一种便携式多媒体培训考试系统的制作方法

本发明涉及石化企业教育培训技术领域，具体涉及一种便携式多媒体培训考试系统。

背景技术：

班组作为石化企业的最基本单元，负责贯彻执行各项规章制度、生产设备日常维护、开展班组安全检查、落实执行所有安全措施，是企业安全的第一道防线，加强班组安全工作是企业加强安全生产管理的关键。通过开展经常性安全教育，有针对性地开展班组安全技术培训，定期性开展班组安全知识考试，把安全生产的科学管理推广到员工的生产实践中去，能够有效提升班组安全工作成效。

但是目前班组安全培训考试工作受多种客观条件限制，无法发挥其应有的效果：

①传统的培训依赖多媒体教室或空置教室，建设成本高，现场实施难，学员操作复杂，容易出错；

②知识繁多复杂，人员结构随时调整，培训内容不系统、不全面；

③传统的考试需要大量人员完成阅卷、审核、发布等工作，时间长，成本高；

④传统培训考试档案资料繁多，查找困难，需要有专人档案管理，人力成本高。

技术实现要素：

本发明的目的是针对上述不足，提出了一种能够将各种考试培训项目集成于一个整体部分中，便于工作人员在无固定场所的情况下随时展开安全培训的便携式多媒体培训考试系统。

本发明具体采用如下技术方案：

一种便携式多媒体培训考试系统，包括集成的箱体、硬件系统和软件系统，所述硬件系统包括主机、人机交互器、无线答题器、身份识别器和多媒体单元，所述软件系统包括计划管理模块、培训考试模块、记录查询模块、数据管理模块、离线使用模块和设备检测模块，具体应用过程为：

准备培训考试内容，在培训考试之前，准备多种形式的培训内容及考试题目，将培训内容及考试题目以视频、动画或文档的形式存储于便携式多媒体培训考试系统中；

录入考试人员信息，通过身份识别器将考试人员信息录入便携式多媒体培训考试系统中；

在开始培训考试之前，考试人员进行签到并生成签到记录进行备案；

将便携式多媒体培训考试系统连入远程服务器，并实现二者的资源同步，同时将便携式多媒体培训考试系统中的签到记录、培训记录、考试记录、现场照片和视频同步至服务端；

在培训考试过程中，通过多媒体单元对培训考试过程进行实时监控，并将监控现场画面实时传送至远程服务器，实现培训考试的全过程远程监控。

优选地，所述身份识别器通过usb连接至主机，包括身份证识别仪和指纹识别仪。

优选地，所述身份证识别仪通过无线传输方式与第二代居民身份证内的专用芯片进行安全核验认证，并将专用芯片内的个人信息资料解读和对应输出至主机。

优选地，所述指纹识别仪首选读取人体的指纹图像，读取到指纹图像后对原始图像进行初步处理，之后建立对指纹数子表示的特征数据并将特征数据保存至主机。

优选地，所述多媒体单元包括摄像头，将摄像头结合特征脸算法，实现人脸识别，具体包括：人脸采集、人脸预处理、人脸训练和人脸识别四个过程。

优选地，所述人脸预处理通过采用灰度图像的特征脸方法，将彩色图像转化为灰度图像。

优选地，所述人脸预处理中采用直方图均衡化作为标准化脸部图像亮度和对比度的方法。

优选地，所述人脸训练过程为：创建一个人脸识别数据库，即训练一个列出图片文件和每个文件代表的人的文本文件。

优选地，所述摄像头在培训考试过程中摄录监控现场画面，并通过网络将监控现场画面传输至远程服务器。

优选地，所述无线答题器内设置答题基站和答题器，答题基站发射无线射频信号，答题器接收答题基站信号并通过按键进行答题。

本发明具有如下有益效果：该便携式多媒体培训考试系统，有效解决了目前石化企业培训及考试受客观条件限制的问题，具有便捷灵活、功能齐全、操作方便、资源丰富等特点。该发明将主机、投影仪、音箱、无线答题器等集成到一起中，在石化企业现场随时随地即可开展培训考试工作。同时配套系统集中打卡签到、集中培训、无纸考试、自动评分等多种功能于一体，满足安全培训各环节的要求。培训模块全部采用动漫、视频等多媒体形式，能够定期更新多媒体资源，提升培训效果。

附图说明

图1为该便携式多媒体培训考试系统结构示意图；

图2为该便携式多媒体培训考试系统的应用流程图。

其中，1为便携式投影仪，2为无线答题器，3为电源线，4为hdmi线，5为摄像头，6为摄像头连接线，7为usb接口，8为电池，9为身份设别器，10为主机，11为音箱。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的具体实施方式做进一步说明：

如图1和图2所示，一种便携式多媒体培训考试系统，包括集成的箱体、硬件系统和软件系统，所述硬件系统包括主机、人机交互器、无线答题器2、身份识别器和多媒体单元，所述软件系统包括计划管理模块、培训考试模块、记录查询模块、数据管理模块、离线使用模块和设备检测模块，具体应用过程为：

准备培训考试内容，在培训考试之前，准备多种形式的培训内容及考试题目，将培训内容及考试题目以视频、动画或文档的形式存储于便携式多媒体培训考试系统中；

录入考试人员信息，通过身份识别器将考试人员信息录入便携式多媒体培训考试系统中；

在开始培训考试之前，考试人员进行签到并生成签到记录进行备案；

将便携式多媒体培训考试系统连入远程服务器，并实现二者的资源同步，同时将便携式多媒体培训考试系统中的签到记录、培训记录、考试记录、现场照片和视频同步至服务端；

在培训考试过程中，通过多媒体单元对培训考试过程进行实时监控，并将监控现场画面实时传送至远程服务器，实现培训考试的全过程远程监控；

身份识别器通过usb连接至主机，包括身份证识别仪和指纹识别仪。

身份证识别仪通过无线传输方式与第二代居民身份证内的专用芯片进行安全核验认证，并将专用芯片内的个人信息资料解读和对应输出至主机。

身份证识别仪采用国际上先进的typeb非接触ic卡阅读技术，通过内嵌的专用身份证安全控制模块(sam)以无线传输方式与第二代居民身份证内的专用芯片进行安全核验认证后，将芯片内的个人信息资料解读和对应输出，再通过主机通讯接口，将此信息上传至主机10。该主机首先要安装的阅读软件及通信协议连接，才将这些信息解码成文字数据和相片进行存储和显示式提示在计算机上。工作原理：计算机通过rs-232串行口-usb口向身份证识别仪发送指令。指令经身份证识别仪内嵌的验证sam进行安全处理后再通过身份证识别仪的发射天线发送出去与身份证卡进行数据通信。从身份证卡返回的数据经身份证识别仪内嵌的验证sam处理后传回主机10。

指纹识别仪首选读取人体的指纹图像，读取到指纹图像后对原始图像进行初步处理，之后建立对指纹数子表示的特征数据并将特征数据保存至主机。

首先，通过指纹识别仪读取到人体指纹的图像，取到指纹图像之后，要对原始图像进行初步的处理，使之更清晰。接下来，指纹辨识软件建立指纹的数字表示——特征数据，一种单方向的转换，可以从指纹转换成特征数据但不能从特征数据转换成为指纹，而两枚不同的指纹不会产生相同的特征数据。软件从指纹上找到被称为“节点”(minutiae)的数据点，也就是那些指纹纹路的分叉、终止或打圈处的坐标位置，这些点同时具有七种以上的唯一性特征。因为通常手指上平均具有70个节点，所以这种方法会产生大约490个数据。有的算法把节点和方向信息组合产生了更多的数据，这些方向信息表明了各个节点之间的关系，也有的算法还处理整幅指纹图像。总之，这些数据，通常称为模板，保存为1k大小的记录，保存到主机上。最后，通过计算机模糊比较的方法，把两个指纹的模板进行比较，计算出它们的相似程度，最终得到两个指纹的匹配结果。

若系统需要与门禁系统发生交互，则需要通过网络访问门禁系统接口，获取相关用户信息和许可。

多媒体单元包括摄像头，将摄像头结合特征脸算法，实现人脸识别，具体包括：人脸采集、人脸预处理、人脸训练和人脸识别四个过程。

人脸采集通过opencv打开摄像头采集人脸图像，并保存到考试系统及设备主机人脸库中。

人脸预处理通过采用灰度图像的特征脸方法，将彩色图像转化为灰度图像。

人脸预处理中采用直方图均衡化作为标准化脸部图像亮度和对比度的方法。

人脸预处理中应用多种预处理技术对将要识别的图片进行标准化处理，使用灰度图像的特征脸方法，把彩色图像转化为灰度图像，并且之后简单地使用直方图均衡化(histogramequalization)作为一种自动的标准化脸部图像亮度和对比度的方法。为了得到更好的结果，你可以使用彩色人脸识别(colorfacerecognition,ideallywithcolorhistogramfittinginhsvoranothercolorspaceinsteadofrgb)，或者使用更多的预处理，比如边缘增强(edgeenhancement)，轮廓检测(contourdetection)，手势检测(motiondetection)等等。

人脸训练过程为：创建一个人脸识别数据库，即训练一个列出图片文件和每个文件代表的人的文本文件。

人脸识别首先读取用于测试的图片，获取平均人脸，特征脸和特征值(比率)使用函数“loadtrainingdata()”从人脸识别数据库文件(thefacerecognitiondatabasefil)“facedata.xml”载入。

使用opencv的函数“cveigendecomposite()”，每张输入的图片都被投影到pca子空间，来观察哪些特征脸的比率最适合于代表这张图片。

现在有了特征值(特征脸图片的比率)代表这张输入图片，程序需要查找原始的训练图片，找出拥有最相似比率的图片。这些用数学的方法在“findnearestneighbor()”函数中执行，采用的是“欧几里得距离(euclideandistance)”，但是它只是基本地检查输入图片与每张训练图片的相似性，找到最相似的一张：一张在欧几里得空间上与输入图片距离最近的图片。就像在servomagazine的文章上提到的那样，如果使用马氏距离(themahalanobisspace，需要在代码里定义use_mahalanobis_distance)，可以得到更准确的结果。

摄像头在培训考试过程中摄录监控现场画面，并通过网络将监控现场画面传输至远程服务器。

无线答题器内设置答题基站和答题器，答题基站发射无线射频信号，答题器接收答题基站信号并通过按键进行答题。

便携式多媒体培训考试系统将专业培训电子教室的主要功能集成于一个箱体1之中(内含主机10、电池8、便携式投影仪1、音响11、电源线3、hdmi线4等)，便于企业管理人员在现场无固定培训场所的情况下展开培训工作，只需一面墙即可组建临时的培训及考试环境，且若培训现场缺乏电源，也可借助考试系统及设备内置电池8在线培训5个小时左右，以培训自动化、多媒体化(视频、office、scorm等文件)的优势将管理人员彻底地从繁重的培训工作中解放出来。

考试系统及设备主机10部署openoffice服务实现在线office文档预览

考试系统及设备主机10部署nginx流媒体服务，采用rtmp流媒体协议，实现在线视频播放。

考试系统及设备培训考试系统支持上传scorm标准课件，并可以在线播放。

为方便用户在自己电脑中通过浏览器查看培训考试系统及设备中进行的培训考试计划，可在服务器中部署培训考试系统，使用培训考试系统及设备完成培训考试任务时，可以将培训记录、考试记录、监控视频、签到记录、人员档案、人员成绩等上传至培训考试系统，用户可以更方便的查看相关统计、档案；用户也可以通过培训考试系统上传课件、制定培训考试计划，可以通过培训考试系统及设备调用培训考试系统接口下载相关课件和培训考试计划；培训考试系统服务为培训考试手机app提供后台接口服务，培训考试系统服务采用java语言使用ssh开源框架进行设计实现。

便携式多媒体培训考试系统内置答题器基站及无线答题器，答题器基站发射无线射频信号，采用2.4ghz无线技术(在2.4ghz频段下工作可以获得更大的使用范围和更强的抗干扰能力，目前广泛应用于家用及商用领域)，无线答题器接收基站信号并可以通过按键答题，通过socket使基站服务与培训考试系统服务联通。

便携式多媒体培训考试系统的主机10通过摄像头连接线6及usb接口7连接摄像头5，若打开的培训考试计划允许远程监控，则在进行考试时，系统会自动打开摄像头5，通过ffmpeg推流至主机流媒体服务，如果需要在考试系统及设备以外的地方查看实时监控，需要主机连接网络，在浏览器中输入相应地址即可实现在线实时监控现场画面。若现场没有网络，则只能在考试系统及设备主机查看现场实时画面，并可以进行视频录制，方便留档查看。

可适用与android、ios操作系统的各类型手机，通过移动应用技术，实现用户通过手机随时在线学习的功能。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。