本發(fā)明涉及在線教育技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于在線教育的實(shí)時(shí)人眼甄別系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

隨著電腦的普及，互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，讓在線教育產(chǎn)業(yè)鏈迎來(lái)了春天。在線教育(也稱為e-learning)是通過(guò)應(yīng)用信息科技和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行課程內(nèi)容傳播分享和快速學(xué)習(xí)的方法。在線教育的教學(xué)方式以網(wǎng)絡(luò)為介質(zhì)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)，學(xué)生與教師即使相隔萬(wàn)里也可以開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)；此外，借助網(wǎng)絡(luò)課件，學(xué)生還可以隨時(shí)隨地進(jìn)行學(xué)習(xí)，真正打破了時(shí)間和空間的限制，為廣大學(xué)習(xí)者提供了更為便捷和有效的學(xué)習(xí)方式，特別是對(duì)于工作繁忙，學(xué)習(xí)時(shí)間不固定的職場(chǎng)人而言網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程教育是最為便利的學(xué)習(xí)方式。

現(xiàn)有的在線教育系統(tǒng)，包括教師終端、網(wǎng)關(guān)服務(wù)器、學(xué)生終端等設(shè)備、教師終端提供課程的視頻信息，然后寬帶網(wǎng)關(guān)設(shè)備通過(guò)網(wǎng)關(guān)服務(wù)器將課程視頻信息發(fā)送到學(xué)生終端，學(xué)生通過(guò)學(xué)生終端即可觀看老師的講課內(nèi)容。然而，現(xiàn)有的系統(tǒng)通常使用基于網(wǎng)線的網(wǎng)絡(luò)，不利于學(xué)生分享學(xué)習(xí)課程的便利性。在這飛速發(fā)展時(shí)代，如何更好的把控平臺(tái)資源，如何提供更好的在線教育體驗(yàn)給學(xué)生成為一大難題。目前大多在線教育系統(tǒng)平臺(tái)，因不是面授課程，所以無(wú)法直接的查看學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，也無(wú)法知道到底是不是學(xué)生本人在接受線上教育，從而導(dǎo)致出現(xiàn)不是本人或者上課缺席等現(xiàn)象。

因此，現(xiàn)在有必要提供一種在線教育中監(jiān)督學(xué)生自己認(rèn)真學(xué)習(xí)并通過(guò)人臉識(shí)別實(shí)時(shí)對(duì)學(xué)生身份進(jìn)行驗(yàn)證的方法和系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種在線教育中監(jiān)督學(xué)生自己認(rèn)真學(xué)習(xí)并能實(shí)時(shí)傳遞數(shù)據(jù)的基于在線教育的基于在線教育的實(shí)時(shí)人眼甄別的系統(tǒng)。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：該基于在線教育的實(shí)時(shí)人眼甄別系統(tǒng)包括教師機(jī)客戶端、學(xué)生機(jī)客戶端和數(shù)據(jù)處理服務(wù)器；所述教師機(jī)客戶端和學(xué)生機(jī)客戶端分別與數(shù)據(jù)處理服務(wù)器通過(guò)網(wǎng)絡(luò)相連接；所述教師機(jī)客戶端包括第一視頻顯示設(shè)備、第一儲(chǔ)存模塊、第一數(shù)據(jù)采集器、數(shù)據(jù)傳輸模塊、教學(xué)監(jiān)控控制模塊和第一網(wǎng)絡(luò)模塊；所述學(xué)生機(jī)客戶端包括第二視頻顯示設(shè)備、信息收發(fā)接口、第二數(shù)據(jù)采集器、人眼狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊和第二網(wǎng)絡(luò)模塊，所述第一數(shù)據(jù)采集器和第二數(shù)據(jù)采集器均包括麥克風(fēng)、攝像頭、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、編碼電路和輸出接口，其中所述編碼電路連接在模數(shù)轉(zhuǎn)換電路和輸出接口之間；所述人眼狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊包括圖像輪廓提取模塊和人眼輪廓提取模塊，且所述人眼狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊設(shè)置在所述第二數(shù)據(jù)采集器中，所述第二數(shù)據(jù)采集器與所述數(shù)據(jù)處理服務(wù)器通過(guò)網(wǎng)絡(luò)相連接；所述數(shù)據(jù)處理服務(wù)器包括路由裝置和防火墻裝置；且所述數(shù)據(jù)處理服務(wù)器上還設(shè)有數(shù)據(jù)庫(kù)和圖像解析模塊；所述數(shù)據(jù)庫(kù)用于儲(chǔ)存學(xué)生的信息；所述圖像解析單元用于將人眼信息特征解析成描述圖像特征的特征文件，根據(jù)人眼輪廓內(nèi)部像素點(diǎn)數(shù)確定人眼狀態(tài)。

采用上述技術(shù)方案，首先通過(guò)攝像頭捕捉學(xué)生的人眼狀態(tài)圖像，再由人眼狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊中的圖像輪廓提取模塊和人眼輪廓提取模塊對(duì)攝像頭捕捉的圖像進(jìn)行提取，再將提取的數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)處理服務(wù)器，由數(shù)據(jù)處理服務(wù)器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行甄查，判斷學(xué)生的眼睛狀態(tài)處于活動(dòng)或非活動(dòng)或閉合等；再上傳給教師機(jī)客戶端從而由其向?qū)W生機(jī)客戶端進(jìn)行提醒；該系統(tǒng)提供一種高效實(shí)時(shí)的基于java和c++的人眼甄別系統(tǒng)，并能實(shí)時(shí)傳遞數(shù)據(jù)；即本發(fā)明提供了教學(xué)過(guò)程中的學(xué)生狀態(tài)的檢測(cè)提示功能，可實(shí)時(shí)的完成學(xué)生狀態(tài)的反饋，讓上課講師可實(shí)時(shí)判斷學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)，并能根據(jù)學(xué)生狀態(tài)優(yōu)化教學(xué)過(guò)程，并可完成對(duì)狀態(tài)不佳學(xué)生進(jìn)行提醒。

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種在線教育中監(jiān)督學(xué)生自己認(rèn)真學(xué)習(xí)基于在線教育的基于在線教育的實(shí)時(shí)人眼甄別的方法。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：該基于在線教育的基于在線教育的實(shí)時(shí)人眼甄別的方法，包括以下步驟：

(1)設(shè)備初始化：首先學(xué)生機(jī)客戶端啟動(dòng)初始化，再網(wǎng)絡(luò)連接初始化，第二數(shù)據(jù)采集器中的攝像頭連接啟動(dòng)且與數(shù)據(jù)處理服務(wù)器建立連接；相應(yīng)地，教學(xué)客戶端程序初始化，網(wǎng)絡(luò)連接初始化，同時(shí)與數(shù)據(jù)處理服務(wù)器建立連接；

(2)初始捕捉：通過(guò)第二數(shù)據(jù)采集器中的攝像頭對(duì)學(xué)生進(jìn)行人像捕捉，同時(shí)通過(guò)人眼狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊對(duì)人眼位置動(dòng)態(tài)捕捉，并將人眼位置動(dòng)態(tài)捕捉經(jīng)過(guò)提取后上傳至數(shù)據(jù)處理服務(wù)器；

(3)數(shù)據(jù)的處理：數(shù)據(jù)處理服務(wù)器將人眼狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行甄查，判斷學(xué)生的人眼狀態(tài)是否處于閉合狀態(tài)或出現(xiàn)走神情況；如果學(xué)生的眼睛狀態(tài)正常，則返回人眼狀態(tài)甄查階段，繼續(xù)甄別人眼數(shù)據(jù)；如果學(xué)生的眼睛狀態(tài)為閉合或走神，則將數(shù)據(jù)上報(bào)，由數(shù)據(jù)處理服務(wù)器推送給教師機(jī)客戶端；

(4)教學(xué)段數(shù)據(jù)監(jiān)控處理：教師機(jī)客戶端收到數(shù)據(jù)處理服務(wù)器推送的數(shù)據(jù)后，可以點(diǎn)擊查看該學(xué)生的具體情況并由教學(xué)段數(shù)據(jù)監(jiān)控處理啟動(dòng)教學(xué)提醒或選擇讓其下課休息。

本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)在于，該基于在線教育的實(shí)時(shí)人眼甄別的方法可以通過(guò)數(shù)據(jù)處理服務(wù)器的后臺(tái)設(shè)置人眼監(jiān)控甄別的時(shí)間段，每隔30～300秒自動(dòng)啟動(dòng)人眼狀態(tài)甄查程序?qū)W(xué)生人眼狀態(tài)進(jìn)行甄別。

本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)在于，人眼的狀態(tài)的數(shù)據(jù)包括以下幾種現(xiàn)象：1)攝像頭中沒(méi)有捕捉到人眼；2)眼睛已經(jīng)閉合；3)頭部出現(xiàn)不規(guī)律點(diǎn)頭情況；4)目光焦距不在電腦屏幕上；5)屏幕教學(xué)窗口長(zhǎng)時(shí)間不在活動(dòng)狀態(tài)；6)眼部長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有活動(dòng)，包括向上的活動(dòng)和眼皮活動(dòng)。

本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述步驟(4)中的教學(xué)提醒的方法包括以下步驟：a)教師發(fā)送提醒；b)學(xué)生機(jī)收到提醒后，會(huì)在學(xué)生機(jī)客戶端的第二視頻顯示設(shè)備顯示“請(qǐng)注意聽(tīng)講“字樣，并帶刺耳的蜂鳴聲；c)學(xué)生點(diǎn)擊提醒中的確定按鈕，字幕及蜂鳴聲消失；d)若教師機(jī)客戶端此時(shí)會(huì)收到反饋，從而繼續(xù)上課；若教師機(jī)客戶端沒(méi)有收到反饋，則選擇讓該學(xué)生下課休息。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益效果是：該基于在線教育的實(shí)時(shí)人眼甄別的系統(tǒng)提供一種高效實(shí)時(shí)的基于java和c++的人眼甄別系統(tǒng)，并能實(shí)時(shí)傳遞數(shù)據(jù)；即本發(fā)明提供了教學(xué)過(guò)程中的學(xué)生狀態(tài)的檢測(cè)提示功能，可實(shí)時(shí)的完成學(xué)生狀態(tài)的反饋，讓上課講師可實(shí)時(shí)判斷學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)，并能根據(jù)學(xué)生狀態(tài)優(yōu)化教學(xué)過(guò)程，并可完成對(duì)狀態(tài)不佳學(xué)生進(jìn)行提醒。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖進(jìn)一步描述本發(fā)明的技術(shù)方案：

圖1是本發(fā)明的基于在線教育的實(shí)時(shí)人眼甄別的方法的流程圖；

圖2是本發(fā)明的基于在線教育的實(shí)時(shí)人眼甄別的系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)部署圖；

其中：1-教師機(jī)客戶端；2-學(xué)生機(jī)客戶端；3-數(shù)據(jù)處理服務(wù)器。

具體實(shí)施方式

為了加深對(duì)本發(fā)明的理解，下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述，該實(shí)施例僅用于解釋本發(fā)明，并不對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍構(gòu)成限定。

實(shí)施例：該基于在線教育的實(shí)時(shí)人眼甄別系統(tǒng)包括教師機(jī)客戶端、學(xué)生機(jī)客戶端和數(shù)據(jù)處理服務(wù)器；所述教師機(jī)客戶端和學(xué)生機(jī)客戶端分別與數(shù)據(jù)處理服務(wù)器通過(guò)網(wǎng)絡(luò)相連接；所述教師機(jī)客戶端包括第一視頻顯示設(shè)備、第一儲(chǔ)存模塊、第一數(shù)據(jù)采集器、數(shù)據(jù)傳輸模塊、教學(xué)監(jiān)控控制模塊和第一網(wǎng)絡(luò)模塊；所述學(xué)生機(jī)客戶端包括第二視頻顯示設(shè)備、信息收發(fā)接口、第二數(shù)據(jù)采集器、人眼狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊和第二網(wǎng)絡(luò)模塊，所述第一數(shù)據(jù)采集器和第二數(shù)據(jù)采集器均包括麥克風(fēng)、攝像頭、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、編碼電路和輸出接口，其中所述編碼電路連接在模數(shù)轉(zhuǎn)換電路和輸出接口之間；所述人眼狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊包括圖像輪廓提取模塊和人眼輪廓提取模塊，且所述人眼狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊設(shè)置在所述第二數(shù)據(jù)采集器中，所述第二數(shù)據(jù)采集與所述數(shù)據(jù)處理服務(wù)器通過(guò)網(wǎng)絡(luò)相連接；所述數(shù)據(jù)處理服務(wù)器包括路由裝置和防火墻裝置；且所述數(shù)據(jù)處理服務(wù)器上還設(shè)有數(shù)據(jù)庫(kù)和圖像解析模塊；所述數(shù)據(jù)庫(kù)用于儲(chǔ)存學(xué)生的信息；所述圖像解析單元用于將人眼信息特征解析成描述圖像特征的特征文件，根據(jù)人眼輪廓內(nèi)部像素點(diǎn)數(shù)確定人眼狀態(tài)；首先通過(guò)攝像頭捕捉學(xué)生的人眼狀態(tài)圖像，再由人眼狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊中的圖像輪廓提取模塊和人眼輪廓提取模塊對(duì)攝像頭捕捉的圖像進(jìn)行提取，再將提取的數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)處理服務(wù)器，由數(shù)據(jù)處理服務(wù)器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行甄查，判斷學(xué)生的眼睛狀態(tài)處于活動(dòng)或非活動(dòng)或閉合等；再上傳給教師機(jī)客戶端從而由其向?qū)W生機(jī)客戶端進(jìn)行提醒；該系統(tǒng)提供一種高效實(shí)時(shí)的基于java和c++的人眼甄別系統(tǒng)，采用tld(tracking-learning-detection)算法并在microsoftvisualstido2008c++環(huán)境下利用opencv庫(kù)函數(shù)編譯運(yùn)行單眼追蹤程序或者采用灰度折射的方法結(jié)合復(fù)雜度函數(shù)通過(guò)在java環(huán)境下利用opencv庫(kù)函數(shù)編譯運(yùn)行人眼狀態(tài)判別程序，同時(shí)能實(shí)時(shí)傳遞數(shù)據(jù)；即本發(fā)明提供了教學(xué)過(guò)程中的學(xué)生狀態(tài)的檢測(cè)提示功能，可實(shí)時(shí)的完成學(xué)生狀態(tài)的反饋，讓上課講師可實(shí)時(shí)判斷學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)，并能根據(jù)學(xué)生狀態(tài)優(yōu)化教學(xué)過(guò)程，并可完成對(duì)狀態(tài)不佳學(xué)生進(jìn)行提醒。

該基于在線教育的基于在線教育的實(shí)時(shí)人眼甄別的方法，包括以下步驟：

(1)設(shè)備初始化：首先學(xué)生機(jī)客戶端啟動(dòng)初始化，再網(wǎng)絡(luò)連接初始化，第二數(shù)據(jù)采集器中的攝像頭連接啟動(dòng)且與數(shù)據(jù)處理服務(wù)器建立連接；相應(yīng)地，教學(xué)客戶端程序初始化，網(wǎng)絡(luò)連接初始化，同時(shí)與數(shù)據(jù)處理服務(wù)器建立連接；

(2)初始捕捉：通過(guò)第二數(shù)據(jù)采集器中的攝像頭對(duì)學(xué)生進(jìn)行人像捕捉，同時(shí)通過(guò)人眼狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊對(duì)人眼位置動(dòng)態(tài)捕捉，并將人眼位置動(dòng)態(tài)捕捉經(jīng)過(guò)提取后上傳至數(shù)據(jù)處理服務(wù)器；

(3)數(shù)據(jù)的處理：數(shù)據(jù)處理服務(wù)器將人眼狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行甄查，判斷學(xué)生的人眼狀態(tài)是否處于閉合狀態(tài)或出現(xiàn)走神情況；如果學(xué)生的眼睛狀態(tài)正常，則返回人眼狀態(tài)甄查階段，繼續(xù)甄別人眼數(shù)據(jù)；如果學(xué)生的眼睛狀態(tài)為閉合或走神，則將數(shù)據(jù)上報(bào)，由數(shù)據(jù)處理服務(wù)器推送給教師機(jī)客戶端；

(4)教學(xué)段數(shù)據(jù)監(jiān)控處理：教師機(jī)客戶端收到數(shù)據(jù)處理服務(wù)器推送的數(shù)據(jù)后，可以點(diǎn)擊查看該學(xué)生的具體情況并由教學(xué)段數(shù)據(jù)監(jiān)控處理啟動(dòng)教學(xué)提醒或選擇讓其下課休息；該基于在線教育的實(shí)時(shí)人眼甄別的方法可以通過(guò)數(shù)據(jù)處理服務(wù)器的后臺(tái)設(shè)置人眼監(jiān)控甄別的時(shí)間段，每隔30～300秒自動(dòng)啟動(dòng)人眼狀態(tài)甄查程序?qū)W(xué)生人眼狀態(tài)進(jìn)行甄別；人眼的狀態(tài)的數(shù)據(jù)包括以下幾種現(xiàn)象：1)攝像頭中沒(méi)有捕捉到人眼；2)眼睛已經(jīng)閉合；3)頭部出現(xiàn)不規(guī)律點(diǎn)頭情況；4)目光焦距不在電腦屏幕上；5)屏幕教學(xué)窗口長(zhǎng)時(shí)間不在活動(dòng)狀態(tài)；6)眼部長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有活動(dòng)，包括向上的活動(dòng)和眼皮活動(dòng)；所述步驟(4)中的教學(xué)提醒的方法包括以下步驟：a)教師發(fā)送提醒；b)學(xué)生機(jī)收到提醒后，會(huì)在學(xué)生機(jī)客戶端的第二視頻顯示設(shè)備顯示“請(qǐng)注意聽(tīng)講“字樣，并帶刺耳的蜂鳴聲；c)學(xué)生點(diǎn)擊提醒中的確定按鈕，字幕及蜂鳴聲消失；d)若教師機(jī)客戶端此時(shí)會(huì)收到反饋，從而繼續(xù)上課；若教師機(jī)客戶端沒(méi)有收到反饋，則選擇讓該學(xué)生下課休息。

該基于在線教育的基于在線教育的實(shí)時(shí)人眼甄別的方法，具體包括以下步驟：

學(xué)生機(jī)客戶端的步驟為：

s1：學(xué)生機(jī)客戶端啟動(dòng)初始化；

s2：網(wǎng)絡(luò)連接初始化，服務(wù)器連接；

s3：學(xué)生機(jī)攝像頭啟動(dòng)連接，完成系統(tǒng)對(duì)接；

s4：通過(guò)攝像頭對(duì)人臉進(jìn)行初始捕捉，完成功能校驗(yàn)；

s5：完成校驗(yàn)后，啟動(dòng)人眼動(dòng)態(tài)捕捉模塊，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)人眼跟蹤捕捉；

s6：實(shí)時(shí)對(duì)人眼狀態(tài)進(jìn)行甄查比對(duì)；

s7：判斷人眼狀態(tài)是否處于閉合狀態(tài)，如果有跳轉(zhuǎn)至s8,如果沒(méi)有跳轉(zhuǎn)至s6；

s8：對(duì)存在人眼閉合狀態(tài)的學(xué)員，進(jìn)行數(shù)據(jù)上報(bào)；

與此同時(shí)，教師機(jī)的步驟為：t1：教師機(jī)客戶端啟動(dòng)初始化；

t2：網(wǎng)絡(luò)連接初始化，服務(wù)器連接；

t3：教學(xué)端數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控比對(duì)；

t4：判斷是否有新數(shù)據(jù)上報(bào)，如果有跳轉(zhuǎn)至t5，如果沒(méi)有跳轉(zhuǎn)至t4；

t5：在教學(xué)機(jī)客戶端進(jìn)行新數(shù)據(jù)提醒；

教學(xué)提醒的方法包括以下步驟：a)教師發(fā)送提醒；b)學(xué)生機(jī)收到提醒后，會(huì)在學(xué)生機(jī)客戶端的第二視頻顯示設(shè)備顯示“請(qǐng)注意聽(tīng)講“字樣，并帶刺耳的蜂鳴聲；c)學(xué)生點(diǎn)擊提醒中的確定按鈕，字幕及蜂鳴聲消失；d)若教師機(jī)客戶端此時(shí)會(huì)收到反饋，從而繼續(xù)上課；若教師機(jī)客戶端沒(méi)有收到反饋，則選擇讓該學(xué)生下課休息。

對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，具體實(shí)施例只是對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了示例性描述，顯然本發(fā)明具體實(shí)現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種非實(shí)質(zhì)性的改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)將本發(fā)明的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場(chǎng)合的，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。