一种理化生实验操作考试监测系统及方法与流程

1.本发明涉及考试监测技术领域，尤其涉及一种理化生实验操作考试监测系统及方法。


背景技术：

2.素质教育是以全面提高人的基本素质为根本目的，以尊重人的主体性和主动精神，以人为的性格为基础，注重开发人的智慧潜能，注重形成人的健全个性为根本特征的教育，素质教育是社会发展的实际需要，要达到让人正确面临和处理自身所处社会环境的一切事物和现象的目的，随着素质教育在初中、高中和大学的普及和应用，实验也成为学生学习过程中非常重要的一项课程。
3.在学生学习实验操作的过程中，同时还需要设立实验考试使得学生能够更加熟练的掌握实验操作技能，现有的实验操作考试，老师只能对学生的实验结果进行评价，不能对学生在实验过程中的操作细节进行评价。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明提出一种理化生实验操作考试监测系统及方法，可以解决现有技术所存在的不能对学生在实验过程中的操作细节进行评价的缺陷。
5.本发明的技术方案是这样实现的：
6.一种理化生实验操作考试监测系统，包括题库设置模块、考生身份信息录入模块、考生操作信息采集模块和评分模块，所述题库设置模块用于教师设置实验操作试题信息，所述考生身份信息录入模块用于录入考生的身份信息，所述考生操作信息采集模块用于采集考生的实验操作信息，所述评分模块用于依据考生的实验操作信息进行评分，所述考生操作信息采集模块包括获取模块、选取模块、预处理模块和分类模块，所述获取模块用于获取待识别的视频数据，其中，所述视频数据包括多帧图像，所述选取模块用于按照预先确定的选区坐标从各帧图像中选取出多个规则形状的选区图像，每个选区图像对应至少一个操作动作特征，所述预处理模块用于对各帧图像的多个选区图像进行预处理，并将所述各帧图像预处理后的多个选区图像拼接为一个预定尺寸的待识别图像，所述分类模块用于对所述各帧图像的待识别图像进行分类处理，得到每帧图像的操作动作标签。
7.作为所述理化生实验操作考试监测系统的进一步可选方案，所述考生身份信息录入模块包括指纹信息录入模块、人脸识别终端和考生信息识别控制模块，所述指纹信息录入模块和所述人脸识别终端单向通信连接有考生信息识别控制模块。
8.作为所述理化生实验操作考试监测系统的进一步可选方案，所述题库设置模块包括实验操作试题内容设置模块、评分标准模块和云端服务器，所述实验操作试题内容设置模块用于设置实验操作试题内容，所述评分标准模块用于设置评分标准，所述云端服务器用于存储实验操作试题内容和评分标准。
9.一种理化生实验操作考试监测方法，具体包括：
10.教师依据题库设置模块设置实验操作试题信息；
11.考生依据考生身份信息录入模块录入考生的身份信息；
12.依据考生操作信息采集模块采集考生的实验操作信息，并发送至评分模块；
13.评分模块依据接收到的考生的实验操作信息进行评分；
14.其中，所述依据考生操作信息采集模块采集考生的实验操作信息，具体包括：
15.获取考生实验操作的视频数据，所述视频数据包括多帧图像；
16.按照预先确定的选区坐标从各帧图像中选取出多个规则形状的选区图像，每个选区图像对应至少一个操作动作特征；
17.对各帧图像的多个选区图像进行预处理，并将所述各帧图像预处理后的多个选区图像拼接为一个预定尺寸的待识别图像；
18.对所述各帧图像的待识别图像进行分类处理，得到每帧图像的操作动作标签。
19.作为所述理化生实验操作考试监测方法的进一步可选方案，所述选区坐标的确定，具体包括：
20.获取样本视频数据，其中，所述样本视频数据包括多帧图像，每帧图像标注有一个操作动作标签；
21.将所述多帧图像中的每一帧图像分别转换为光流图像，得到多帧光流图像，并按照操作动作标签将所述多帧光流图像划分为多个光流图像集；
22.计算各个所述光流图像集中的多帧光流图像的各个像素点的像素值均值，并将像素值均值大于预设像素值的像素点的集合确定为操作区域；
23.接收样本视频数据中预先选定的特征识别区域；
24.将所述操作区域和/或特征识别区域划分为多个规则形状的备选区域，并根据所述多个规则形状的备选区域对应的坐标值，得到所述选区坐标。
25.作为所述理化生实验操作考试监测方法的进一步可选方案，所述对各帧图像的多个选区图像进行预处理，并将所述各帧图像预处理后的多个选区图像拼接为一个预定尺寸的待识别图像，具体包括：
26.分别对所述各帧图像的多个选区图像进行尺寸变换处理，得到所述各帧图像的多个尺寸相同的选区变换图像；
27.按照预定的图像拼接顺序，分别将所述各帧图像的多个选区变换图像拼接为一个组合图像；
28.依据所述预定尺寸，对所述各帧图像的组合图像中的空白区域进行图像填充，得到各帧图像的待识别图像。
29.作为所述理化生实验操作考试监测方法的进一步可选方案，所述考生身份信息录入模块包括指纹信息录入模块、人脸识别终端和考生信息识别控制模块，所述指纹信息录入模块和所述人脸识别终端单向通信连接有考生信息识别控制模块。
30.作为所述理化生实验操作考试监测方法的进一步可选方案，所述题库设置模块包括实验操作试题内容设置模块、评分标准模块和云端服务器，所述实验操作试题内容设置模块用于设置实验操作试题内容，所述评分标准模块用于设置评分标准，所述云端服务器用于存储实验操作试题内容和评分标准。
31.本发明的有益效果是：通过设置题库设置模块、考生身份信息录入模块、考生操作
信息采集模块和评分模块，能够有效对学生在实验过程中的操作细节进行评价，同时，通过设置获取模块、选取模块、预处理模块和分类模块组成考生操作信息采集模块，能够提高考生操作信息采集的准确性，从而提高评价学生在实验过程中操作细节的准确性。
附图说明
32.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
33.图1为本发明一种理化生实验操作考试监测系统的组成示意图；
34.图2为本发明一种理化生实验操作考试监测方法的流程示意图。
具体实施方式
35.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
36.参考图1-2，一种理化生实验操作考试监测系统，包括题库设置模块、考生身份信息录入模块、考生操作信息采集模块和评分模块，所述题库设置模块用于教师设置实验操作试题信息，所述考生身份信息录入模块用于录入考生的身份信息，所述考生操作信息采集模块用于采集考生的实验操作信息，所述评分模块用于依据考生的实验操作信息进行评分，所述考生操作信息采集模块包括获取模块、选取模块、预处理模块和分类模块，所述获取模块用于获取待识别的视频数据，其中，所述视频数据包括多帧图像，所述选取模块用于按照预先确定的选区坐标从各帧图像中选取出多个规则形状的选区图像，每个选区图像对应至少一个操作动作特征，所述预处理模块用于对各帧图像的多个选区图像进行预处理，并将所述各帧图像预处理后的多个选区图像拼接为一个预定尺寸的待识别图像，所述分类模块用于对所述各帧图像的待识别图像进行分类处理，得到每帧图像的操作动作标签。
37.在本实施例中，通过设置题库设置模块、考生身份信息录入模块、考生操作信息采集模块和评分模块，能够有效对学生在实验过程中的操作细节进行评价，同时，通过设置获取模块、选取模块、预处理模块和分类模块组成考生操作信息采集模块，能够提高考生操作信息采集的准确性，从而提高评价学生在实验过程中操作细节的准确性。
38.优选的，所述考生身份信息录入模块包括指纹信息录入模块、人脸识别终端和考生信息识别控制模块，所述指纹信息录入模块和所述人脸识别终端单向通信连接有考生信息识别控制模块。
39.在本实施例中，通过指纹信息录入模块录入考生的指纹信息，通过人脸识别终端录入考生的人脸信息，并通过考生信息识别控制模块对考生指纹信息和人脸信息进行识别判断，从而有效对考生身份信息进行验证。
40.优选的，所述题库设置模块包括实验操作试题内容设置模块、评分标准模块和云端服务器，所述实验操作试题内容设置模块用于设置实验操作试题内容，所述评分标准模
块用于设置评分标准，所述云端服务器用于存储实验操作试题内容和评分标准。
41.在本实施例中，云端服务器分别与所述考生操作信息采集模块和评分模块连接，发送实验操作试题内容至考生操作信息采集模块，实现考试的效果，发送评分标准至评分模块，实现评分的效果。
42.一种理化生实验操作考试监测方法，具体包括：
43.教师依据题库设置模块设置实验操作试题信息；
44.考生依据考生身份信息录入模块录入考生的身份信息；
45.依据考生操作信息采集模块采集考生的实验操作信息，并发送至评分模块；
46.评分模块依据接收到的考生的实验操作信息进行评分；
47.其中，所述依据考生操作信息采集模块采集考生的实验操作信息，具体包括：
48.获取考生实验操作的视频数据，所述视频数据包括多帧图像；
49.按照预先确定的选区坐标从各帧图像中选取出多个规则形状的选区图像，每个选区图像对应至少一个操作动作特征；
50.对各帧图像的多个选区图像进行预处理，并将所述各帧图像预处理后的多个选区图像拼接为一个预定尺寸的待识别图像；
51.对所述各帧图像的待识别图像进行分类处理，得到每帧图像的操作动作标签。
52.在本实施例中，通过设置题库设置模块、考生身份信息录入模块、考生操作信息采集模块和评分模块，能够有效对学生在实验过程中的操作细节进行评价，同时，通过设置获取模块、选取模块、预处理模块和分类模块组成考生操作信息采集模块，能够提高考生操作信息采集的准确性，从而提高评价学生在实验过程中操作细节的准确性。
53.优选的，所述选区坐标的确定，具体包括：
54.获取样本视频数据，其中，所述样本视频数据包括多帧图像，每帧图像标注有一个操作动作标签；
55.将所述多帧图像中的每一帧图像分别转换为光流图像，得到多帧光流图像，并按照操作动作标签将所述多帧光流图像划分为多个光流图像集；
56.计算各个所述光流图像集中的多帧光流图像的各个像素点的像素值均值，并将像素值均值大于预设像素值的像素点的集合确定为操作区域；
57.接收样本视频数据中预先选定的特征识别区域；
58.将所述操作区域和/或特征识别区域划分为多个规则形状的备选区域，并根据所述多个规则形状的备选区域对应的坐标值，得到所述选区坐标。
59.优选的，所述对各帧图像的多个选区图像进行预处理，并将所述各帧图像预处理后的多个选区图像拼接为一个预定尺寸的待识别图像，具体包括：
60.分别对所述各帧图像的多个选区图像进行尺寸变换处理，得到所述各帧图像的多个尺寸相同的选区变换图像；
61.按照预定的图像拼接顺序，分别将所述各帧图像的多个选区变换图像拼接为一个组合图像；
62.依据所述预定尺寸，对所述各帧图像的组合图像中的空白区域进行图像填充，得到各帧图像的待识别图像。
63.优选的，所述考生身份信息录入模块包括指纹信息录入模块、人脸识别终端和考
生信息识别控制模块，所述指纹信息录入模块和所述人脸识别终端单向通信连接有考生信息识别控制模块。
64.在本实施例中，通过指纹信息录入模块录入考生的指纹信息，通过人脸识别终端录入考生的人脸信息，并通过考生信息识别控制模块对考生指纹信息和人脸信息进行识别判断，从而有效对考生身份信息进行验证。
65.优选的，所述题库设置模块包括实验操作试题内容设置模块、评分标准模块和云端服务器，所述实验操作试题内容设置模块用于设置实验操作试题内容，所述评分标准模块用于设置评分标准，所述云端服务器用于存储实验操作试题内容和评分标准。
66.在本实施例中，云端服务器分别与所述考生操作信息采集模块和评分模块连接，发送实验操作试题内容至考生操作信息采集模块，实现考试的效果，发送评分标准至评分模块，实现评分的效果。
67.以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种理化生实验操作考试监测系统，其特征在于，包括题库设置模块、考生身份信息录入模块、考生操作信息采集模块和评分模块，所述题库设置模块用于教师设置实验操作试题信息，所述考生身份信息录入模块用于录入考生的身份信息，所述考生操作信息采集模块用于采集考生的实验操作信息，所述评分模块用于依据考生的实验操作信息进行评分，所述考生操作信息采集模块包括获取模块、选取模块、预处理模块和分类模块，所述获取模块用于获取待识别的视频数据，其中，所述视频数据包括多帧图像，所述选取模块用于按照预先确定的选区坐标从各帧图像中选取出多个规则形状的选区图像，每个选区图像对应至少一个操作动作特征，所述预处理模块用于对各帧图像的多个选区图像进行预处理，并将所述各帧图像预处理后的多个选区图像拼接为一个预定尺寸的待识别图像，所述分类模块用于对所述各帧图像的待识别图像进行分类处理，得到每帧图像的操作动作标签。2.根据权利要求1所述的一种理化生实验操作考试监测系统，其特征在于，所述考生身份信息录入模块包括指纹信息录入模块、人脸识别终端和考生信息识别控制模块，所述指纹信息录入模块和所述人脸识别终端单向通信连接有考生信息识别控制模块。3.根据权利要求1所述的一种理化生实验操作考试监测系统，其特征在于，所述题库设置模块包括实验操作试题内容设置模块、评分标准模块和云端服务器，所述实验操作试题内容设置模块用于设置实验操作试题内容，所述评分标准模块用于设置评分标准，所述云端服务器用于存储实验操作试题内容和评分标准。4.一种理化生实验操作考试监测方法，其特征在于，具体包括：教师依据题库设置模块设置实验操作试题信息；考生依据考生身份信息录入模块录入考生的身份信息；依据考生操作信息采集模块采集考生的实验操作信息，并发送至评分模块；评分模块依据接收到的考生的实验操作信息进行评分；其中，所述依据考生操作信息采集模块采集考生的实验操作信息，具体包括：获取考生实验操作的视频数据，所述视频数据包括多帧图像；按照预先确定的选区坐标从各帧图像中选取出多个规则形状的选区图像，每个选区图像对应至少一个操作动作特征；对各帧图像的多个选区图像进行预处理，并将所述各帧图像预处理后的多个选区图像拼接为一个预定尺寸的待识别图像；对所述各帧图像的待识别图像进行分类处理，得到每帧图像的操作动作标签。5.根据权利要求4所述的一种理化生实验操作考试监测方法，其特征在于，所述选区坐标的确定，具体包括：获取样本视频数据，其中，所述样本视频数据包括多帧图像，每帧图像标注有一个操作动作标签；将所述多帧图像中的每一帧图像分别转换为光流图像，得到多帧光流图像，并按照操作动作标签将所述多帧光流图像划分为多个光流图像集；计算各个所述光流图像集中的多帧光流图像的各个像素点的像素值均值，并将像素值均值大于预设像素值的像素点的集合确定为操作区域；接收样本视频数据中预先选定的特征识别区域；将所述操作区域和/或特征识别区域划分为多个规则形状的备选区域，并根据所述多
个规则形状的备选区域对应的坐标值，得到所述选区坐标。6.根据权利要求4所述的一种理化生实验操作考试监测方法，其特征在于，所述对各帧图像的多个选区图像进行预处理，并将所述各帧图像预处理后的多个选区图像拼接为一个预定尺寸的待识别图像，具体包括：分别对所述各帧图像的多个选区图像进行尺寸变换处理，得到所述各帧图像的多个尺寸相同的选区变换图像；按照预定的图像拼接顺序，分别将所述各帧图像的多个选区变换图像拼接为一个组合图像；依据所述预定尺寸，对所述各帧图像的组合图像中的空白区域进行图像填充，得到各帧图像的待识别图像。7.根据权利要求4所述的一种理化生实验操作考试监测方法，其特征在于，所述考生身份信息录入模块包括指纹信息录入模块、人脸识别终端和考生信息识别控制模块，所述指纹信息录入模块和所述人脸识别终端单向通信连接有考生信息识别控制模块。8.根据权利要求4所述的一种理化生实验操作考试监测方法，其特征在于，所述题库设置模块包括实验操作试题内容设置模块、评分标准模块和云端服务器，所述实验操作试题内容设置模块用于设置实验操作试题内容，所述评分标准模块用于设置评分标准，所述云端服务器用于存储实验操作试题内容和评分标准。

技术总结
本发明公开了一种理化生实验操作考试监测系统及方法，系统包括题库设置模块、考生身份信息录入模块、考生操作信息采集模块和评分模块，所述考生操作信息采集模块包括获取模块、选取模块、预处理模块和分类模块；通过设置题库设置模块、考生身份信息录入模块、考生操作信息采集模块和评分模块，能够有效对学生在实验过程中的操作细节进行评价，同时，通过设置获取模块、选取模块、预处理模块和分类模块组成考生操作信息采集模块，能够提高考生操作信息采集的准确性，从而提高评价学生在实验过程中操作细节的准确性。程中操作细节的准确性。程中操作细节的准确性。


技术研发人员：曹良荣 李丽涛 谭润全 罗学平 孙斌
受保护的技术使用者：广州易辉信息技术有限公司
技术研发日：2023.06.07
技术公布日：2023/8/23