一种基于人脸识别的智能作业管理系统及方法与流程

1.本发明涉及作业管理技术领域，尤其涉及一种基于人脸识别的智能作业管理系统及方法。


背景技术：

2.提升教学质量一直都是教培行业共同追求的目标，为达到这一目标，越来越多的学校和校外培训机构都会采取向学生增负的方式来提升学生的学习成绩，从而导致了学生作业负担过重的情况层出不穷，呈现出教育内卷严重，给老师、学生、家长三方都造成较大压力及焦虑。
3.随着“双减政策”的落地，“减轻学生过重学业负担”将作为中小学校的重要改革目标，如何在提升教学质量的前提下尽可能的减轻学生的学业负担、减轻家长负担，成为学校领导以及教师们首要思考的问题，所以，设计一种能够科学合理、个性化地布置作业，以及对作业结果进行分析评价的精准化教学方式是非常有必要的。


技术实现要素：

4.针对现有技术中的技术问题，本发明提供一种基于人脸识别的智能作业管理系统及方法。
5.本发明提供基于人脸识别的智能作业管理系统，包括：人脸数据采集模块、数据库模块、系统登录模块、业务管理模块、教学管理模块以及作业管理模块，其中，
6.人脸数据采集模块，与数据库模块、系统登录模块相连接；人脸数据采集模块用于对具备登录权限的人物进行多次人脸面部特征提取，获得多组目标人脸特征点数据；以及用于对想要登录的人物进行多次人脸面部特征提取，获得多组待匹配人脸特征点数据；
7.数据库模块，与人脸数据采集模块、系统登录模块相连接；数据库模块用于对目标人脸特征点数据进行存储；
8.系统登录模块，与人脸数据采集模块、数据库模块、业务管理模块、教学管理模块、作业管理模块相连接；系统登录模块用于将待匹配人脸特征点数据与目标人脸特征点数据进行匹配，并以匹配到的目标人脸特征点数据对应的人物身份进行系统登录；
9.业务管理模块，与系统登录模块、教学管理模块相连接；业务管理模块用于根据导入的教学案生成课前练习题库、课中练习题库、课后作业库，以及汇总教学案作为教学案资源；
10.教学管理模块，与系统登录模块、业务管理模块、作业管理模块相连接；教学管理模块用于按照作业布置指令以及课前练习题库、课中练习题库、课后作业库生成课前练习题、课中练习题以及课后作业题；以及，对作业反馈结果进行批改并对应生成作业完成情况报告；
11.作业管理模块，与系统登录模块、教学管理模块相连接；作业管理模块用于获取课前练习题、课中练习题以及课后作业题；以及，获取作业反馈结果；以及，获取作业完成情况
报告。
12.进一步的，系统登录模块用于将待匹配人脸特征点数据与目标人脸特征点数据进行匹配，并以匹配到的目标人脸特征点数据对应的人物身份进行系统登录，包括：
13.在多组待匹配人脸特征点数据中随机选取一组，并与每个人物的目标人脸特征点数据中的随机一组进行对比，查找出相似度大于第一预设值的对应人物的目标人脸特征点数据，
14.将多组待匹配人脸特征点数据与选出的每个人物的多个目标人脸特征点数据进行对比，查找出相似度大于第二预设值的对应人物的目标人脸特征点数据；
15.以该目标人脸特征点数据对应的人物身份进行系统登录。
16.进一步的，人脸数据采集模块，用于对具备登录权限的人物进行多次人脸面部特征提取，获得多组目标人脸特征点数据，包括：人脸数据采集模块获取图像采集指令后，每间隔第一设定时间采集一张目标人物面部图片，共采集预设张数的目标人物面部图片；从每张目标人物面部图片中提取字符串形式的目标人脸特征点数据；
17.人脸数据采集模块，用于对想要登录的人物进行多次人脸面部特征提取，获得多组待匹配人脸特征点数据，包括：人脸数据采集模块识别到人脸图像后，每间隔第二设定时间采集一张待匹配人物面部图片，共采集预设张数的待匹配人物面部图片；从每张待匹配人物面部图片中提取字符串形式的待匹配人脸特征点数据。
18.进一步的，教学管理模块按照作业布置指令以及课前练习题库、课中练习题库、课后作业库生成课前练习题、课中练习题以及课后作业题，包括：
19.采集学生在教学环节中的学习情况并进行分析，得出知识点掌握情况；
20.根据知识点掌握情况、作业布置指令在课前练习题库、课中练习题库、课后作业库中选取对应的习题资源；
21.根据预设的题卡作业模板以及对应的习题资源，生成课前练习题、课中练习题以及课后作业题。
22.进一步的，教学管理模块对作业反馈结果进行批改并对应生成作业完成情况报告，包括，
23.对作业反馈结果进行答题信息的采集，并将所采集的答题信息装载到预设的作业分析模型中；
24.通过作业分析模型对答题信息进行批改，得出每个学生的作业分数、错题信息、知识点掌握情况图谱。
25.进一步的，教学管理模块还用于对每个学生的错题信息进行汇总，生成错题本；以及根据每个学生的错题信息在课前练习题库、课中练习题库、课后作业库中选取专项练习题。
26.进一步的，还包括打印模块与扫描模块，打印模块、扫描模块均与作业管理模块相连接；
27.打印模块，用于获取打印指令，并对应打印课前练习题、课中练习题以及课后作业题；
28.扫描模块，用于获取扫描指令，并对课前练习题、课中练习题以及课后作业题的答题纸进行扫描，得到作业反馈结果。
29.进一步的，作业管理模块包括教师作业管理单元以及学生作业管理单元，其中，
30.教师作业管理单元用于获取课前练习题、课中练习题以及课后作业题；以及，将课前练习题、课中练习题以及课后作业题向不同目标群体分发；以及，获取不同目标群体的作业反馈结果；以及，获取不同目标群体作业完成情况报告。
31.学生作业管理单元用于获取对应目标群体的课前练习题、课中练习题以及课后作业题；以及，获取对应目标群体的作业反馈结果；以及，获取对应目标群体的作业完成情况报告。
32.进一步的，作业管理模块还包括家长作业管理单元，家长作业管理单元用于查看对应学生的课后作业题；以及，查看对应学生的作业完成情况报告。
33.本发明还包括一种基于人脸识别的智能作业管理方法，方法包括，
34.对具备登录权限的人物进行多次人脸面部特征提取，获得多组目标人脸特征点数据，并对目标人脸特征点数据进行存储；
35.对想要登录的人物进行多次人脸面部特征提取，获得多组待匹配人脸特征点数据；
36.将待匹配人脸特征点数据与目标人脸特征点数据进行匹配，并以匹配到的目标人脸特征点数据对应的人物身份进行系统登录；
37.采集学生在教学环节中的学习情况并进行分析，得出知识点掌握情况；
38.根据知识点掌握情况、作业布置指令以及课前练习题库、课中练习题库、课后作业库生成课前练习题、课中练习题以及课后作业题；课前练习题库、课中练习题库、课后作业库为根据导入的教学案生成；
39.获取课前练习题、课中练习题以及课后作业题的作业反馈结果；
40.对作业反馈结果进行批改并对应生成作业完成情况报告，作业完成情况报告包括每个学生的作业分数、错题信息、知识点掌握情况图谱。
41.本发明实施例的一种基于人脸识别的智能作业管理系统及方法，通过人脸数据采集模块和系统登录模块实现了对应人物身份的系统登录，利用数据特征分层对比的计算方法，相较于简单的轮巡对比具有时效高、机器性能利用率高等优点；业务管理模块、教学管理模块以及作业管理模块，实现了向学生们科学合理、个性化地布置作业，提高作业布置的准确性以及高效性，教学管理模块对作业结果进行分析评价，以实现精准化教学的目的。
附图说明
42.为了更清楚的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的介绍，显而易见的，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它附图。
43.图1为本发明实施例的一种基于人脸识别的智能作业管理系统的结构组成图(一)；
44.图2为本发明实施例的一种基于人脸识别的智能作业管理系统的结构组成图(二)；
45.图3为本发明实施例的一种基于人脸识别的智能作业管理系统的结构组成图
(三)；
46.图4为本发明实施例的一种基于人脸识别的智能作业管理系统的结构组成图(四)；
47.图5为本发明实施例的一种基于人脸识别的智能作业管理系统的结构组成图(五)；
48.图6为本发明实施例的一种基于人脸识别的智能作业管理方法的步骤流程图；
49.图7为本发明实施例的一种电子设备的结构组成图。
具体实施方式
50.下面将结合本发明中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。
51.如图1所示，本发明实施例的基于人脸识别的智能作业管理系统，包括：人脸数据采集模块101、数据库模块102、系统登录模块103、业务管理模块104、教学管理模块105以及作业管理模块106，其中，
52.人脸数据采集模块101，与数据库模块102、系统登录模块103相连接；人脸数据采集模块101用于对具备登录权限的人物进行多次人脸面部特征提取，获得多组目标人脸特征点数据；以及用于对想要登录的人物进行多次人脸面部特征提取，获得多组待匹配人脸特征点数据。具备登录权限的人物可包含教师、学生以及家长等。
53.数据库模块102，与人脸数据采集模块101、系统登录模块103相连接；数据库模块102用于对目标人脸特征点数据进行存储。优选的，数据库模块102将目标人脸特征点数据按照正态分布规则进行标注存储。
54.系统登录模块103，与人脸数据采集模块101、数据库模块102、业务管理模块104、教学管理模块105、作业管理模块106相连接；系统登录模块103用于将待匹配人脸特征点数据与目标人脸特征点数据进行匹配，并以匹配到的目标人脸特征点数据对应的人物身份进行系统登录。
55.业务管理模块104，与系统登录模块103、教学管理模块105相连接；业务管理模块104用于根据导入的教学案生成课前练习题库、课中练习题库、课后作业库，以及汇总教学案作为教学案资源。本实施例此处的教学案导入过程，可通过以下方式实现：针对纸质教学案文件，首先获取教学案相关内容的图片，再对图片进行内容识别，得出对应的目录、题目等，针对电子版的教学案文件，导入后直接识别相关的目录以及题目，得出对应的目录、题目等。
56.教学管理模块105，与系统登录模块103、业务管理模块104、作业管理模块106相连接；教学管理模块105用于按照作业布置指令以及课前练习题库、课中练习题库、课后作业库生成课前练习题、课中练习题以及课后作业题；以及，对作业反馈结果进行批改并对应生成作业完成情况报告；
57.作业管理模块106，与系统登录模块103、教学管理模块105相连接；作业管理模块106用于获取课前练习题、课中练习题以及课后作业题；以及，获取作业反馈结果；以及，获
取作业完成情况报告。
58.具体的，本发明实施例的系统登录模块103用于将待匹配人脸特征点数据与目标人脸特征点数据进行匹配，并以匹配到的目标人脸特征点数据对应的人物身份进行系统登录，包括：
59.在多组待匹配人脸特征点数据中随机选取一组，并与每个人物的目标人脸特征点数据中的随机一组进行对比，查找出相似度大于第一预设值的对应人物的目标人脸特征点数据；
60.将多组待匹配人脸特征点数据与选出的每个人物的多个目标人脸特征点数据进行对比，查找出相似度大于第二预设值的对应人物的目标人脸特征点数据；
61.以该目标人脸特征点数据对应的人物身份进行系统登录。
62.本实施例中的第一预设值和第二预设值的取值不做具体的限定，但基于本实施例这种分层对比的方式，第一预设值应小于第二预设值，例如，将第一预设值取值为0.6，或60％，将第二预设值取值为0.9，或90％。
63.本发明实施例中的人脸数据采集模块101，用于对具备登录权限的人物进行多次人脸面部特征提取，获得多组目标人脸特征点数据，包括：人脸数据采集模块101获取图像采集指令后，每间隔第一设定时间采集一张目标人物面部图片，共采集预设张数的目标人物面部图片；从每张目标人物面部图片中提取字符串形式的目标人脸特征点数据。例如共有100人，第一设定时间为1秒，预设张数为5张，则每5秒采集一个人的目标人物面部图片，每个人有5张目标人物面部图片，一共采集500张目标人物面部图片，提取目标人脸特征点数据共500组。
64.人脸数据采集模块101，用于对想要登录的人物进行多次人脸面部特征提取，获得多组待匹配人脸特征点数据，包括：人脸数据采集模块101识别到人脸图像后，每间隔第二设定时间采集一张待匹配人物面部图片，共采集预设张数的待匹配人物面部图片；从每张待匹配人物面部图片中提取字符串形式的待匹配人脸特征点数据。例如第二设定时间的取值为0.2秒，采集5张待匹配人物面部图片共需1秒的时间，从5张待匹配人物面部图片中提取5组待匹配人脸特征点数据。
65.结合以上实施示例，系统登录模块103的登录过程可如下所述：
66.首先从5组待匹配人脸特征点数据中随机选取一组，与每个人物的目标人脸特征点数据中的随机一组进行对比，该对比过程是1组数据与100组数据进行对比，计算次数为100次，查找出相似度大于60％的对应人物的目标人脸特征点数据(假设选出了10人的目标人脸特征点数据)；
67.将5组待匹配人脸特征点数据与选出的每个人物的5组目标人脸特征点数据进行对比，该对比过程是5组数据与10人的5组数据进行对比，计算次数为5*10*5＝250次，查找出相似度大于90％的对应人物的目标人脸特征点数据，然后以该目标人脸特征点数据对应的人物身份进行系统登录。
68.待匹配人脸特征点数据与目标人脸特征点数据对比的耗时以及准确度会因为数据量的大小、对比轮数、相似度、采集的人物面部图片质量有关，特别是人物面部图片的质量，会由于外界光线、图像采集的角度、采集设备的性能等产生或多或少的影响。
69.具体的，本发明实施例的教学管理模块105按照作业布置指令以及课前练习题库、
课中练习题库、课后作业库生成课前练习题、课中练习题以及课后作业题，包括：
70.采集学生在教学环节中的学习情况并进行分析，得出知识点掌握情况；
71.根据知识点掌握情况、作业布置指令在课前练习题库、课中练习题库、课后作业库中选取对应的习题资源；
72.根据预设的题卡作业模板以及对应的习题资源，生成课前练习题、课中练习题以及课后作业题。
73.具体的，教学管理模块105对作业反馈结果进行批改并对应生成作业完成情况报告，包括，
74.对作业反馈结果进行答题信息的采集，并将所采集的答题信息装载到预设的作业分析模型中；
75.通过作业分析模型对答题信息进行批改，得出每个学生的作业分数、错题信息、知识点掌握情况图谱。本实施例的作业完成情况报告包括每个学生的作业分数、错题信息、知识点掌握情况图谱等，教学管理模块105可将作业完成情况发送给作业管理模块106进行查看。
76.具体的，教学管理模块105还用于对每个学生的错题信息进行汇总，生成错题本；以及根据每个学生的错题信息在课前练习题库、课中练习题库、课后作业库中选取专项练习题。本实施例的教学管理模块105根据每个学生的错题信息进行资源推送、教学方法建议等。
77.根据教学管理模块105得出的作业完成情况报告，可以知道学生的薄弱知识点是什么，从而能够针对性的进行练习，通过对专项练习题的学习，进一步对薄弱点进行巩固，提交学生对知识的掌握程度，进而提高学习成绩。
78.具体的，如图2所示，本发明实施例在以上实施例的基础上还包括打印模块107与扫描模块108，打印模块107、扫描模块108均与作业管理模块106相连接；
79.打印模块107，用于获取打印指令，并对应打印课前练习题、课中练习题以及课后作业题；
80.扫描模块108，用于获取扫描指令，并对课前练习题、课中练习题以及课后作业题的答题纸进行扫描，得到作业反馈结果。
81.具体的，如图3和图4所示，作业管理模块106包括教师作业管理单元1061以及学生作业管理单元1062，其中，
82.教师作业管理单元1061用于获取课前练习题、课中练习题以及课后作业题；以及，将课前练习题、课中练习题以及课后作业题向不同目标群体分发；以及，获取不同目标群体的作业反馈结果；以及，获取不同目标群体作业完成情况报告。
83.学生作业管理单元1062用于获取对应目标群体的课前练习题、课中练习题以及课后作业题；以及，获取对应目标群体的作业反馈结果；以及，获取对应目标群体的作业完成情况报告。
84.本实施例所说的目标群体可理解为一个班级的学生，或一个年级的学生，或成绩相近的一部分学生，或成绩较差的一部分学生，本实施例的目标群体可由本领域技术人员根据实际情况进行选定，此处并不做限定。教师作业管理单元1061能够获取不同群体的课前练习题、课中练习题以及课后作业题，而学生作业管理单元1062只能够回去所属目标群
体的课前练习题、课中练习题以及课后作业题，此处可理解为，若目标群体为一个班级，则属于该班级的学生在登录系统之后，仅能够回去该班级的课前练习题、课中练习题以及课后作业题，故本实施例的教师作业管理单元1061和学生作业管理单元1062具有不同的权限。在图3中，教师作业管理单元1061和学生作业管理单元1062与教学管理模块105相连接，分别用于获取对应权限的课前练习题、课中练习题以及课后作业题，以及获取对应目标群体的作业完成情况报告，例如前述实施例教学管理模块105生成的学生的作业分数、错题信息、知识点掌握情况图谱等。
85.在图4中，未示出教师作业管理单元1061和学生作业管理单元1062与教学管理模块105的连接关系，除了实现获取对应权限的课前练习题、课中练习题以及课后作业题，以及获取对应目标群体的作业完成情况报告的功能之外，教师作业管理单元1061和学生作业管理单元1062分别与打印模块107、扫描模块108相连接，分别用于打印前练习题、课中练习题以及课后作业题，以及对课前练习题、课中练习题以及课后作业题的答题纸进行扫描。
86.具体的，如图5所示，本发明实施例的作业管理模块106还包括家长作业管理单元1063，家长作业管理单元1063用于查看对应学生的课后作业题；以及，查看对应学生的作业完成情况报告。家长作业管理单元1063还能够结合前述实施例，获取教学管理模块105生成的错题本、专项练习题等。
87.本发明实施例的基于人脸识别的智能作业系统，通过服务器和客户端两个实体产品实现相关的功能，例如可通过摄像头实现目标人物面部图片的采集，再通过计算机得出目标人脸特征点数据，目标人脸特征点数据存储在服务器中，同时也可以根据所属学校的不同将对应的目标人脸特征点数据下发至客户端进行存储，以减少登录过程中的计算次数。也可采用具有摄像头结构的作业一体机，在登录阶段，拍摄待匹配人物面部图片，并提取待匹配人脸特征点数据，通过作业一体机的处理器，进行待匹配人脸特征点数据与目标人脸特征点数据的比对，最终实现对应用户或身份的登录。对于业务管理模块104与教学管理模块105的相关功能，可用过客户端进行操作实现。作业管理模块106中的教师作业管理单元1061和学生作业管理单元1062，可通过设置在学校公共区域的作业一体机来实现，该作业一体机具备用户登录、题目打印、答题纸扫描等功能，无论是教师还是学生，都在核定其身份之后成功登录系统，再进行相应的操作即可，而作业管理模块106中的家长作业管理单元1063，可通过手机app或微信小程序进行登录，并查看相关内容。对于相关指令的获取与生成，可根据客户端相连的鼠标、键盘或者触控屏实现指令输入。
88.本发明实施例的一种基于人脸识别的智能作业管理方法，如图6所示，方法包括，
89.步骤s101：对具备登录权限的人物进行多次人脸面部特征提取，获得多组目标人脸特征点数据，并对目标人脸特征点数据进行存储。
90.步骤s102：对想要登录的人物进行多次人脸面部特征提取，获得多组待匹配人脸特征点数据。
91.步骤s103：将待匹配人脸特征点数据与目标人脸特征点数据进行匹配，并以匹配到的目标人脸特征点数据对应的人物身份进行系统登录。
92.步骤s104：采集学生在教学环节中的学习情况并进行分析，得出知识点掌握情况。
93.步骤s105：根据知识点掌握情况、作业布置指令以及课前练习题库、课中练习题库、课后作业库生成课前练习题、课中练习题以及课后作业题；课前练习题库、课中练习题
库、课后作业库为根据导入的教学案生成。
94.步骤s106：获取课前练习题、课中练习题以及课后作业题的作业反馈结果。
95.步骤s107：对作业反馈结果进行批改并对应生成作业完成情况报告，作业完成情况报告包括每个学生的作业分数、错题信息、知识点掌握情况图谱。
96.以上步骤的实现可参考前述智能作业系统的实施例说明，此处不再赘述。
97.本发明还提供一种电子设备100，如图7所示，包括存储器101和处理器102，其中，存储器101，存储有计算机指令；处理器102，配置为运行计算机指令以使计算机设备执行上述实施例的基于人脸识别的智能作业管理方法。
98.本发明还提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时运行上述基于人脸识别的智能作业管理方法中的步骤。
99.本发明实施例的一种基于人脸识别的智能作业管理系统及方法，通过人脸数据采集模块和系统登录模块实现了对应人物身份的系统登录，利用数据特征分层对比的计算方法，相较于简单的轮巡对比具有时效高、机器性能利用率高等优点；业务管理模块、教学管理模块以及作业管理模块，实现了向学生们科学合理、个性化地布置作业，提高作业布置的准确性以及高效性，教学管理模块对作业结果进行分析评价，以实现精准化教学的目的。
100.以上借助具体实施例对本发明做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本发明的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本发明所保护的范围。