专利名称：一种监督学习机用户学习活动的方法
技术领域：
本发明属于模式识别技术领域，具体涉及一种监督学习机用户学习活动的方法。
背景技术：
近些年来，学习机在中小学生中的普及率是与日俱增，但目前的学习机都仅仅只 是作为一个学习的辅助工具，而不能起到监督学生学习活动的作用。同时大多数家长也因 工作繁忙而无法做到时刻监督孩子学习这一点。鉴于此，本发明提出了一种利用学习机用 户的人脸姿态辅助估计其视线的方法达到自动监督孩子某些学习活动的目的。该项技术一 方面增强了学习机的趣味性，另一方面也消除了大多数家长苦于没有时间监督孩子学习的 烦恼。计算机视觉领域中，自Paul Viola和Michael Jones在2001提出了一种利用haar 矩形特征作为弱分类器判据，采用Cascade AdaBoosting进行人脸检测的方法(参阅文献 Paul Viola and Michael Jones. Rapid ObjectDetection using a Boosted Cascade of Simple Features. IEEE CVPR，2001.)之后，该方法便得到了广泛的应用。本发明的人脸检 测采用的就是该方法。
发明内容
本发明提供了一种利用学习机用户的人脸姿态辅助估计其视线，通过指定的规则 以达到监督学习机用户进行某些学习活动的方法。该技术要求学习机用户在进行需要别人 监督但身边又无人监督的学习活动时，用户双眼必须正视学习机，而在学习活动中若用户 双眼没有正视学习机即认为其可能存在作弊行为，则发出报警提示，同时根据该用户作弊 情况的级别做出相应的处理。采用的具体技术方案为一种监督学习机用户学习活动的方法，通过检测学习机用户的人脸姿态来估计其 视线，从而判断其是否作弊，以实现对学习机用户学习活动的自动监督，该方法具体包括如 下步骤(1)人脸姿态检测利用学习机上的摄像头捕获的人脸信息检测出所述人脸姿态，所述人脸姿态包括 正面姿态和非正面姿态；(2)视线估计若检测到人脸姿态为正面姿态，则认为用户视线为正视学习机，若检测到的人脸 姿态为非正面姿态，则认为用户视线为没有正视学习机。(3)用户学习活动的监督在学习机用户的整个学习活动中，若用户的视线始终为正视学习机，则表示用户 不存在作弊行为；若用户的视线中没有正视学习机的状态的累计时间占据正视学习机的状 态的累计时间达到阈值A，则认为该用户可能存在轻微的作弊行为；若用户的视线中没有正视学习机的状态的累计时间占据正视学习机的状态的累计时间达到阈值B，则认为该用 户可能存在严重的作弊行为。作为本发明的进一步改进，所述的阈值A为10%，所述的阈值B为20%。作为本发明的进一步改进，若学习机用户正视学习机的状态和没有正视学习机的 状态交替出现，且前者与后者累计时间之比小于阈值C，则认为该用户可能存在较为严重的 作弊行为，若两种状态的累计时间之比大于阈值C，则认为该用户可能存在轻微的作弊行 为。作为本发明的进一步改进，所述的阈值C为10。作为本发明的进一步改进，对于可能存在轻微的作弊行为的情况，学习机系统发 出警告提示，并降低学习成绩；对于可能存在严重的作弊行为的情况，学习机系统发出语音 提示信息要求该用户重新进行本学习活动，同时取消本次学习成绩，并记录作弊行为。利用该方法学习机可以自动监督用户的某些学习活动(比如背课文)，同时也增 加了学习机的趣味性，减轻了家长监督孩子学习的负担。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明作详细描述。本实施例的用户视线估计方法包括不 同姿态的人脸检测和视线估计二个步骤。1不同姿态的人脸检测本实施例将人脸姿态分为2类正面姿态和非正面姿态，所谓正面姿态即用户正 视学习机屏幕，其面部朝向与学习机屏幕直接相对，且二者之间不发生相对倾斜的姿态，而 非正面姿态则是一切其他的情况。采用PaulViola和Michael Jones的方法检测由学习机 上的成像设备捕获的图像中的不同姿态的人脸信息。2视线估计本发明实施例巧妙的利用用户的人脸姿态来估计该用户的视线。具体为若检测 到正面姿态的人脸则认为用户双眼此刻为正视学习机；若检测到非正面姿态的人脸则认为 用户双眼此刻没有正视学习机。3用户学习活动的监督本发明要求学习机用户在进行某些需要人监督但身边暂时又无人监督的学习活 动时双眼必须正视学习机(眼睛睁开或者闭上都无关紧要)，而只要用户双眼在进行该项 学习活动的过程中没有正视学习机则认为该用户存在作弊的可能，并做出相应的处理，从 而实现让学习机来自动监督用户的某些学习活动。具体监督规则如下①自用户启动学习机自动监督这项功能进行学习活动直至该学习活动结束，学习 机系统始终认为该用户正视学习机，则判定其不存在作弊行为，学习成绩根据用户实际学 习情况而定；②自用户启动学习机自动监督这项功能进行学习活动直至该学习活动结束，学习 机系统检测到该用户在完成该项学习活动的整个过程中，没有正视学习机的状态的累计时 间占据正视学习机的状态的累计时间的10%左右，则认为该用户可能存在轻微的作弊行 为，系统发出提示警告，学习机系统记录该用户此次学习过程中可能存在的作弊行为，学习 成绩将因为轻微的作弊而降低；
③自用户启动学习机自动监督这项功能进行学习活动直至该学习活动结束，学习 机系统检测到该用户在完成该项学习活动的整个过程中，没有正视学习机的状态的累计时 间占据正视学习机的状态的累计时间的比例大于20% 了，则认为该用户可能存在较为严重 的作弊行为，学习机系统发出提示信息要求该用户重新进行该学习活动，同时取消本次学 习成绩，并记录作弊行为；以上三条规则是针对用户在学习活动结束之后系统给出的评判结果，在用户进行 无人监督的学习活动过程中，学习机自动监督的规则为④在用户启动学习机自动监督这项功能进行学习活动的过程中，学习机系统检测 到该用户正视学习机和没有正视学习机的状态交替出现，且前者与后者累计时间之比小于 阈值c(比如取10)，则认为该用户可能存在较为严重的作弊行为，发出提示信息，并要求该 用户重新开始进行该项学习活动，同时取消本次学习成绩，并记录作弊行为；⑤在用户启动学习机自动监督这项功能进行学习活动的过程中，学习机系统检测 到该用户在正视学习机的状态中偶尔夹杂有没有正视学习机的状态，且前者与后者累计时 间之比大于阈值C，则认为该用户可能存在轻微的作弊行为，发出提示信息，并降低该用户 本次学习成绩。
权利要求
一种监督学习机用户学习活动的方法，通过检测学习机用户的人脸姿态来估计其视线，从而判断其是否作弊，以实现对学习机用户学习活动的自动监督，该方法具体包括如下步骤(1)人脸姿态检测利用学习机上的摄像头捕获的人脸信息检测出所述人脸姿态，所述人脸姿态包括正面姿态和非正面姿态；(2)视线估计若检测到人脸姿态为正面姿态，则认为用户视线为正视学习机，若检测到的人脸姿态为非正面姿态，则认为用户视线为没有正视学习机。(3)用户学习活动的监督在学习机用户的整个学习活动中，若用户的视线始终为正视学习机，则表示用户不存在作弊行为；若用户的视线中没有正视学习机的状态的累计时间占据正视学习机的状态的累计时间达到阈值A，则认为该用户可能存在轻微的作弊行为；若用户的视线中没有正视学习机的状态的累计时间占据正视学习机的状态的累计时间达到阈值B，则认为该用户可能存在严重的作弊行为。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的阈值A为10%，所述的阈值B为 20%。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，若学习机用户正视学习机的状态和没 有正视学习机的状态交替出现，且前者与后者累计时间之比小于阈值C，则认为该用户可能 存在较为严重的作弊行为，若两种状态的累计时间之比大于阈值C，则认为该用户可能存在 轻微的作弊行为。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的阈值C为10。
5.根据权利要求1-4之一所述的方法，其特征在于，对于可能存在轻微的作弊行为的 情况，学习机系统发出警告提示，并降低学习成绩；对于可能存在严重的作弊行为的情况， 学习机系统发出语音提示信息要求该用户重新进行本学习活动，同时取消本次学习成绩， 并记录作弊行为。
全文摘要
本发明提出了一种利用学习机用的人脸姿态辅助估计其视线的方法，并借此方法实现了让学习机自动监督用户的某些学习活动的目的。具体为要求学习机用户在进行需要别人监督但身边又无人监督的学习活动时，用户双眼必须正视学习机，学习机系统针对该用户在学习过程中的视线判断其是否存在作弊行为，并做出相应的处理。该项技术一方面增强了学习机的趣味性，另一方面也消除了大多数家长苦于没有时间监督孩子学习的烦恼。
文档编号G09B5/06GK101908139SQ201010226010
公开日2010年12月8日 申请日期2010年7月15日 优先权日2010年7月15日
发明者刘乐元, 桑农, 王海, 陈景东, 高常鑫, 黄朝露, 黄玄姑 申请人:华中科技大学