[发明专利]基于视觉的教学注意力监测系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于视觉的教学注意力监测系统及方法，属一种智能图像识别方法，该系统包括第一摄像头、第二摄像头与第三摄像头，第一摄像头、第二摄像头与第三摄像头分别接入中央处理单元，中央处理单元还接入后台录像分析单元，第一摄像头、第二摄像头与第三摄像头用于呈品字形安装在教学区域内，通过第一摄像头、第二摄像头与第三摄像头从不同的方位采集教学区域内的视频图像，并由中央处理单元与后台录像分析单元分别识别视频图像中的人体目标的视线与教学区域前部黑板墙之间的交点，从而以此判断学生是否注释黑板，因此确定教学区域监控视频内学生的专注度，从而有利于教学管理者通过监控视频了解到更为详细的信息，便于提升与改进教学质量。

技术领域

本发明涉及一种智能图像识别方法，更具体的说，本发明主要涉及一种基于视觉的教学注意力监测系统及方法。

背景技术

随着视频监控技术的不断发展，在一些特殊的场景中，人们对于监控区域内的监控需求不再局限于实况拍摄，而是想借助于拍摄的图像对场景内目标的状态进行分析与识别，从而增强监控视频的利用效率，亦可从中挖掘出更多的价值信息，为管理者提供更多的数据参考。例如在中小学生的教室内使用的监控系统，由于这类人群的自制力不佳且人数众多，如果要从监控视频中关注到每个学生专注度是非常困难的，这给教学管理造成的阻碍，亦无法掌握教学质量及效果的实施情况，因此有必要针对在教室等特殊场景中使用的监控及视频识别系统及识别方法做进一步的研究和改进。

发明内容

本发明的目的之一在于针对上述不足，提供一种基于视觉的教学注意力监测系统及方法，以期望解决现有技术中同类监控系统在教室等特殊场景中应用时无法识别目标的专注状态，对视频的及利用率不高等技术问题。

为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：

本发明一方面提供了一种基于视觉的教学注意力监测系统，所述的系统包括第一摄像头、第二摄像头与第三摄像头，第一摄像头、第二摄像头与第三摄像头分别接入中央处理单元，中央处理单元还接入后台录像分析单元，所述第一摄像头、第二摄像头与第三摄像头用于呈品字形安装在教学区域内，其中：所述第一摄像头、第二摄像头与第三摄像头用于分别采集教学区域内的图像并传输至中央处理单元；所述中央处理单元用于通过图像处理器分别对第一摄像头、第二摄像头与第三摄像头采集到的图像进行yolo检测，识别出图像中的各个人体目标，并形成检测结果S1、S2、S3；所述中央处理单元还用于将检测结果S1、S2、S3映射到教学区域的三维坐标系下并汇总，得到总结果S；所述中央处理单元还用于将总结果S中的各个人体目标提取出来记为Srois，并通过Srois中每个人体目标所在点的坐标值P（x，0，z），由下式得到人体目标头部的高度h，从而得到人体目标头部在坐标系中的坐标值Ph（x，y，z）；

P(X+W/2,Z+H/10)

上式中，W为教学区域的宽度，H为教学区域的长度，X与Z 分别为P点所在坐标系中在X轴与Y轴上的值；所述后台录像分析单元用于通过Insightface从所述Srois中得出人体目标头部的姿态值HRt(rx,ry,rz)；然后通过下式得到人体目标的视线与教学区域前部黑板墙之间的交点Ep(x,y)；

Epx=Phz×tan（ry）+Phx，EPy= Phz×tan（rx）+Phy

上式中，Phz为人体目标头部在坐标系中的Z轴上的值，ry为人体目标头部的姿态值HRt在y轴上的值，Phx为人体目标头部在坐标系中的X轴上的值，rx为人体目标头部的姿态值HRt在x轴上的值，Phy为人体目标头部在坐标系中的Y轴上的值。

作为优选，进一步的技术方案是：所述的中央处理单元将检测结果S1、S2、S3映射到教学区域的三维坐标系下并汇总时，如出现图像重叠，则删除置信度低的人体目标图像。

更进一步的技术方案是：所述中央处理单元形成的处理结果S1、S2、S3中包括各个人体目标的二维坐标位置、人体目标的脸部图像以及人体目标图像的置信度信息。