發(fā)布時(shí)間：2020-04-09 05:14

【摘要】：課堂點(diǎn)名和聽(tīng)課狀態(tài)檢測(cè)是課堂教學(xué)管理的重要組成部分。針對(duì)傳統(tǒng)的課堂點(diǎn)名和聽(tīng)課狀態(tài)檢測(cè)存在的效率低等問(wèn)題,本文研究并實(shí)現(xiàn)了基于視頻圖像的課堂點(diǎn)名與聽(tīng)課狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)。課堂點(diǎn)名部分主要采用了基于深度學(xué)習(xí)的人臉識(shí)別算法。聽(tīng)課狀態(tài)檢測(cè)部分采用人臉檢測(cè)算法統(tǒng)計(jì)聽(tīng)課時(shí)間,并且基于人體關(guān)鍵點(diǎn)檢測(cè)算法對(duì)學(xué)生課堂狀態(tài)進(jìn)行分析。本文的主要工作如下:1.構(gòu)建課堂點(diǎn)名圖像集及聽(tīng)課狀態(tài)檢測(cè)視頻集。課堂點(diǎn)名圖像集中共有200幅圖像,分辨率為1280×1024。聽(tīng)課狀態(tài)檢測(cè)視頻集中共有10段視頻,每段視頻時(shí)長(zhǎng)為5分鐘,分辨率為1280×1024。圖像和視頻均使用手機(jī)在真實(shí)課堂環(huán)境下采集。2.利用基于深度學(xué)習(xí)的SeetaFace人臉識(shí)別引擎設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了課堂自動(dòng)點(diǎn)名功能。①基于漏斗型級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行人臉檢測(cè),并裁剪出人臉圖像。②采用深度自編碼器網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)人臉對(duì)齊。③與人臉模板庫(kù)中所有人臉圖像匹配,統(tǒng)計(jì)人數(shù)得到課堂點(diǎn)名結(jié)果�；�于深度學(xué)習(xí)的課堂點(diǎn)名正確率為98.9%,優(yōu)于人工提取特征算法。3.設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了聽(tīng)課狀態(tài)檢測(cè)功能。①采用基于深度學(xué)習(xí)的SeetaFace人臉檢測(cè)算法統(tǒng)計(jì)每名同學(xué)的聽(tīng)課時(shí)間,平均正確率為96.4%。②利用OpenPose人體關(guān)鍵點(diǎn)檢測(cè)獲得的坐標(biāo)對(duì)三種課堂狀態(tài)(低頭、側(cè)身、舉手)進(jìn)行分析,其平均正確率分別為90.1%、84.7%和 92.0%。4.基于Android設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了課堂點(diǎn)名及聽(tīng)課狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)。①課堂點(diǎn)名部分將Windows系統(tǒng)下實(shí)現(xiàn)的代碼移植到Android系統(tǒng),檢測(cè)一幅圖像平均用時(shí)為25s。②聽(tīng)課狀態(tài)檢測(cè)部分利用Android Studio以及Beego開(kāi)發(fā)平臺(tái),實(shí)現(xiàn)手機(jī)端與服務(wù)器的異步通信傳輸。5分鐘的視頻從傳輸?shù)椒祷貦z測(cè)結(jié)果所用時(shí)長(zhǎng)在50s左右。
【圖文】：

Ｆ為初始特征值大小，Ｆ＇為歸一化特征值，ｎ為矩形框中的像素個(gè)數(shù)的和。逡逑設(shè)定檢測(cè)窗口初始值為２０ｘ２０，每次擴(kuò)大５％尋找人臉區(qū)域。ｘ和ｙ方向的滑動(dòng)步長(zhǎng)逡逑初始值均為４，隨檢測(cè)窗口擴(kuò)大等比例變大，如圖２．５所示。逡逑８逡逑

？邐＿邐＿邐＃逡逑分類器逡逑圖２．４圖像尺寸變化逡逑Ｆｉｇ．邋２．４邋Ｃｈａｎｇｅ邋ｔｈｅ邋ｉｍａｇｅ邋ｓｉｚｅ逡逑由于對(duì)輸入圖像進(jìn)行尺度縮放所用時(shí)間較長(zhǎng)，影響人臉檢測(cè)的實(shí)時(shí)性，因此本章采逡逑用模板尺度縮放方法，即保持輸入圖像大小不變，按尺度放大檢測(cè)窗口遍歷圖像尋找人逡逑臉區(qū)域。在模板尺度縮放方法中，由于檢測(cè)窗口大小不一，需要對(duì)特征值進(jìn)行歸一化處逡逑理，歸一■化由公式（２．１）所不。逡逑Ｆ＇邋＝邋—邐（２．１）逡逑ｎ逡逑其中，Ｆ為初始特征值大小，Ｆ＇為歸一化特征值，，ｎ為矩形框中的像素個(gè)數(shù)的和。逡逑設(shè)定檢測(cè)窗口初始值為２０ｘ２０，每次擴(kuò)大５％尋找人臉區(qū)域。ｘ和ｙ方向的滑動(dòng)步長(zhǎng)逡逑初始值均為４，隨檢測(cè)窗口擴(kuò)大等?
【學(xué)位授予單位】：大連交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TP391.41;G434

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2620339