一种基于机器人的课堂秩序维护方法、设备及介质技术

本申请公开了一种基于机器人的课堂秩序维护方法、设备及介质，用以解决现有的机器人无法采取相应措施维护课堂秩序的技术问题。方法包括：学生终端基于学生的签到行为获取第一学生图像，并通过内置的人脸识别模块确定学生鼻子的第一位置为中心点，建立第一矩阵；学生终端基于内置的红外追踪模块，获取学生上课过程中的第二学生图像，以确定学生鼻子的第二位置为中心点建立第二矩阵；机器人计算第一矩阵与第二矩阵之间的相似度，以确定上课过程中的学生姿态对应的学生姿态决策树的姿态分支；机器人根据教师终端预设的不同教学环节对应的学生姿态规范，确定姿态分支对应的学生姿态是否违反课堂秩序。通过上述方法提高机器人判断学生动作的精确度。学生动作的精确度。学生动作的精确度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于机器人的课堂秩序维护方法、设备及介质


[0001]本申请涉及智能机器人
，尤其涉及一种基于机器人的课堂秩序维护方法、设备及介质。

技术介绍

[0002]随着互联网通讯、大数据和人工智能技术的不断发展，计算机视觉、计算机人脸识别、深度学习以及认证智能神经网络等技术都有了重大突破。其中，教育领域应用以上技术衍生出来的AI教育、智能教育机器人等相关产品，大大提高了学生的学习兴趣，提高了学生学习效率。
[0003]但是，青少年的自制力和注意力往往比较差，容易被外界的声音或突发事件所影响，使用AI教育、智能教育机器人等相关产品，有时会做出违反课堂秩序的行为。并且，现有的机器人在参与教学的过程中，无法采取相应的措施维护课堂秩序。

技术实现思路

[0004]本申请实施例提供了一种基于机器人的课堂秩序维护方法、设备及介质，用以解决现有的机器人参与教学时，无法根据学生的动作确定学生是否违反课堂秩序，从而无法采取相应的措施维护课堂秩序的技术问题。
[0005]一方面，本申请实施例提供了一种基于机器人的课堂秩序维护方法，包括：学生终端基于学生的签到行为，获取第一学生图像，并通过内置的人脸识别模块在所述第一学生图像中确定学生鼻子的第一位置；所述学生终端以所述学生鼻子的第一位置为中心点，建立第一矩阵；其中，所述第一矩阵所在的立体平面与地面垂直，且所述第一矩阵中的数据为所述第一学生图像对应的像素值；所述学生终端基于内置的红外追踪模块，获取学生在上课过程中对应的第二学生图像，进而基于所述第二学生图像确定所述学生鼻子的第二位置，并以所述学生鼻子的第二位置为中心点建立第二矩阵；其中，所述第二矩阵所在的立体平面为学生面部所在的立体平面，且所述第二矩阵中的数据为所述第二学生图像对应的像素值；机器人接收所述学生终端发送的所述第一矩阵与所述第二矩阵，并计算所述第一矩阵与所述第二矩阵之间的相似度，以确定上课过程中的学生姿态对应的学生姿态决策树的姿态分支；其中，所述相似度是根据矩阵中数据的变化而确定的，所述学生姿态决策树是基于所述学生终端中预置的学生姿态图库生成的；所述机器人根据教师终端预先设定的不同教学环节对应的学生姿态规范，确定所述姿态分支对应的学生姿态是否违反课堂秩序。
[0006]在本申请的一种实现方式中，所述学生终端对应的学生课桌上的支架具有唯一标识符；在学生终端基于学生的签到行为，获取第一学生图像之前，还包括：所述学生终端基于学生的签到行为，通过内置的信息获取模块，扫描所述支架上的唯一标识符，以确定所述学生终端对应的学生位置信息；在机器人接收所述学生终端发送的所述第一矩阵与所述第二矩阵之后，还包括：所述机器人根据所述学生终端对应的学生位置信息以及所述第二矩阵所在的立体平面与所述第一矩阵所在的立体平面之间的距离，确定所述学生终端对应的
学生是否离开所述学生终端对应的学生课桌。
[0007]在本申请的一种实现方式中，在学生终端基于学生的签到行为，获取第一学生图像之前，还包括：所述教师终端接收可调节摄像头发送的学生姿态；其中，所述可调节摄像头基于预设的布置规律设置在教室对角位置；所述教师终端在识别到所述学生姿态为预设的危险动作时，控制所述可调节摄像头对所述学生姿态进行监控，并向所述教师终端对应的教师进行报警。
[0008]在本申请的一种实现方式中，在机器人接收所述学生终端发送的所述第一矩阵与所述第二矩阵，并计算所述第一矩阵与所述第二矩阵之间的相似度，以确定上课过程中的学生姿态对应的学生姿态决策树的姿态分支之前，还包括：所述学生终端基于所述学生姿态图库中包含的若干学生图像，确定出所述若干学生图像对应的若干学生姿态，并分别建立所述若干学生姿态对应的第三矩阵；所述学生终端通过深度学习算法，分别确定所述若干学生姿态对应的学生低头的角度，以及所述若干学生姿态对应的第三矩阵相对于所述第一矩阵的变化情况；所述学生终端根据所述若干学生姿态对应的学生低头的角度，以及所述第三矩阵相对于所述第一矩阵的变化情况，确定所述若干学生姿态对应的运动幅度，并确定学生姿态决策树的若干姿态分支，以生成所述学生姿态决策树。
[0009]在本申请的一种实现方式中，机器人接收所述学生终端发送的所述第一矩阵与所述第二矩阵，并计算所述第一矩阵与所述第二矩阵之间的相似度，以确定上课过程中的学生姿态对应的学生姿态决策树的姿态分支，具体包括：所述机器人将所述第一矩阵对应图像的中心点与所述第二矩阵对应图像的中心点连线，以根据所述连线与所述第一矩阵所在的立体平面之间的夹角，确定所述学生低头的角度，以及根据所述第一矩阵所在的立体平面与所述第二矩阵所在的立体平面之间的夹角，确定所述第二矩阵相对于所述第一矩阵的变化情况；所述机器人将所述学生低头的角度与所述学生姿态决策树的姿态分支对应的学生低头的角度进行对比；以及将所述第二矩阵相对于所述第一矩阵的变化情况，与第三矩阵相对于所述第一矩阵的变化情况进行对比，以确定出上课过程中的学生姿态对应的学生姿态决策树的姿态分支。
[0010]在本申请的一种实现方式中，在确定出上课过程中的学生姿态对应的学生姿态决策树的姿态分支之后，还包括：所述机器人基于所述学生姿态决策树，确定出所述学生姿态中信息熵的确定性元素，并将所述学生姿态中信息熵的确定性元素与所述姿态分支对应的学生姿态进行对比，得到对比结果；在所述对比结果大于预设百分比的情况下，所述机器人确定所述学生姿态为所述姿态分支对应的学生姿态。
[0011]在本申请的一种实现方式中，在所述机器人确定所述学生姿态为所述姿态分支对应的学生姿态之后，还包括：在确定所述学生姿态为举手的情况下，所述机器人通过所述学生终端中内置的语音识别模块，识别所述学生终端对应学生发言中的关键词，以确定所述举手为参与课堂互动；所述机器人统计所述学生参与课堂互动的次数，以确定所述学生是否积极参与课堂互动。
[0012]在本申请的一种实现方式中，所述机器人根据教师终端预先设定的不同教学环节对应的学生姿态规范，确定所述姿态分支对应的学生姿态是否违反课堂秩序，具体包括：所述机器人获取教师终端上传的课程信息，并通过POI技术对所述课程信息中的待上课教案进行解析，得到解析结果；所述机器人根据所述解析结果，确定出所述教师终端预先设定的
不同教学环节的对应学生姿态规范，并将所述学生姿态与当前教学环节的对应学生姿态规范进行对比，确定所述姿态分支对应的学生姿态是否违反课堂秩序。
[0013]另一方面，本申请实施例还提供了一种基于机器人的课堂秩序维护设备，设备包括：至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够：学生终端基于学生的签到行为，获取第一学生图像，并通过内置的人脸识别模块在所述第一学生图像中确定学生鼻子的第一位置；所述学生终端以所述学生鼻子的第一位置为中心点，建立第一矩阵；其中，所述第一矩阵所在的立体平面与地面垂直，且所述第一矩阵中的数据为所述第一学生图像本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于机器人的课堂秩序维护方法，其特征在于，所述方法包括：学生终端基于学生的签到行为，获取第一学生图像，并通过内置的人脸识别模块在所述第一学生图像中确定学生鼻子的第一位置；所述学生终端以所述学生鼻子的第一位置为中心点，建立第一矩阵；其中，所述第一矩阵所在的立体平面与地面垂直，且所述第一矩阵中的数据为所述第一学生图像对应的像素值；所述学生终端基于内置的红外追踪模块，获取学生在上课过程中对应的第二学生图像，进而基于所述第二学生图像确定所述学生鼻子的第二位置，并以所述学生鼻子的第二位置为中心点建立第二矩阵；其中，所述第二矩阵所在的立体平面为学生面部所在的立体平面，且所述第二矩阵中的数据为所述第二学生图像对应的像素值；机器人接收所述学生终端发送的所述第一矩阵与所述第二矩阵，并计算所述第一矩阵与所述第二矩阵之间的相似度，以确定上课过程中的学生姿态对应的学生姿态决策树的姿态分支；其中，所述相似度是根据矩阵中数据的变化而确定的，所述学生姿态决策树是基于所述学生终端中预置的学生姿态图库生成的；所述机器人根据教师终端预先设定的不同教学环节对应的学生姿态规范，确定所述姿态分支对应的学生姿态是否违反课堂秩序。2.根据权利要求1所述的一种基于机器人的课堂秩序维护方法，其特征在于，所述学生终端对应的学生课桌上的支架具有唯一标识符；在学生终端基于学生的签到行为，获取第一学生图像之前，所述方法还包括：所述学生终端基于学生的签到行为，通过内置的信息获取模块，扫描所述支架上的唯一标识符，以确定所述学生终端对应的学生位置信息；在机器人接收所述学生终端发送的所述第一矩阵与所述第二矩阵之后，所述方法还包括：所述机器人根据所述学生终端对应的学生位置信息以及所述第二矩阵所在的立体平面与所述第一矩阵所在的立体平面之间的距离，确定所述学生终端对应的学生是否离开所述学生终端对应的学生课桌。3.根据权利要求1所述的一种基于机器人的课堂秩序维护方法，其特征在于，在学生终端基于学生的签到行为，获取第一学生图像之前，所述方法还包括：所述教师终端接收可调节摄像头发送的学生姿态；其中，所述可调节摄像头基于预设的布置规律设置在教室对角位置；所述教师终端在识别到所述学生姿态为预设的危险动作时，控制所述可调节摄像头对所述学生姿态进行监控，并向所述教师终端对应的教师进行报警。4.根据权利要求1所述的一种基于机器人的课堂秩序维护方法，其特征在于，在机器人接收所述学生终端发送的所述第一矩阵与所述第二矩阵，并计算所述第一矩阵与所述第二矩阵之间的相似度，以确定上课过程中的学生姿态对应的学生姿态决策树的姿态分支之前，所述方法还包括：所述学生终端基于所述学生姿态图库中包含的若干学生图像，确定出所述若干学生图像对应的若干学生姿态，并分别建立所述若干学生姿态对应的第三矩阵；所述学生终端通过深度学习算法，分别确定所述若干学生姿态对应的学生低头的角
度，以及所述若干学生姿态对应的第三矩阵相对于所述第一矩阵的变化情况；所述学生终端根据所述若干学生姿态对应的学生低头的角度，以及所述第三矩阵相对于所述第一矩阵的变化情况，确定所述若干学生姿态对应的运动幅度，并确定学生姿态决策树的若干姿态分支，以生成所述学生姿态决策树。5.根据权利要求4所述的一种基于机器人的课堂秩序维护方法，其特征在于，机器人接收所述学生终端发送的所述第一矩阵与所述第二矩阵，并计算所述第一矩阵与所述第二矩阵之间的相似度，以确定上课过程中的学生姿态对应的学生姿态决策树的姿态分支，具体包括：所述机器人将所述第一矩阵对应图像的中心点与所述第二矩阵对应图像的中心点连线，以根据所述连线与所述第一矩阵所在的立体平面之间的夹角，确定所述学生低头的角度，以及根据所述第一矩阵所在的立体平面与所述第二矩阵所在的立体平面之间的夹角，确定所述第二矩阵相对于所述第一矩阵的变化情况；所述机器人将所述学生低头的角度与所述学生姿态决策树的姿态分支对应的学生低头的角度进行对比；以及将所述第二矩阵相对于所述第一矩阵的变化情况，与第三矩阵相对于所述第一矩阵的变化情况进行对比，以确定出上课过程中的学生姿态对应的学生姿态决策树的姿态分支。6.根据权利要求5所述的一种基于机器人的课堂秩序维护方...

【专利技术属性】
技术研发人员：李庆民，崔乃成，郭长龙，
申请(专利权)人：创泽智能机器人集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：