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科技与创新┃
ScienceandTechnologyInnovation2022年第01期
20956835202201008803
文章编号：－（）－－
基于机器视觉的学生上课专注度精准分析系统
金威，李韶远，林明佳，王海政
（天津职业技术师范大学，天津300222）
摘要：认真听讲是学生在课堂学习知识的基本方法，要想学得好，首先就要提高听课的专注度。课堂
[1]
教学是整个教学过程的中心环节，而听课则是这一环节中的关键，提高学生的听课专注度，意义重大。
学生课堂专注度分析系统具体到个人，基于机器视觉智能分析系统拆分每个个体的行为和情绪，让教师
了解学生的课堂状态、活跃度、专注度等，帮助教师和家长从多个维度了解学生的学习情况，做更个性
化的教育。学生课堂专注度分析系统目前的营利方式主要是软硬件一体化的计算平台设备和基于云的数
[2]
据服务。基于机器视觉的学生上课专注度精准分析系统，以机器视觉算法为背景，通过高精度摄像头
对学生上课状况进行图像采集，再由使用Java搭建的云端服务器进行图像处理，使用各类视觉算法对
采集图像进行识别、处理与分析，再对各个学生的专注度进行评分，管理者可以通过客户端手机APP
对学生的听课状态进行实时查询与监控。
关键词：学生上课专注度；机器视觉；广域网远程服务器；APP客户端
G434；TP391.41ADOI：10.15913/ki.kjycx.2022.01.028
中图分类号：文献标志码：
1系统的总体设计2系统的硬件设计
专注度分析系统主要包括硬件、软件设计两个部系统的硬件部分由STM32嵌入式控制器、高清摄
分。硬件主控部分对摄像头图像的采集与图像数据流像头OV7670、ESP8266-12高速网络传输Wi-Fi模块
的网络传输、服务器与数据库的搭建与数据分析处理、组成。硬件电源由5V适配器进行供电，易安装于教
人脸检测与分析与卷积神经网络的模型判别、APP客室内。5V电源通过ASM1117-3.3V稳压芯片给STM32
户端的图像帧专注度分析结果的显示。硬件部分使用主控与Wi-Fi模块供电，OV7670摄像头的供电电压为
嵌入式控制器驱动高清摄像头进行图像获取，将每帧5V。外壳部分由3D打印材料按尺寸定制，整体设备
图像数据通过Wi-Fi模块绑定IP地址与端口号对接到尺寸在30cm×20cm左右。
[3]
云服务器中，进行数据实时上传。软件部分由服务器硬件部分的核心是STM32控制器，内部通过驱动
接收图像数据进行处理，并与神经网络中已训练好的OV7670摄像头采集当前的图像数据，将图像数据对接
模型进行卷积，得出图像内学生的专注度数据，并保高速串口，将图像数据流输出到串口，而串口部分连接
存到MySQL数据库内，再由基于安卓的客户端应用程的是Wi-Fi模块，该模块在开机后自动进行配置，根据
序，通过HTTP协议请求服务器，获取数据库中已处写入芯片的服务器地址，端口号等信息与服务器进行对
理好的专注度数据，进行分析与处理并显示在界面中。接，在完成初始化配置之后，再从串口中读取数据流，
客户端应用程序适用于Android操作系统的手机终端，将图像帧数据通过串口传输到Wi-Fi模块中，
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