用于智慧课堂的视频监控系统

本发明涉及视频监控，具体为用于智慧课堂的视频监控系统。

背景技术：

1、智慧课堂的视频监控系统是一种通过视频技术监控和记录教室内学生和教师活动的系统；它通常包括安装在教室内的摄像头和相关的软件、硬件设备，用于实时监控、录像和存储教室内的场景和学习过程；通过视频监控系统，教师可以实时观察学生的学习情况，了解他们的学习态度和行为表现；

2、目前的智慧课堂视频监控系统通过学生上课时表现以得到学习状态并通知至教师做对应处理，虽然这种课堂监控方式能够在一定程度上提供即时反馈，但是存在缺少对学生状态的长期追踪，难以挖掘学生长期课堂学习状态，从而难以为教师提供长期且全面的学生课堂表现；尤其是在大学课程中，课堂人数众多，难以对每位学生的上课状态进行观察和监督并提供长期学习状态追踪以及学习状态的变化。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供用于智慧课堂的视频监控系统，以解决上述背景技术提到的问题。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：用于智慧课堂的视频监控系统，包括调整优化模块；

3、调整优化模块，通过对科目集中表现系数作进一步阶段性分析并调整策略，具体如下：

4、101：设定每个科目的类别均对应一个阶段分析间隔时长，将科目的类别与设定的所有科目的类别进行匹配以得到对应类别科目的阶段分析间隔时长；

5、102：提取上一次阶段分析时刻并将其与当前系统时间做差值计算以得到阶段分析实际间隔时长，当阶段分析实际间隔时长与设定的阶段分析间隔时长相同时，则以上一次阶段性分析的结束节点为分析起点，当前时间为分析终点，从分析起点至分析终点记为一个阶段；将阶段内表现系数进行求和均值计算以得到表现系数均值，当表现系数均值小于设定的阈值时，则将学生记为阶段分析学生；

6、103：调取阶段分析学生的阶段之内表现系数随次数变化关系折线图进行阶段性分析以得到该阶段内的阶段表现值；

7、104：将阶段表现值与上一次阶段性分析得到的阶段表现值进行比较分析，当此次阶段表现值小于或等于上一次阶段性分析得到的阶段表现值时，则调取学生姓名、上一次阶段性分析得到的阶段表现值、此次阶段表现值发送至对应科目教师的教师移动端并通知教师对学生进行学习提醒，直至阶段表现值大于上一次阶段性分析得到的阶段表现值。

8、优选地，调取阶段分析学生的起点和终点之间学生表现系数随次数变化关系折线图进行阶段性分析以得到该阶段内的阶段表现值，具体步骤如下：

9、调取阶段内表现系数随次数变化关系折线图，将相邻次数对应的表现系数进行差值计算得到的差值记为表现差值，当表现差值小于零时，则记一次表现好转，并将表现差值记为好转差值；当表现差值大于零时，则记一次表现恶化，并将表现差值取绝对值并记为恶化差值；将所有好转差值和恶化差值分别进行求和计算以得到好转总值和恶化总值，并将其分别将记为h1和h2；分别统计好转次数和恶化次数，并将其分别记为h3和h4；

10、求取相邻次数对应的表现系数组成的线段斜率，并将其记为表现斜率；将大于零和小于零的表现斜率分别进行计算以得到增趋势值和降趋势值，再将增趋势值除以降趋势值以得到趋势比，并将其记为h5；

11、将好转总值h1、恶化总值h2、好转次数h3、恶化次数h4和趋势比h5代入设定的公式计算以得到阶段表现值hz，其中σ1、σ2和σ3分别为设定的校正因子。

12、优选地，还包括信息采集模块、信息分选模块和信息分析模块；

13、信息采集模块通过与智慧课堂的摄像头进行通讯连接以获取课堂视频，并将其发送至信息分选模块；

14、信息分选模块依据设定视频分选间隔时长对课堂视频进行分选以生成课堂信息，并将课堂信息发送至信息分析模块；

15、信息分析模块通过对课堂信息进行分析以得到学生课堂的表现系数并将其保存至科目集中，调取科目集中存在的表现系数数量，将该数量加一作为表现系数的编号；以此类推以得到学生各个科目的表现系数并将其保存至对应科目集中。

16、优选地，信息分选模块对课堂视频进行分选，具体如下：

17、设定存在一个视频分选间隔时长，提取上一次视频分选时刻，并将其与系统当前时刻进行时间差值计算以得到实际分选间隔时长，当实际分选间隔时长等于设定的视频分选间隔时长时，则调取课堂视频进行分选以得将课堂视频分选至信息分析模块；

18、将课堂视频切割分成若干张图片，识别图片中学生的位置并将每位学生的位置进行标注以得到学生位置分布图；将学生位置分布图平铺并平均划分成若干个区域，统计每个区域内学生数量以得到学生位置分布图中每个区域内学生数量，将每个区域内学生数量记为mi，其中i=1,2,3……n1，n1取值为正整数，n1表示的是区域总数量，mi表示的是i区域内学生的数量；统计学生位置分布图中学生总数量并除以区域总数量以得到区域学生数量平均值记为；利用设定的公式计算得到密度分布值mz；将密度分布值与设定的阈值进行比较分析生成无序分布值和有序分布值；提取每张图片的密度分布值，按照图片的时间先后顺序将密度分布值进行排列；

19、当第一个出现有序分布值并且该有序分布值之后连续出现有序分布值的数量大于设定的阈值时，则以第一个有序分布值对应的图片为起点，最后一个有序分布值为终点，截取起点到终点的图片记为课堂图片；

20、调取课堂图片并进行识别以得到授课老师；调取课堂视频所属班级并匹配到授课老师所任科目，将课堂图片、授课老师和科目记为课堂信息，并将课堂信息发送至信息分析模块。

21、优选地，视频分选间隔时长的计算步骤为：

22、步骤一：以上一次视频分选时刻为分析开始时刻，提取自开始时刻起单位时间内接收到课堂视频并计算课堂视频的数据量以得到单位时间的数据量；以时间为横坐标，数据量为纵坐标构建数据量随时间变化关系图；

23、步骤二：将相邻两个时刻对应的数据量进行差值计算以得到数据量增长值；将数据量增长值与设定的增长区间进行比较分析得到一组高增长时刻、一组中增长时刻和一组低增数据量；

24、步骤三：提取高增长时刻、中增长时刻和低增长时刻并进行关联分析：当两组高增长时刻中存在相同时刻时，则将该两组高增长进行配对以生成高关联时刻，以此类推得到若干高关联时刻，并统计高关联时刻数量记为g1；遍历高关联时刻，当若干个高关联时刻存在相同时刻时，则将若干个高关联时刻记为连续高关联时刻，并计算连续高关联时刻中内含连续时刻数量记为高增长连续数量g2；以此类推得到中关联时刻数量g3、中连续关联数量g4、低关联时刻数量g5和低连续关联数量g6；

25、步骤四：提起当前时刻的数据量记为g7，将其结合高关联时刻数量记为g1、高增长连续数量g2、中关联时刻数量g3、中连续关联数量g4、低关联时刻数量g5和低连续关联数量g6代入设定的公式计算以得到数据量参考值gβ，其中α1和α2分别为设定的校正因子；将数据量参考值乘以设定的时长转换系数以得到分析间隔时长。

26、优选地，信息分选模块依据设定视频分选间隔时长对课堂视频进行分选以生成课堂信息，具体如下：

27、提取课堂图片并利用照片识别器进行识别以得到每张图片中学生的姿势并将姿势记为zj；将相邻时间对应的两张课堂图片进行比较，当相邻时间对应的两张图片中学生姿势不相同时，则记为一次姿势更换；统计课堂图片中学生的姿势更换次数记为n3；

28、设定存在一个对比姿势集合，将学生的姿势与对比姿势集合进行比对，当姿势zj属于对比姿势集合时，则将姿势输出为异常姿势记为zk，其中k=1,2,3……n4，且k∈j；统计存在异常姿势的课堂图片的数量记为tk，tk和zk一一对应；

29、设定每个异常姿势均对应一个异常系数，将异常姿势zk与设定的所有异常姿势进行比对以得到对应异常姿势的异常系数记为yzk；

30、将姿势更换次数n3、存在异常姿势的课堂图片的数量记为tk和异常系数yzk；通过公式计算以得到表现系数yz，其中γ1和γ2分别为设定的校正因子。

31、本发明的有益效果：

32、信息分选模块通过分析接收到的课堂视频的数据量大小和数据量变化以自动调整分析间隔时长，从而保证系统资源的高效利用并及时进行课堂视频的分选；

33、调整优化模块通过不同的阶段性分析得到学习提醒前后两次的阶段表现值以是直观反映出学生在接收学习提醒后的课堂学习表现是否得到改善；同时挖掘出学生每个课堂信息对应的表现系数以及每个阶段的阶段表现值能够为教师直观的反映出对学生在课堂表现的长期追踪，并且为教师提供良好的教学辅助，实现有助于增强教师的教学认知和反馈能力，提高教学效果，并更好地满足学生的个性化需，方便教师为不同的课堂表现的学生及时提供不同的学习提醒。