一种基于英语口语考试的多维度评估系统

1.本发明属于教育自动化技术领域，尤其涉及一种基于英语口语考试的多维度评估系统。


背景技术：

2.目前，英语教学是指对于英语是或者不是第一语言的人进行教授英语的过程。英语教学涉及多种专业理论知识，包括语言学、第二语言习得、词汇学、句法学、文体学、语料库理论、认知心理学等内容。英语教学是一个循序渐进的过程，无论是对于英语是或者不是第一语言的人来说，英语学习在全球化快速发展的今天都是至关重要的。
3.而英语口语考试是评价英语教学效果的重要环节，虽然现有技术具备进行英语口语评估的方法或技术，但是要么是利用人工进行评估，主观影响大；要么是采用单一的发音指标进行评估，评估不全面且不准确。
4.通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有的英语口语考试评估系统或方法评估标准单一，评估不全面，人为主观影响强，且评估结果不准确，评估效率低。


技术实现要素：

5.针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于英语口语考试的多维度评估系统。
6.本发明是这样实现的，一种基于英语口语考试的多维度评估系统，所述基于英语口语考试的多维度评估系统包括：
7.图像特征提取模块，与中央控制模块连接，用于基于预处理后的用户面部图像进行口型特征以及面部特征的提取；
8.声音特征提取模块，与中央控制模块连接，用于基于预处理后的语音数据进行用户的发音特征提取；
9.内容提取模块，与中央控制模块连接，用于基于预处理后的语音数据进行文本转换得到用户考试答题文本数据；
10.评价模块，与中央控制模块连接，用于基于语音数据、图像特征提取结果、声音特征提取结果以及内容提取结果从口型标准度、发音标准度、内容相关度、语法准确度以及状态层面多维度进行本次英语口语考试评价；
11.权重确定模块，与中央控制模块连接，用于确定口型标准度、发音标准度、内容相关度、语法准确度以及状态各维度在整体英语口语考试评估中所占的权重；
12.综合评估模块，与中央控制模块连接，用于基于本次英语口语考试各维度评价结果结合各维度所占权重进行英语口语考试的综合评估，并输出综合评估结果。
13.进一步，所述基于英语口语考试的多维度评估系统还包括：
14.信息采集模块，与中央控制模块连接，用于采集当前进行英语考试的用户的身份信息；
15.考试过程数据采集模块，与中央控制模块连接，用于采集用户英语口语口试过程的相关数据；
16.身份验证模块，与中央控制模块连接，用于基于采集的用户面部图像、用户身份信息进行用户身份验证；
17.中央控制模块，与信息采集模块、考试过程数据采集模块、身份验证模块、图像预处理模块、语音预处理模块、图像特征提取模块、声音特征提取模块、内容提取模块、评价模块、权重确定模块、综合评估模块以及显示模块连接，用于利用单片机或控制器控制各个模块正常工作；
18.图像预处理模块，与中央控制模块连接，用于对采集的考试过程中的图像数据进行预处理；
19.语音预处理模块，与中央控制模块连接，用于对采集的考试过程中的语音数据进行预处理；
20.显示模块，与中央控制模块连接，用于利用显示器显示用户本次英语口语考试各维度的评价结果以及综合评估结果。
21.进一步，所述考试过程数据采集模块包括：
22.图像采集单元，用于利用摄像设备采集用户英语口语考试过程中的面部图像；
23.语音采集单元，用于采集用户考试过程中的语音数据；
24.试题采集单元，用于采集用户的英语口试题目。
25.进一步，所述评价模块包括：
26.口型标准评价单元，用于基于提取的用户口型特征进行英语发音口型评价；
27.发音标准评价单元，用于基于提取的发音特征进行英语发音评价；
28.内容相关度评价单元，用于基于转换得到用户考试答题文本数据与获取的口语考试题目进行内容相关度评价；
29.语法准确度评价单元，用于基于转换得到用户考试答题文本数据判断用户英语口语考试中是否存在语法错误；
30.状态评价单元，用于基于提取的用户面部图像特征进行用户考试过程的整体状态评价。
31.进一步，所述评价模块基于语音数据以及图像特征提取结果从状态层面进行本次英语口语考试评价包括：
32.首先，获取用户的面部图像特征提取结果，并将所述用户的面部图像特征提取结果输入预先构建的基于神经网络的面部情绪识别模型中，得到基于面部图像的情绪识别结果；
33.其次，获取预处理后的用户英语口语考试语音数据，通过对所述预处理后的用户英语口语考试语音数据进行分析得到基于声音数据的考试情绪识别结果；
34.最后，基于所述基于面部图像的情绪识别结果与所述基于声音数据的考试情绪识别结果得到本次英语口语考试状态层面的评价结果。
35.进一步，所述通过对所述预处理后的用户英语口语考试语音数据进行分析得到基于声音数据的考试情绪识别结果包括：
36.首先，将所述预处理后的用户英语口语考试语音数据与数据库中存储的对应用户
的日常语音进行对比，得到基于声音的第一情绪识别结果；
37.其次，提取所述预处理后的用户英语口语考试语音数据中的参数，分析所述参数出现的次数得到基于声音的第二情绪识别结果；
38.最好，综合所述基于声音的第一情绪识别结果与所述基于声音的第二情绪识别结果得到基于声音数据的考试情绪识别结果。
39.进一步，所述参数包括：颤音次数，颤音时长。
40.本发明的另一目的在于提供一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器实现所述基于英语口语考试的多维度评估系统。
41.本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器实现所述基于英语口语考试的多维度评估系统。
42.本发明的另一目的在于提供一种信息数据处理终端，所述信息数据处理终端用于实现所述基于英语口语考试的多维度评估系统。
43.结合上述的技术方案和解决的技术问题，请从以下几方面分析本发明所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：
44.第一、针对上述现有技术存在的技术问题以及解决该问题的难度，紧密结合本发明的所要保护的技术方案以及研发过程中结果和数据等，详细、深刻地分析本发明技术方案如何解决的技术问题，解决问题之后带来的一些具备创造性的技术效果。具体描述如下：
45.本发明从口型标准度、发音标准度、内容相关度、语法准确度以及状态层面五个维度全面的进行英语口语考试的评估，评估结果全面且准确；同时自动化的数据采集、处理与分析能够保证评估的客观性、可靠性；同时输出五个维度的评价分数，能够有助于用户详细掌握自身情况，更加有利于下一阶段的针对性训练与学习。
46.第二，把技术方案看做一个整体或者从产品的角度，本发明所要保护的技术方案具备的技术效果和优点，具体描述如下：
附图说明
47.图1是本发明实施例提供的基于英语口语考试的多维度评估系统结构示意图；
48.图2是本发明实施例提供的考试过程数据采集模块结构示意图；
49.图3是本发明实施例提供的评价模块结构示意图；
50.图中：1、信息采集模块；2、考试过程数据采集模块；3、身份验证模块；4、中央控制模块；5、图像预处理模块；6、语音预处理模块；7、图像特征提取模块；8、声音特征提取模块；9、内容提取模块；10、评价模块；11、权重确定模块；12、综合评估模块；13、显示模块；21、图像采集单元；22、语音采集单元；23、试题采集单元；101、口型标准评价单元；102、发音标准评价单元；103、内容相关度评价单元；104、语法准确度评价单元；105、状态评价单元。
具体实施方式
51.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于
限定本发明。
52.一、解释说明实施例。为了使本领域技术人员充分了解本发明如何具体实现，该部分是对权利要求技术方案进行展开说明的解释说明实施例。
53.如图1所示，本发明实施例提供的基于英语口语考试的多维度评估系统包括：
54.信息采集模块1，与中央控制模块4连接，用于采集当前进行英语考试的用户的身份信息；
55.考试过程数据采集模块2，与中央控制模块4连接，用于采集用户英语口语口试过程的相关数据；
56.身份验证模块3，与中央控制模块4连接，用于基于采集的用户面部图像、用户身份信息进行用户身份验证；
57.中央控制模块4，与信息采集模块1、考试过程数据采集模块2、身份验证模块3、图像预处理模块5、语音预处理模块6、图像特征提取模块7、声音特征提取模块8、内容提取模块9、评价模块10、权重确定模块11、综合评估模块12以及显示模块13连接，用于利用单片机或控制器控制各个模块正常工作；
58.图像预处理模块5，与中央控制模块4连接，用于对采集的考试过程中的图像数据进行预处理；
59.语音预处理模块6，与中央控制模块4连接，用于对采集的考试过程中的语音数据进行预处理；
60.图像特征提取模块7，与中央控制模块4连接，用于基于预处理后的用户面部图像进行口型特征以及面部特征的提取；
61.声音特征提取模块8，与中央控制模块4连接，用于基于预处理后的语音数据进行用户的发音特征提取；
62.内容提取模块9，与中央控制模块4连接，用于基于预处理后的语音数据进行文本转换得到用户考试答题文本数据；
63.评价模块10，与中央控制模块4连接，用于基于语音数据、图像特征提取结果、声音特征提取结果以及内容提取结果从口型标准度、发音标准度、内容相关度、语法准确度以及状态层面多维度进行本次英语口语考试评价；
64.权重确定模块11，与中央控制模块4连接，用于确定口型标准度、发音标准度、内容相关度、语法准确度以及状态各维度在整体英语口语考试评估中所占的权重；
65.综合评估模块12，与中央控制模块4连接，用于基于本次英语口语考试各维度评价结果结合各维度所占权重进行英语口语考试的综合评估，并输出综合评估结果；
66.显示模块13，与中央控制模块4连接，用于利用显示器显示用户本次英语口语考试各维度的评价结果以及综合评估结果。
67.如图2所示，本发明实施例提供的考试过程数据采集模块2包括：
68.图像采集单元21，用于利用摄像设备采集用户英语口语考试过程中的面部图像；
69.语音采集单元22，用于采集用户考试过程中的语音数据；
70.试题采集单元23，用于采集用户的英语口试题目。
71.如图3所示，本发明实施例提供的评价模块10包括：
72.口型标准评价单元101，用于基于提取的用户口型特征进行英语发音口型评价；
73.发音标准评价单元102，用于基于提取的发音特征进行英语发音评价；
74.内容相关度评价单元103，用于基于转换得到用户考试答题文本数据与获取的口语考试题目进行内容相关度评价；
75.语法准确度评价单元104，用于基于转换得到用户考试答题文本数据判断用户英语口语考试中是否存在语法错误；
76.状态评价单元105，用于基于提取的用户面部图像特征进行用户考试过程的整体状态评价。
77.本发明实施例提供的评价模块基于语音数据以及图像特征提取结果从状态层面进行本次英语口语考试评价包括：
78.首先，获取用户的面部图像特征提取结果，并将所述用户的面部图像特征提取结果输入预先构建的基于神经网络的面部情绪识别模型中，得到基于面部图像的情绪识别结果；
79.其次，获取预处理后的用户英语口语考试语音数据，通过对所述预处理后的用户英语口语考试语音数据进行分析得到基于声音数据的考试情绪识别结果；
80.最后，基于所述基于面部图像的情绪识别结果与所述基于声音数据的考试情绪识别结果得到本次英语口语考试状态层面的评价结果。
81.本发明实施例提供的通过对所述预处理后的用户英语口语考试语音数据进行分析得到基于声音数据的考试情绪识别结果包括：
82.首先，将所述预处理后的用户英语口语考试语音数据与数据库中存储的对应用户的日常语音进行对比，得到基于声音的第一情绪识别结果；
83.其次，提取所述预处理后的用户英语口语考试语音数据中的参数，分析所述参数出现的次数得到基于声音的第二情绪识别结果；
84.最好，综合所述基于声音的第一情绪识别结果与所述基于声音的第二情绪识别结果得到基于声音数据的考试情绪识别结果。
85.本发明实施例提供的参数包括：颤音次数，颤音时长。
86.二、应用实施例。为了证明本发明的技术方案的创造性和技术价值，该部分是对权利要求技术方案进行具体产品上或相关技术上的应用的应用实施例。
87.本发明的应用实施例提供了一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器实现所述基于英语口语考试的多维度评估系统。
88.本发明的应用实施例提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器实现所述基于英语口语考试的多维度评估系统。
89.本发明的应用实施例提供了一种信息数据处理终端，所述信息数据处理终端用于实现所述基于英语口语考试的多维度评估系统。
90.应当注意，本发明的实施方式可以通过硬件、软件或者软件和硬件的结合来实现。硬件部分可以利用专用逻辑来实现；软件部分可以存储在存储器中，由适当的指令执行系统，例如微处理器或者专用设计硬件来执行。本领域的普通技术人员可以理解上述的设备和方法可以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中来实现，例如在诸如磁
盘、cd或dvd-rom的载体介质、诸如只读存储器(固件)的可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。本发明的设备及其模块可以由诸如超大规模集成电路或门阵列、诸如逻辑芯片、晶体管等的半导体、或者诸如现场可编程门阵列、可编程逻辑设备等的可编程硬件设备的硬件电路实现，也可以用由各种类型的处理器执行的软件实现，也可以由上述硬件电路和软件的结合例如固件来实现。
91.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。