只适用于人员出入简单的情况，对于上下课人多的高峰期，就会由于人的遮挡问题，导致统计误差的产生。而且由于要架设专门的摄像头，要增加开支。

由于无法分出人的身形加之摄像头拍摄的图像有重叠的区域，故无法用三角形进行与人头和肩膀的相关运算进行人数统计。

由于不能很好的分割出人的区域范围，加之电脑，书包，书等的影响，想要得到单个人的图像很难。所以不能将整个图像进行特征提取。

分别对颜色红、绿、蓝区域进行分割的效果也不是很好，因为书本，书包等对光照过于敏感，会很大程度上影响影像处理的结果。

各个教室的摄像头精度也有很大的差异，即使是比较清楚的教室摄像头采集的图像，仍然不能看清前几排人的状况，只能知道具体某个位置有没有被占，对于占座的是人还是书，基本分辨不出来，也就无法通过人体识别来辨别是不是人。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于教室这个特定场所的管理系统，该系统针对不同教室使用情况下(如：上课、下课和自习等)，教室人数模型的变化，运用自适应算法对教室中的人数进行统计，并将教室信息进行发布。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

本发明提供了一种基于图像识别和网络的教室管理系统，包括图像采集系统、图像处理系统和信息发布系统；图像采集系统在教室采集图像，传输给图像处理系统，图像处理系统将采集的图像信息进行处理和识别，得到人数统计信息，并传输给信息发布系统进行发布。