[发明专利]基于大数据和云计算的学生学习行为数据库建立分析处理方法及云数据平台

权利要求书

1.基于大数据和云计算的学生学习行为数据库建立分析处理方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1、采集教师辅导各学生学习各节课的教学视频，进行存储；

S2、同时获取教师辅导各学生学习各节课的教学视频中教师提出各问题时的时间和学生答出各问题时的时间，计算教师辅导各学生学习各节课的教学视频中学生答出各问题的间隔时间差；

S3、并获取教师辅导各学生学习各节课的教学视频中学生回答各问题的时长；

S4、同时筛选教师辅导各学生学习各节课的教学视频中学生的各人脸图像，并进行归一化处理；

S5、测量教师辅导各学生学习各节课的教学视频中各人脸图像内相对于垂直方向的偏转角度和相对于水平方向的俯仰角，对比分析教师辅导各学生学习各节课的教学视频中学生的各人脸图像是否符合认真听课要求；

S6、统计教师辅导各学生学习各节课的教学视频中符合学生认真听课要求的人脸图像数目，计算教师辅导各学生学习各节课的学习行为影响系数；

S7、分析教师辅导各学生的平均学习行为影响系数，按照从大到小的顺序依次进行排列，并进行显示；

S8、同时分析教师在各节课中学生的平均学习行为影响系数，按照从大到小的顺序依次进行排列，并进行显示；

上述基于大数据和云计算的学生学习行为数据库建立分析处理方法使用了一种基于大数据和云计算的学生学习行为数据库建立分析处理系统，包括教学视频采集模块、云存储数据库、相关信息获取模块、间隔时间差分析模块、学生回答时长统计模块、教学视频处理模块、人脸角度检测模块、人脸角度分析模块、分析服务器、云管理中心和显示终端；

所述分析服务器分别与云存储数据库、间隔时间差分析模块、学生回答时长统计模块、人脸角度分析模块和云管理中心连接，云存储数据库分别与教学视频采集模块、相关信息获取模块、学生回答时长统计模块、教学视频处理模块和人脸角度分析模块连接，相关信息获取模块与间隔时间差分析模块连接，人脸角度检测模块分别与教学视频处理模块和人脸角度分析模块连接，云管理中心与显示终端连接；

所述教学视频采集模块用于对教师辅导各学生学习各节课的教学视频进行采集，分别采集教师辅导学生学习各节课的教学视频，将教师辅导学生学习各节课的教学视频发送至云存储数据库；

所述云存储数据库用于接收教学视频采集模块发送的教师辅导学生学习各节课的教学视频，统计教师辅导各学生学习各节课的教学视频，构成教师辅导各学生学习各节课的教学视频集合P_iR(p_ir₁,p_ir₂,...,p_ir_j,...,p_ir_m)，p_ir_j表示为教师辅导第i个学生学习第j节课的教学视频，i＝1,2,...,n，并将教师辅导各学生学习各节课的教学视频集合进行存储，同时存储学生认真听课时人脸相对于垂直方向的标准偏转角度范围和相对于水平方向的标准俯仰角范围，并存储学生答出问题间隔时间差、回答问题时长和符合认真听课要求对学习行为影响系数，分别记为λ_x,λ_c,μ；

所述相关信息获取模块用于对教师辅导各学生学习各节课的教学视频中相关信息进行获取，提取云存储数据库中存储的教师辅导各学生学习各节课的教学视频集合，通过播放教师辅导各学生学习各节课的教学视频，获取教师辅导各学生学习各节课的教学视频中教师提出各问题时的时间和学生答出各问题时的时间，统计教师辅导各学生学习各节课的教学视频中教师提出各问题时的时间和学生答出各问题时的时间，分别构成教师辅导各学生学习各节课的教学视频中教师提出各问题时的时间集合T_ijA(t_ija₁,t_ija₂,...,t_ija_f,...,t_ija_k)和教师辅导各学生学习各节课的教学视频中学生答出各问题时的时间集合T_ijB(t_ijb₁,t_ijb₂,...,t_ijb_f,...,t_ijb_k)，t_ija_f表示为教师辅导第i个学生学习第j节课的教学视频中教师提出第f个问题时的时间，t_ijb_f表示为教师辅导第i个学生学习第j节课的教学视频中学生答出第f个问题时的时间，将教师辅导各学生学习各节课的教学视频中教师提出各问题时的时间集合和学生答出各问题时的时间集合发送至间隔时间差分析模块；

所述间隔时间差分析模块用于接收相关信息获取模块发送的教师辅导各学生学习各节课的教学视频中教师提出各问题时的时间集合和学生答出各问题时的时间集合，计算教师辅导各学生学习各节课的教学视频中学生答出各问题的间隔时间差，统计教师辅导各学生学习各节课的教学视频中学生答出各问题的间隔时间差，将教师辅导各学生学习各节课的教学视频中学生答出各问题的间隔时间差发送至分析服务器；

所述学生回答时长统计模块用于对教师辅导各学生学习各节课的教学视频中学生回答问题时长进行统计，提取云存储数据库中存储的教师辅导各学生学习各节课的教学视频集合，获取教师辅导各学生学习各节课的教学视频中学生回答各问题的时长，统计教师辅导各学生学习各节课的教学视频中学生回答各问题的时长，构成教师辅导各学生学习各节课的教学视频中学生回答各问题的时长集合T′_ijC(t′_ijc₁,t′_ijc₂,...,t′_ijc_f,...,t′_ijc_k)，t′_ijc_k表示为教师辅导第i个学生学习第j节课的教学视频中学生回答第f个问题的时长，将教师辅导各学生学习各节课的教学视频中学生回答各问题的时长集合发送至分析服务器；

所述教学视频处理模块用于提取云存储数据库中存储的教师辅导各学生学习各节课的教学视频集合，获取教师辅导各学生学习各节课的教学视频中各视频帧，筛选教师辅导各学生学习各节课的教学视频中各视频帧内学生人脸图像，同时通过几何归一化处理变化为大小一致且人脸不存在偏角的各图像，统计教师辅导各学生学习各节课的教学视频中学生的各人脸图像，将教师辅导各学生学习各节课的教学视频中学生的各人脸图像发送至人脸角度检测模块；

所述人脸角度检测模块包括数显角度仪，用于接收教学视频处理模块发送的教师辅导各学生学习各节课的教学视频中学生的各人脸图像，通过数显角度仪分别测量教师辅导各学生学习各节课的教学视频中各人脸图像内相对于垂直方向的偏转角度和相对于水平方向的俯仰角，统计教师辅导各学生学习各节课的教学视频中各人脸图像内相对于垂直方向的偏转角度和相对于水平方向的俯仰角，分别构成教师辅导各学生学习各节课的教学视频中各人脸图像内相对于垂直方向的偏转角度集合W_ijθ(w_ijθ₁,w_ijθ₂,...,w_ijθ_v,...,w_ijθ_l)和教师辅导各学生学习各节课的教学视频中各人脸图像内相对于水平方向的俯仰角集合W_ijθ′(w_ijθ′₁,w_ijθ′₂,...,w_ijθ′_v,...,w_ijθ′_l)，w_ijθ_v表示为教师辅导第i个学生学习第j节课的教学视频中第v个人脸图像内相对于垂直方向的偏转接地，w_ijθ′_v表示为教师辅导第i个学生学习第j节课的教学视频中第v个人脸图像内相对于水平方向的俯仰角，将教师辅导各学生学习各节课的教学视频中各人脸图像内相对于垂直方向的偏转角度集合和相对于水平方向的俯仰角集合发送至人脸角度分析模块；

所述人脸角度分析模块用于接收人脸角度检测模块发送的教师辅导各学生学习各节课的教学视频中各人脸图像内相对于垂直方向的偏转角度集合和相对于水平方向的俯仰角集合，提取云存储数据库中存储的学生认真听课时人脸相对于垂直方向的标准偏转角度范围和相对于水平方向的标准俯仰角范围，将接收的教师辅导各学生学习各节课的教学视频中各人脸图像内相对于垂直方向的偏转角度和相对于水平方向的俯仰角分别与学生认真听课时人脸相对于垂直方向的标准偏转角度范围和相对于水平方向的标准俯仰角范围进行对比，若教师辅导某学生学习某节课的教学视频中某人脸图像内相对于垂直方向的偏转角度处于标准偏转角度范围之内且相对于水平方向的俯仰角也处于标准俯仰角范围之内，表明教师辅导该学生学习该节课的教学视频中该学生人脸图像符合认真听课要求，统计教师辅导各学生学习各节课的教学视频中符合学生认真听课要求的人脸图像数目，构成教师辅导各学生学习各节课的教学视频中符合学生认真听课要求的人脸图像数目集合Y_ij(y_i1,y_i2,...,y_ij,...,y_im)，y_ij表示为教师辅导第i个学生学习第j节课的教学视频中符合学生认真听课要求的人脸图像数目，将教师辅导各学生学习各节课的教学视频中符合学生认真听课要求的人脸图像数目集合发送至分析服务器；

所述分析服务器用于接收间隔时间差分析模块发送的教师辅导各学生学习各节课的教学视频中学生答出各问题的间隔时间差，同时接收学生回答时长统计模块发送的教师辅导各学生学习各节课的教学视频中学生回答各问题的时长集合，并接收人脸角度分析模块发送的教师辅导各学生学习各节课的教学视频中符合学生认真听课要求的人脸图像数目集合，提取云存储数据库中存储的学生答出问题间隔时间差、回答问题时长和符合认真听课要求对学习行为影响系数，计算教师辅导各学生学习各节课的学习行为影响系数，统计教师辅导各学生学习各节课的学习行为影响系数，将教师辅导各学生学习各节课的学习行为影响系数发送至云管理中心；

所述云管理中心用于接收分析服务器发送的教师辅导各学生学习各节课的学习行为影响系数，计算教师辅导各学生的平均学习行为影响系数，统计教师辅导各学生的平均学习行为影响系数，并按照从大到小的顺序依次对教师辅导各学生的平均学习行为影响系数进行排列，将按照从大到小排列的教师辅导各学生的平均学习行为影响系数发送至显示终端；同时统计教师在各节课中各学生的学习行为影响系数，计算教师在各节课中学生的平均学习行为影响系数，统计教师在各节课中学生的平均学习行为影响系数，按照从大到小的顺序依次对教师在各节课中学生的平均学习行为影响系数进行排列，将按照从大到小排列的教师在各节课中学生的平均学习行为影响系数发送至显示终端；

所述显示终端用于接收云管理中心发送的按照从大到小排列的教师辅导各学生的平均学习行为影响系数和按照从大到小排列的教师在各节课中学生的平均学习行为影响系数，并进行显示。