【技术领域】本发明涉及计算机化考试领域，尤其涉及一种无人监考的智能化上机考试系统。
背景技术：
随着社会的进步和发展，出现了各种各样的社会考试，而不仅仅是学校内的考试。例如公务员考试、专利代理人考试等等。这些考试原本都采用纸件形式的考卷，近年来随着计算机技术和网络技术的发展，社会化考试通常都采用上机考试的形式。以专利代理人考试为例，现在所有考题都采用上机考试的形式，每个考生分配一台计算机，由考卷服务器向计算机传输考卷题目，考生在该计算机上浏览题目并作答。从而选择题这样的客观题就可以由计算机进行评卷，可以快速得到评卷结果，人工评卷只需要针对主观问答题进行。因此，上机考试形式就节约了大量人力。然而，虽然考卷的传输、评卷都计算机自动化了，考场本身却仍然需要监考人员，为了防止考生作弊和指导考生入场，通常一个考场都配备了两名监考人员，在考场很多时，就需要大量的人力资源和人员费用。现在虽然有了一些智能化的监考手段，但是这些手段通常都比较粗糙，尤其对于考生作弊的监控而言，既不能太严格，太严格容易引起误判，影响考生正常发挥，也不能太放松，放任不管，这就对考场的智能化提出了很高的要求。
技术实现要素：
为了解决现有技术中的上述问题，本发明提出了一种无人监考的智能化上机考试系统，其技术方案如下：一种无人监考的智能化上机考试系统，该系统包括摄像头、指纹识别装置、智能机考考场装置、本地服务器和远程考试中心服务器，其中所述摄像头安装在每个考场中，考场门口安装一个摄像头用于采集每个进入考场的考生的人脸图像，其余摄像头安装在考场内，用于实时监控考试时的考生行为，采集每个座位上的考生的考场图像。所述摄像头都连接到本考场的智能机考考场装置，并上传所述人脸图像、监控录像和考场图像；所述指纹识别装置是在考生进入考场时输入指纹的装置，其与本考场的智能机考考场装置相连接，并将考生输入的指纹上传到所述智能机考考场装置；所述智能机考考场装置用于识别、指导、监控本考场内的考生，每个考场都安装有一台智能机考考场装置，所述智能机考考场装置对考生进入考场时采集的所述人脸图像和指纹进行验证，以识别该考生是否是本考场的考生；如果不是，则发出警告语音告知该考生，如果是，则自动为该考生随机分配一台考试计算机，并通过语音告知考生该考试计算机对应的座位号，同时将考生对应的座位号记录在数据库中；所述智能机考考场装置使用预定的图像匹配方法，将所述考场图像和预定义的作弊图像模板进行图像匹配，同时通过人脸识别识别出考场图像中的考生，如果所述图像匹配的结果大于基准阈值，则判定该考生有作弊行为，在通知考生或考场巡视人员确认后，关闭该考生的考试计算机，结束该考生的考试，并上传作弊考生的相关信息；当考试结束时间到，所述智能机考考场装置向每台考试计算机发送结束消息，所有考试计算机自动关闭考试程序，结束考试，并向所述智能机考考场装置上传考生答卷；所述本地服务器用作备份服务器，用于备份同一考试地点的监控录像、发现的作弊考生信息及相关作弊图像、每位考生的答卷和/或判卷结果；所述远程考试中心服务器保存了每位考生在报名时上传的相关信息，并在考试前将考生相关信息下发到相应考场的智能机考考场装置；以及，考试进行时接收所述智能机考考场装置上传的作弊考生信息；以及，考试结束后，接收和保存每位考生的答卷和/或判卷结果。优选的，可为所述图像匹配结果设置第二阈值，如果考场图像和作弊图像模板的匹配结果不大于所述基准阈值，但是却大于该第二阈值，则认为该考场图像是疑似作弊行为的图像，该考场图像中的考生具有疑似作弊行为；所述智能机机考考场装置将疑似作弊行为的图像上传到所述远程考试中心服务器，由远程考试中心服务器的操作人员进行人工识别，如果该操作人员判定其具有作弊行为，则该远程考试中心服务器将判定结果发送到相应的智能机考考场装置。优选的，所述远程考试中心服务器将所有确认有作弊行为的考生信息保存在一个作弊考生名单里。优选的，所述基准阈值是针对每个考生动态确定的，对于包括考生A的考场图像所对应的基准阈值PA根据以下公式计算：PA＝P0[W1(1-t/T)+W2/(CA+1)]-W3HA其中，P0是初始的基准阈值，T是整场考试需要的时长，t是当前考试已经持续的时间，CA是该考生A在本场考场中疑似作弊行为的次数，HA是该考生A是否在所述作弊考生名单中的标志，如果该考生A在作弊考生名单中，则HA＝1，否则HA＝0，W1、W2、W3是预先设置的三个权重值。优选的，所述智能机考考场装置对摄像头拍摄的每个座位上的考生进行人脸识别，并根据人脸识别的结果判断每个座位上的考生是否是该座位号所对应的考生，如果有一个座位上的考生与该座位的座位号所对应的考生不同，则判定该座位号所对应的考生以及目前坐在该座位上的考生有替考的作弊行为。优选的，系统管理员在远程考试中心服务器上预先定义好若干数量的作弊图像模板，并在考试前下发到各个智能机考考场装置的数据库中。优选的，所述智能机考考场装置在开考前通过语音功能，自动循环播放考场注意事项的录音，以及提醒考生关闭手机。优选的，该系统还具有手机信号屏蔽仪，所述智能机考考场装置在开考时自动启动所述手机信号屏蔽仪。优选的，考场巡视人员可通过所述智能机考考场装置当场调取监控录像，和考生共同确认作弊事实。优选的，在考场内安装多个摄像头，使得一个摄像头拍摄一个考生，或者使一个摄像头轮流拍摄多个座位上的考生本发明的技术效果是：无需每个考场安排监考教师，可以最大限度地节省人力，并且只需一次性硬件投资，后期只需很少地设备维护费用，每次考试无需支付监考人员的费用，节省了组织考试的成本。【附图说明】此处所说明的附图是用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，但并不构成对本发明的不当限定，在附图中：图1是本发明的系统框架图。【具体实施方式】下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，其中的示意性实施例以及说明仅用来解释本发明，但并不作为对本发明的不当限定。本发明的基本思想是，在一个无人监考的考场内，通过人脸识别、指纹识别来确认考生身份，并引导考生；在考试过程中，通过图像识别技术来检测考生的作弊行为，从而警告考生，或通知考场巡视人员处理。本发明的智能化上机考试系统包括摄像头、指纹识别装置、智能机考考场装置、本地服务器、远程考试中心服务器。参见图1，首先说明本发明的应用环境，本发明的考试环境具有多个考试地点，每个考试地点具有多个考场，即图1中的智能机考考场，在每个智能机考考场中都安装了一个智能机考考场装置，而每个考试地点都安装有一台本地服务器，每个智能机考考场装置都通过网络连接到所在考试地点的本地服务器以及远程考试中心服务器，每台本地服务器都连接到远程考试中心服务器。在每一个考场门口都安装了一个摄像头，考生进入考场时依次排队通过门口，考场门口的该摄像头采集每个进入考场的考生的人脸图像，将该人脸图像传送到本考场的智能机考考场装置进行人脸识别，所述智能机考考场装置将该采集到的人脸图像与数据库中存储的考生报名时采集的人脸图像进行比对，从而识别出相应考生。所述数据库可以是该智能机考考场装置上的数据库，在考试前就将本考场的考生相关信息(包括人脸图像、指纹信息等)都存储到该数据库中，以方便进行本地的人脸识别、指纹识别等。如果人脸识别没有找到相应考生，则该智能机考考场装置发出警告语音，告知该考生其不属于本考场，请立即离开。如果人脸识别成功，找到了相应考生信息，则该智能机考考场装置发出语音，要求该考生进行指纹识别，考生通过考场中安装的指纹识别装置输入其指纹，该指纹识别装置将输入的指纹发送到所述智能机考考场装置进行指纹验证，所述智能机考考场装置将该指纹与人脸识别出的考生的指纹进行比对，以完成指纹验证。如果指纹验证不通过，则所述智能机考考场装置同样发出警告语音，告知该考生其不属于本考场，请立即离开。如果指纹验证通过，则所述智能机考考场装置自动为该考生随机分配一台考试计算机，并通过语音告知考生该考试计算机对应的座位号，同时将考生对应的座位号记录在数据库中。通过上述人脸识别和指纹识别过程，本发明的考试系统足以确认考生的身份，从而省略了现有考试中通过人工识别考生的过程。并且，考生每次考试时的座位都是考生进入考场时临时随机分配的，其相邻位置的考生也就是随机的，降低了与相邻位置考生串通作弊的概率。所述智能机考考场装置在开考前还可通过语音功能，自动循环播放考场注意事项的录音，以及提醒考生关闭手机。同时所述智能机考考场装置还可连接一台手机信号屏蔽仪，在开考时自动启动所述手机信号屏蔽仪，以防止一些不诚信的考生通过手机作弊。当开考时间到时，所述智能机考考场装置向本考场内的每一台考试计算机发送信号，通知考试计算机考试开始。考场内除了上述门口的摄像头外，还分散安装了多个摄像头，以实时监控考试时的考生行为。所有摄像头都与所述智能机考考场装置连接，将监控录像实时发送给所述智能机考考场装置。所述智能机考考场装置一方面把监控录像发送到本地服务器进行备份，以供后续的录像分析和证据；另一方面，所述智能机考考场装置对所述监控录像进行图像分析和识别，目的是为了识别出考生的作弊行为(具体的识别方法在后面说明)。一旦发现考生有作弊行为，所述智能机考考场装置就发出警告语音，要求作弊考生验证指纹和人脸以确认判定作弊结果，如果考生配合确认就中断该考生的考试，关闭该考生的考试计算机，并通过网络向本地服务器上传作弊考生的信息。如果考生不配合确认，则所述智能机考考场装置向考场巡视人员发送手机短信，通知考场巡视人员前来处理，考场巡视人员可通过所述智能机考考场装置当场调取监控录像，和考生共同确认作弊事实。下面说明对作弊行为的识别方法，基本作弊行为的判断是通过人脸识别来确认考生坐在自己的座位上。首先通过在考场内安装的各个角度的摄像头，保证每个座位上的考生的脸都可以被至少一个摄像头拍到，这样智能机考考场装置就可以对每个座位上的考生进行人脸识别，并根据人脸识别的结果判断每个座位上的考生是否是该座位号所对应的考生，如果有一个座位上的考生与该座位的座位号所对应的考生不同，则可以认为该座位号所对应的考生以及目前坐在该座位上的考生有替考的作弊行为。进一步的，可以通过图像匹配来识别考生的作弊行为。为了进行图像匹配，首先需要预先定义作弊行为的图像模板，系统管理员可以在远程考试中心服务器上预先定义好若干数量的作弊行为图像模板，并在考试前下发到各个智能机考考场装置的数据库中，以备智能机考考场装置使用。其次，通过在考场内安装多个摄像头，捕捉每个座位上的考生的考场图像，理想状况是一个摄像头拍摄一个考生，这需要安装较多的摄像头；因此为了节省成本，也可以让一个摄像头轮流拍摄多个座位上的考生。在有了作弊行为的图像模板以及每个考生的考场图像后，智能机考考场装置就可以将各个考场图像与每个图像模板进行图像匹配，具体的图像匹配方法可以使用本领域中任何一种图像匹配方法，本发明不做具体限制，例如可以使用opencv来进行图像匹配。对现有的图像匹配方法而言，通过图像匹配通常得到的结果是考场图像与图像模板的匹配程度，也可称为相似度，通过设立一个相似度的基准阈值，如果匹配得到的结果大于该基准阈值，就认为匹配通过，从而可以判断发生了作弊行为，然后智能机考考场装置将匹配通过的作弊图像提取出来进行人脸识别，识别出进行作弊行为的考生。上述基准阈值代表了系统对作弊行为的敏感程度，其具体数值取决于图片匹配算法和考试的具体需求。进一步的，该基准阈值是可修改的，可以由系统管理员根据具体情况进行设置。根据本发明的另一个实施例，可以为图像匹配的相似度设置第二阈值，如果考场图像和作弊图像模板的匹配结果不大于上述基准阈值，但是却大于该第二阈值，则认为该考场图像是疑似作弊行为的图像，此时智能机考考场装置并不直接判断作弊行为，而是将该考场图像发送到远程考试中心服务器，由远程考试中心服务器的操作人员进行人工识别，如果该操作人员判定其具有作弊行为，则该远程考试中心服务器将判定结果发送到相应的智能机考考场装置。同样的，该第二阈值也可由系统管理员根据具体情况进行设置。根据本发明的另一个实施例，远程考试中心服务器可以将所有确认有作弊行为的考生信息保存在一个作弊考生名单里，以备后来的考试使用。例如，对于该名单里的考生，在以后的考试里可以降低其作弊行为判定的基准阈值和/或第二阈值。对于基准阈值的具体数值，其设置是复杂的，如果设置高了，有可能遗漏作弊行为，如果设置低了，有可能导致大量的误报，严重影响考生的考试。因此，根据本发明的另一个实施例，基准阈值在每次使用时是根据当前情况动态确定的，从而可以自适应当前状况。所谓动态的基准阈值，不仅仅是数值是动态的，也意味着针对不同的考生具有不同的基准阈值。因此，智能机考考场装置在对考场图像进行作弊图像的匹配时，首先需要进行人脸识别，识别出考场图像中的考生，然后将该考生的动态基准阈值确定为该考场图像对应的基准阈值，。动态基准阈值考虑的因素有多个，第一个因素是考生的作弊历史，具体的，如果考生在上述作弊考生名单里，则可以相应地降低该考生的基准阈值；第二个因素是考试持续的时间，根据统计，一般而言，考试刚开始的一段时间内，作弊行为较少，随着考试的进行，越到考试的后期，作弊发生的概率越高，因此，可以在考试的后期，适当降低基准阈值；第三个因素是考生在本次考试中疑似作弊行为的次数，也就是该考生的考试图像与作弊图像模板的匹配结果大于上述第二阈值的次数。基于上述三个因素，针对一个考生A的动态基准阈值PA根据下述公式确定：PA＝P0[W1(1-t/T)+W2/(CA+1)]-W3HA其中，P0是初始的基准阈值，也就是在不使用动态基准阈值的情况下，使用的固定的基准阈值。T是整场考试需要的时长，t是当前考试已经持续的时间。CA是该考生A在本场考场中疑似作弊行为的次数。HA是该考生A是否在作弊考生名单中的标志，如果该考生A在作弊考生名单中，则HA＝1，否则HA＝0。W1、W2、W3是预先设置的三个权重值。由此，对于一个考场图像，智能机考考场装置先识别出该考场图像中的考生A，然后通过图像匹配方法，计算出考场图像和每个作弊图像模板的匹配结果，即相似度，如果其中有一个匹配结果大于该考生A的的动态基准阈值PA，则判断该考生A具有作弊行为。最后，当考试结束时间到，智能机考考场装置向每台考试计算机发送结束消息，所有考试计算机自动关闭考试程序，结束考试，并通过网络上传每位考生的答卷。所述考试计算机也可以进行自动判卷，并上传判卷结果。所述本地服务器主要是用作备份服务器，同一考试地点的所有智能机考考场装置将考试过程中的监控录像、发现的作弊考生信息及相关作弊图像、每位考生的答卷和/或判卷结果等信息都上传到本地服务器进行备份，以备后续查询。所述远程考试中心服务器是整个考试系统的核心，其保存了每位考生在报名时上传的相关信息，并在考试前将考生相关信息下发到相应考场的智能机考考场装置；在考试进行时，可以由操作人员在远程考试中心服务器进行作弊行为的人工识别，并接收智能机考考场装置上传的作弊考生信息；考试结束后，所述远程考试中心服务器接收每位考生的答卷和/或判卷结果。采用本发明所述的智能化上机考试系统，不需每个考场安排监考教师，只需考场巡视人员一名，该考场巡视人员也可兼做考点负责人，可以最大限度地节省人力。另外，该智能机考考场的硬件设备是一次性投资，后期只需很少地设备维护费用，每次考试不需支付监考人员的费用，节省组织考试的成本。以上所述仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。