[发明专利]一种基于人工智能的学生课堂学习行为的监测系统

说明书

本发明提出一种基于人工智能的学生课堂学习行为的监测系统，包括以下程序模块：注册单元；摄像单元；存储单元；数据处理中心；体型检测单元；以及虚拟机器人；其中，该数据处理中心包括：课堂位置图片处理单元；学生行为轨迹合成单元；坐姿模型库；学生坐姿匹配单元；该虚拟机器人将该学生行为轨迹合成单元提供的在设定阶段时间内的学生身份对应的教室行为轨迹图和该学生坐姿匹配单元提供的坐姿异常情况汇报作为反馈信息，为外部提供反馈。能够实现个性化的无痕监测，对学生在课堂学习的正常体验没有影响。

技术领域

本发明涉及图像识别和数据处理，尤其涉及学生课堂学习行为的监测。

背景技术

教室是学生的主要学习场所，学生在校学习，在教室待的时间也最长，因此对学生在教室的学习状态的监测和管理显得尤为重要。目前，班级的学生人数比较多，老师很难对班级所有学生的学习状况进行全天候的监管和记录，特别是对于学生的坐姿。全国小学生的近视率高达34%-60%，初中生68%，重点高中高达90%。近视率高的一个很重要的因素是学生没有科学的坐姿，另一个因素是每个学生的身高、体重、形态不一样，老师没有精力对每个学生的坐姿进行校正和提醒。

另外，在教室里面活动、学习，哪些同学比较活跃，教室哪些区域比较活跃，学生的学习行为老师也不能时刻在教室进行观察，因此对于学生在教室学习的坐姿和学习状态，无法得到准确和科学的监测。

现有的学生课堂学习行为的监测系统，均需要学生穿戴能进行通讯的特定设备，以进行数据采集和定位。通过穿戴设备，对学生的坐姿和教室内的行动轨迹进行统计和分析、提醒，需要每个学生在学习过程中，配置额外的装置，无法实现无痕监测，对学生在课堂学习的正常体验有一定的影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提出一种基于人工智能的学生课堂学习行为的监测系统，能够实现个性化的无痕监测，对学生在课堂学习的正常体验没有影响。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于人工智能的学生课堂学习行为的监测系统，包括以下程序模块：

注册单元，用于实现学生在该监测系统的注册；

摄像单元，用于实时采集班级所有学生的脸部图像、教室图像的采集，以及对被识别成功后的学生进行整个身体的图像采集；

存储单元，用于存储该摄像单元所采集的图片；

数据处理中心，用于对该摄像单元所提供的图片进行特征参数的计算，以及对每个学生进行人脸识别，身份的确认和比对；

体型检测单元，用于获取每个学生在校医院或者体育部门进行的体型检测数据，该体型检测数据与学生的身份信息相捆绑；以及

虚拟机器人，用于提供该监测系统与外部交互的接口；

其中，该数据处理中心包括：

课堂位置图片处理单元，用于对该摄像单元拍摄的教室的场景图片进行人脸识别，并对图片中识别成功的人脸特征进行标签的备注，使图片附带其中识别成功的学生的身份信息；

学生行为轨迹合成单元，用于对系统预设的合成时间段内的每一个在系统注册成功的学生进行图片合成；

坐姿模型库，用于对该摄像单元采集的图片进行人脸识别成功后，以桌子轮廓值与拍摄比例为参考标准，判断出坐姿；

学生坐姿匹配单元，用于将该坐姿模型库提供的坐姿参数，与系统预存的标准坐姿参数，进行匹配；

该虚拟机器人将该学生行为轨迹合成单元提供的在设定阶段时间内的学生身份对应的教室行为轨迹图和该学生坐姿匹配单元提供的坐姿异常情况汇报作为反馈信息，为外部提供反馈。