一种计算机辅助的高效信息化技术教学方法及设备

技术领域

本发明涉及机器人的技术领域，尤其涉及一种计算机辅助的高效信息化技术教学方法及设备。

背景技术

远程教学，是采取多种媒体方式进行系统教学和通信联系的教育形式，是将课程传送给校园外的一处或多处学生终端的教育。现代远程教育则是指通过音频、视频以及包括实时和非实时在内的计算机技术把课程传送给远程听课学生的教育。

在当今社会中网络教育和远程教学已经非常普遍，特别是国家在推行名校老师远程实时授课过程中更加快了远程教学的普及，远程教育的实时性、授教面无地域限制、单次讲课授教人群广、教学成本低等传统教学方式无法比拟的优势也突显出来。

但是随着远程教学的普及，远程教育的一些缺点也逐渐显露出来，其中最为明显的就是由于没有老师现场看管，老师无法判断学生是否在听课。现有技术中虽然公开了一种远程学习状态监测系统及方法，通过在学生上课学习过程中拍摄学生上课状态的监控视频，并对学生的监控视频图像处理，检测被测对象人脸，定位眼睛等敏感点，通过识别学生的眼睛和表情与正常听课的状态相符合分析，从而实现监督学生是否在电脑前认真听讲。采用该方式虽然能够有效的避免学生不坐在电脑边以及坐在电脑边打盹睡觉，但是却不能检测学生虽然坐在电脑边假装认证听讲但电脑屏幕上却在玩自己的娱乐项目的情况。

发明内容

为解决现有技术中的不足，通过采集用户端的显示页面的图像并对显示页面的图像进行判断以确定学生是否认真远程听课，能够更有效的督促学生学习，为此，本发明提出了一种计算机辅助的高效信息化技术教学方法及设备，具体方案如下：

一种计算机辅助的高效信息化技术教学方法，包括以下步骤：

S1、截取远程用户端显示单元上显示页面的实时观看图像；

S2、判断实时观看图像中是否有课程标识点，若有，则将该实时观看图像存储至有效图像存储单元，否则，将该实时观看图像存储至无效图像存储单元；

S3、获取有效图像存储单元内实时观看图像的数量m及无效图像存储单元内实时观看图像的数量n；

S4、判断n/(m+n)是否超出第一阈值，当超出第一阈值时判断为无效听课，否则判断为有效听课。

具体地说，将该实时观看图像存储至有效图像存储单元还包括以下判断条件：判断获取的有课程标识点的实时观看图像中的课程标识点在实时观看图像中的实时位置坐标数据是否位于标准坐标区间内；如果位于，将位于标准坐标区间内的实时位置坐标数据的实时观看图像存储至有效图像存储单元。

具体地说，所述标准坐标区间的划分步骤为：获取远程用户端的显示屏尺寸数据；根据显示屏尺寸数据在远程用户端确立标准坐标区间。

具体地说，根据显示屏尺寸数据在远程用户端确立标准坐标区间”包括如下步骤：

获取标准的观看图像及该标准的观看图像的尺寸；

获取标准的观看图像的尺寸与显示屏尺寸的缩放比例；

确定该标准的观看图像中课程标识点在该标准的观看图像中的基准位置坐标区间；

根据缩放比例对基准位置坐标区间进行同比缩放以获取标准坐标区间。

具体地说，步骤S1中截取周期为T。

具体地说，步骤S2中将该实时观看图像存储至有效图像存储单元还包括另一条件：将该实时观看图像与上一截取的实时观看图像进行比对，判断两者之间相似度是否超出第二阈值，并将超出第二阈值的实时观看图像存储至无效图像存储单元。

具体地说，步骤S4中“判断为有效听课”之前还包括以下步骤：

周期性的采集用户面部图像，对采集到的面部图像进行图像预处理，并确定面部特征数据；

将面部特征数据与数据库中预先存入的用户标准数据进行比较，进行特征匹配验证，并在特征匹配成功后，判断为有效听课。

具体地说，所述在特征匹配成功后还包括比对当前用户面部图像与相邻时间点获取的上一张用户面部图像，并在当前用户面部图像与上一张用户面部图像相似度超出第三阈值后将图像存储至有效存储单元，否则存储至无效存储单元；

获取有效存储的单元的用户面部图像数量p和无效存储单元的用户面部图像q，判断q/(q+p)是否超出第四阈值，并在超出第四阈值时判断为无效听课，否则判断为有效听课。

一种计算机辅助的高效信息化技术教学设备，包括依次设置的

数据采集单元，用于截取远程用户端显示单元上显示页面的实时观看图像；

数据处理单元，用于判断实时观看图像中是否有课程标识点，若有，则将该实时观看图像存储至有效图像存储单元，否则，将该实时观看图像存储至无效图像存储单元；

统计单元，用于获取有效图像存储单元内实时观看图像的数量m及无效图像存储单元内实时观看图像的数量n；

判断单元，用于判断n/(m+n)是否超出第一阈值，并在超出第一阈值时判断为无效听课，否则判断为有效听课。

具体地说，还包括依次设置的

图像采集单元，用于周期性的采集用户面部图像；

用户图像处理单元，用于对采集到的面部图像进行图像预处理，并确定面部特征数据；

用户图像判断单元，将面部特征数据与数据库中预先存入的用户标准数据进行比较，进行特征匹配验证，并在特征匹配成功后，判断为有效听课。

本发明的有益效果在于：本申请应用到课程直播中也可以应用到远程付费课程学习中通过采集用户端的显示页面的图像并对显示页面的图像进行判断以确定学生是否认真远程听课，能够更有效的督促学生学习。

附图说明

图1是本发明实施例提供的计算机辅助的高效信息化技术教学方法的流程示意图；

图2是本发明实施例提供的遮阳装置折叠在计算机辅助的高效信息化技术教学方法中通过确定课程标识坐标对实时观看图像进行判断的流程示意图；

图3是本发明实施例提供的计算机辅助的高效信息化技术教学方法中在不同尺寸显示设备上精确判断的流程示意图；

图4是本发明实施例提供的计算机辅助的高效信息化技术教学方法中在不同尺寸显示设备上如何确定标准坐标区间的流程示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种计算机辅助的高效信息化技术教学方法，包括以下步骤：

S1、截取远程用户端显示单元上显示页面的实时观看图像；

具体地说采用截取周期为时间T进行周期性的截取,也就是相邻的两次截取的时间间隔为T。其中时间T可以是固定的时间，例如采用固定的30s时间间隔的截取一次。作为优选的方案，在本实施例中周期时间T为变周期，变周期指的是相邻的两次截取时间间隔T是不固定的，例如第一次可以是在间隔20秒后进行截取，第二次可以是在间隔15秒后进行截取，具体的可以根据随机函数进行随机设置。设置呈变周期的目的能够更准确的反映学生观看课程时间信息。

远程用户端可以为手机、电脑或者平板电脑并具有显示单元，在用户端上预先安装远程教学系统软件，远程教学系统软件在课程开启后能够实时获取用户端上显示单元的图像数据，这一过程采用现有技术的常规手段即可，在此不做详细的阐述。在获取完用户端显示单元上显示页面的实时观看图像后对图像进行预处理其中预处理包括将图像数据化，并根据预处理结果识别图像中是否有课程标识点。课程标识点可以为显示页面中某一位置处的课程名称标签或者是学校图标信息又或者是具有特定背景信息的背景图像。需要说明的是在整个课程播放过程中该课程标识点都会一直在课程视频中出现。

S2、判断实时观看图像中是否有课程标识点，若有，则将该实时观看图像存储至有效图像存储单元，否则，将该实时观看图像存储至无效图像存储单元；

优化的，在实际使用过程中并不是检测到课程标识点就反映了用户端在认证听课，还存在可能是用户端同时打开了课程并同时打开了其他的应用，而在这个过程中只需要将课程显示页面进行缩放即可实现。为了避免用户将课程页面缩小只占用部分显示单元，从而可以用不占用课程单元的部分进行娱乐或者其他操作，本实施例引入了实时位置坐标数据，具体如下：

如图2所示，将该实时观看图像存储至有效图像存储单元还包括以下判断条件，判断获取的有课程标识点的实时观看图像中的课程标识点在实时观看图像中的实时位置坐标数据是否位于标准坐标区间内；如果位于，将位于标准坐标区间内的实时位置坐标数据的实时观看图像存储至有效图像存储单元。

如图3所示，其中标准坐标区间的划分步骤为：获取远程用户端的显示屏尺寸数据；根据显示屏尺寸数据在远程用户端确立标准坐标区间。

如图4所示，根据显示屏尺寸数据在远程用户端确立标准坐标区间”包括如下步骤：

获取标准的观看图像及该标准的观看图像的尺寸；

获取标准的观看图像的尺寸与显示屏尺寸的缩放比例；

确定该标准的观看图像中课程标识点在该标准的观看图像中的基准位置坐标区间；

根据缩放比例对基准位置坐标区间进行同比缩放以获取标准坐标区间。

由于不同的显示单元的显示屏的尺寸不同，尺寸的差异也会造成截取到的观看图像的尺寸不同，进而使课程标识在该截取到的观看图像上的坐标的差异，但是随着不同尺寸的显示屏截取到的观看图像的缩放，课程标识的坐标也是进行相应规则的缩放，因此可以利用此规律进行判断。

标准的观看图像可以为任一用户端的显示屏上的实时观看图像，然后以该用户端的实时观看图像作为标准的观看图像，并获取该标准的观看图像的尺寸以及该标准的观看图像上课程识别点的位置坐标数据，并将该位置坐标数据作为标准位置坐标区间。然后在观看图像进行缩放的时候该标准位置坐标区间也会进行相应的缩放，因此只需要确定实际用户端的显示屏的尺寸与标准的观看图像的尺寸之间的比例也即缩放比例，根据该缩放比例既能确定在响应的显示屏上截取到的标准的观看图像的标准坐标区间。通过上述结构的设置能够根据不同尺寸的显示屏做相应的调整，从而能够使获取到的数据更加的准确。

该坐标数据指示了课程标识点在截取到的实时观看图像中的位置的坐标，也就是该实时位置坐标数据反映了课程标识点在实时观看图像中的位置。然后通过判断实时位置坐标数据是否在标准坐标区间内从而确定是否存在缩放课程显示页面的情况出现。实时位置坐标数据在标准坐标区间内则反映出不存在课程显示页面缩放的情况，进而也能反映出用户端没有同时打开多种应用。这样只有满足实时位置坐标数据在标准坐标区间的实时观看图像才能被记录为有效听课数据并记录到有效图像存储单元。

优化的，截取到的图像上的课程标识在标准坐标区间内能够反映出此时显示屏完全显示的是课程，从而侧面反映出学生在听课，但是也存在只是单纯的将课程打开但并没有播放。因此，为了避免上述情况的出现，步骤S2中将该实时观看图像存储至有效图像存储单元还包括另一条件：

将该实时观看图像与上一截取的实时观看图像进行比对，判断两者之间相似度是否超出第二阈值，并将超出第二阈值的实时观看图像存储至无效图像存储单元。

上述方案将前后相邻截取到的实时观看图像进行比对，若两者之间的相似度较高则指示了页面一直没有变动，可能反应出学生并没有按照正常听课循序进行听课。

上述方案中只是通过对用户屏幕的监控反应学生听课的情况，但是并不能判断是否学生坐在用户端面前进行听课，因此还需要对坐在用户端面前的用户进行相应的检测。

S3、获取有效图像存储单元内实时观看图像的数量m及无效图像存储单元内实时观看图像的数量n；

S4、判断n/(m+n)是否超出第一阈值，当超出第一阈值时判断为无效听课，否则判断为有效听课。超出第一阈值后指示了无效图像存储单元中的无效图像占比较多，反映了截取到的图像多不存在课程标识，进而反映出学生在多数情况下的显示单元是没有播放课程的。也即当截取到的无效图像数量超出第一阈值时判断为无效听课，否则判断为有效听课。

优化的，步骤S4中“判断为有效听课”之前还包括以下步骤：

周期性的采集用户面部图像，对采集到的面部图像进行图像预处理，并确定面部特征数据；

将面部特征数据与数据库中预先存入的用户标准数据进行比较，进行特征匹配验证，并在特征匹配成功后，判断为有效听课。

上述步骤先需要确定坐在用户端面前的用户为学生本人，在这个过程中只需要采集用户面部图像并根据面部图像进行特征获取，然后与用户标准数据进行比对即可完成。

在上述步骤中，为了能够更好的对整个上课过程中用户状态的监控，避免用户中途出现逃离或者瞌睡。所述在特征匹配成功后还包括比对当前用户面部图像与相邻时间点获取的上一张用户面部图像，并在当前用户面部图像与上一张用户面部图像相似度超出第三阈值后将图像存储至有效存储单元，否则存储至无效存储单元；

获取有效存储的单元的用户面部图像数量p和无效存储单元的用户面部图像q，判断q/(q+p)是否超出第四阈值，并在超出第四阈值时判断为无效听课，否则判断为有效听课。

在本实施例中通过一定的时间间隔周期性的获取用户面部图像数据，并分析当前截取的用户面部图像数据与前一用户面部图像数据之间的相似度是否过高，如果过高则认定为无效听课并将当前截取到的用户面部图像存储至无效存储单元，否则存储至有效存储单元。最后通过无效的用户面部图像的占比进行分析用户是否在认真听课。如果无效存储单元的用户面部图像占比较多则反映了在听课过程中用户静止时刻较多，很有可能是出现了睡觉的情况，通过上述方案的设置能够更好的对学生听课进行监控。

一种计算机辅助的高效信息化技术教学设备，包括依次设置的

数据采集单元，用于截取远程用户端显示单元上显示页面的实时观看图像；

数据处理单元，用于判断实时观看图像中是否有课程标识点，若有，则将该实时观看图像存储至有效图像存储单元，否则，将该实时观看图像存储至无效图像存储单元；

统计单元，用于获取有效图像存储单元内实时观看图像的数量m及无效图像存储单元内实时观看图像的数量n；

判断单元，用于判断n/(m+n)是否超出第一阈值，并在超出第一阈值时判断为无效听课，否则判断为有效听课。

还包括依次设置的

图像采集单元，用于周期性的采集用户面部图像；

用户图像处理单元，用于对采集到的面部图像进行图像预处理，并确定面部特征数据；

用户图像判断单元，将面部特征数据与数据库中预先存入的用户标准数据进行比较，进行特征匹配验证，并在特征匹配成功后，判断为有效听课。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。