[发明专利]一种用于大学生到课率及上课专注度自动分析的装置

摘要

本发明涉及一种用于大学生到课率及上课专注度自动分析的装置。本发明主要利用置于教室前后的两个摄像头采集学生上课情况图像，利用置于教室的计算机对采集图像进行分析，实时检测并记录学生到课率和上课专注度。采用本装置，授课教师能够随时了解班级学生的到课率和上课专注度情况，及时对教学方案作出修改，并且能更好地督促听课学生的学习，有利于促进学风建设。

主权项

1.一种用于大学生到课率及上课专注度自动分析的装置，其特征在于：该装置利用置于教室前后的两个摄像头采集学生上课情况图像，利用置于教室的计算机对采集图像进行分析，实时检测并记录学生到课率和上课专注度；其中前置摄像头实现人脸数量检测，设定前置摄像头高度hf的范围为2.5m～3m，其安装角度介于arctan(hf/lf)‑25°～arctan(hf/(lf+L))+25°之间，其中lf为前置摄像头与最前排学生的水平距离；L为学生座位的总长度；其中后置摄像头实现人头数量检测，设后置摄像头的高度hb，其高度设定为屋顶的高度，其安装角度介于arctan(hb/lb)‑25°～arctan(hb/(lb+L))+25°之间，其中lb为后置摄像头与最后排学生的水平距离；所述计算机对采集图像进行分析具体过程是：步骤一：样本训练，得到人脸模型；通过事先采集大量的图片，对于正样本，直接提取特征；对于负样本，多尺度遍历整幅图像，进行特征提取；然后进行特征选择，选出最好的特征建立模型；步骤二：分别通过前后摄像头采集图片，通过前后摄像头分别采集一张教室无人时的照片作为模板图；步骤三：分别进行人头识别和人脸识别；在人脸识别中，首先通过读取前置摄像头采集到的任意一帧上课期间的照片，将读取的图片和模板图进行差分，由于事先已经进行了样本训练，得到了人脸模型，通过多尺度遍历图像提取特征，将特征输入训练得到的模型中，对人脸进行定位标记，初步得到了人脸数量n；然后将标记在差分图中的人脸删掉，并将删掉后的图转为灰度图；接着描出灰度图中的轮廓，并通过Hough变换寻找图中的圆；判断图中是否存在圆，若存在则确定灰度图中与头发相近部分在整个圆中的比例η，若η小于设定的阈值η1，则保留该圆，并获取每个圆的面积S’，当S’在设定的面积S3和S4之间时认为该圆为一个有效人脸，否则删去该圆；在人头识别中，首先通过读取后置摄像头采集到的任意一帧上课期间的照片，将读取的图片和模板图转为灰度图并进行差分，然后去除差分图中和头发灰度值相差较大的部分，接着获取处理图后的轮廓并利用Hough变换寻找圆，判断图中是否存在圆，若存在则计算每一个圆内的平均灰度值，若灰度值小于阈值T1则保留该圆，并计算每一个圆的面积，若圆的面积在设定的面积S1和S2之间，证明该圆只有一个人头，若大于S2证明该圆有两个人头，统计人头的数量；否则删掉该圆；步骤四：通过得到的人头数量和人脸数量分别计算出到课率和听讲率；到课率＝人头数/总人数，听讲率＝人脸数/人头数；步骤五：间隔一段时间后重复步骤三，并将几次得到的到课率和听讲率进行对比。