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解决方案AI课堂系统解决方案AI课堂系统解决方案 目录 第一章背景分析p 1 1.1理念背景 1 1.2政策分析p 1 1.3现状与需求 2 1.4总体目标 4 第二章方案总体思路 5 2.1设计原则 5 2.2设计依据 6 第三章方案总体设计 7 3.1总体架构 7 3.2亮点优势 8 3.2.1先进的AI Cloud技术框架 8 3.2.2领先的视频图像处理技术 8 3.2.3便捷的Poe供电模式 8 3.2.4无感式学生人脸点名 8 3.2.5精准地师生行为分析p 9 3.2.6丰富的场景业务应用 9 3.2.7高价值的业务数据 9 第四章系统详细设计 10 4.1学生人脸点名系统 10 4.1.1系统架构 10 4.1.2安装示意图 11 4.1.3设备组成 11 4.1.4功能亮点 13 4.2学生行为分析p 系统 14 4.2.1系统架构 14 4.2.2安装示意图 15 4.2.3设备组成 15 4.2.4功能亮点 17 4.3 2机位AI课堂系统 18 4.3.1系统架构 18 4.3.2安装示意图 19 4.3.3设备组成 20 4.3.4功能亮点 24 4.4 3机位AI课堂系统 26 4.4.1系统架构 26 4.4.2安装示意图 27 4.4.3设备组成 27 4.4.4功能亮点 32 第五章业务详细设计 35 5.1业务概述 35 5.2课堂考勤 35 5.2.1业务背景 35 5.2.2业务方案 36 5.3课堂督查 40 5.3.1业务背景 40 5.3.2应用功能 41 5.4资管理 43 5.4.1应用现状 43 5.4.2应用功能 44 5.5课堂分析p 51 5.5.1应用现状 51 5.5.2 AI分析p 维度 53 5.5.3课堂行为分析p 54 5.5.4课堂专注度分析p 56 5.6班牌发布 59 5.7信息查询 60 第六章成功案例 61 6.1上海杨浦高级中学 61 6.2济南市平阴县职业中等专业学校 61 6.3杭州第11中学 62 第七章项目配单 64 图片目录 图1.业务总体架构 7 图2.系统架构1 10 图3.安装示意图 11 图4.二代学生人脸抓拍机 11 图5.课堂人脸比对服务器 12 图6.系统架构2 14 图7.二代学生人脸抓拍机 15 图8.课堂人脸比对服务器 16 图9.系统架构3 19 图10.安装示意图 19 图11.K系列智能录播主机（poe） 20 图12.教师4K深眸摄像机（poe） 21 图13.二代学生人脸抓拍机 22 图14.抗回音拾音器 23 图15.录播触控键盘（无线接入） 23 图16.系统架构4 26 图17.K系列智能录播主机（poe） 28 图18.教师4K深眸摄像机（poe） 29 图19.学生4K深眸摄像机（poe） 30 图20.二代学生人脸抓拍机 31 图21.抗回音拾音器 32 图22.录播触控键盘（无线接入） 32 图23.考勤管理的重要性 36 图24.教师画面 37 图25.教师考勤记录 37 图26.学生画面 38 图27.人脸点名结果 38 图28.考勤分析p 报表 39 图29.巡查内容 40 图30.实时巡课示意图 41 图31.实时巡课评价示意图 42 图32.智能巡课 42 图33.巡课分析p 报表 43 图34.全校课程 44 图35.CS客户端 45 图36.BS端直播 45 图37.手机客户端直播 46 图38.课程点播 47 图39.校级优课评选 47 图40.评选课程列表 48 图41.评论打分 48 图42.评论打分 49 图43.个人中心 49 图44.视频编辑 50 图45.传统课堂 51 图46.AI课堂 52 图47.AI分析p 维度 53 图48.行为分析p 种类 54 图49.班级行为统计分析p 54 图50.班级行为对比分析p 55 图51.班级行为趋势分析p 55 图52.全校行为统计分析p 56 图53.学生专注度分析p 原理 57 图54.学生专注度指数对比图 57 图55.班级专注度对比图 58 图56.班级专注度趋势图 58 图57.成绩与专注度指数碰撞分析p 59 图58.电子班牌 59 图59.消息推送 60 图60.上海杨浦高级中学 61 图61.平阴县职业中等专业学校 61 图62.杭州第11中学 62 第 一 章 背景分析p 1.1 理念背景 因材施教是教学中一项重要的教学方法和教学原则，在教学中根据不同学生的认知水平、学习能力以及自身素质，教师选择适合每个学生特点的学习方法来有针对性的教学，发挥学生的长处，弥补学生的不足，激发学生学习的兴趣，树立学生学习的信心，从而促进学生全面发展。因材施教的教育理念最早出自论语·先进篇。 子路问：“闻斯行诸？” 子曰：“有父兄在，如之何其闻斯行之？” 冉有问：“闻斯行诸?” 子曰：“闻斯行之。” 公西华曰：“由也问，闻斯行诸？子曰，有父兄在；求也问闻斯行诸，子曰闻斯行之。赤也惑，敢问。” 子曰：“求也退，故进之；由也兼人，故退之。” 上文讲述的是孔子与其弟子的一段对话，孔子面对不同弟子提出的同一问题，根据他们不同的秉性和条件，给出了不同的答案，可见“因材施教”这一理念对于教师、家长、学校以及教育公平的实现都具有重要意义。 1.2 政策分析p 20_年8月29日中共中央政治局审议通过了关于深化考试招生制度改革的实施意见，意见中明确提出“增强高考与高中学习的关联度，考生总成绩由统一高考的语文、数学、外语3个科目成绩和高中学业水平考试3个科目成绩组成。保持统一高考的语文、数学、外语科目不变、分值不变，不分文理科，外语科目提供两次考试机会。计入总成绩的高中学业水平考试科目，由考生根据报考高校要求和自身特长，在思想政治、历史、地理、物理、化学、生物等科目中自主选择”。 20_年1月国务院印发的国家教育事业发展“十三五”规划为各学校校园信息化建设指明了方向，规划中明确指出“要遵循教书育人规律、遵循学生成长规律，以学生为主体，以教师为主导，创新育人模式，培育和践行社会核心价值观，不断提高学生思想水平、政治觉悟、道德品质、文化素养，让学生成为德才兼备、全面发展的人才；全力推动信息技术与教育教学深度融合。建设课程教学与应用服务有机结合的优质在线开放课程和资库，全面推进“优质资班班通”，鼓励教师利用信息技术提升教学水平、创新教学模式，利用翻转课堂、混合式教学等多种方式用好优质数字资。深入推进“网络学习空间人人通”，形成线上线下有机结合的网络化泛在学习新模式。引导学校与教师依托网络学习空间记录学生学习过程，进行教学综合分析p ，创新教学管理方式。鼓励学校利用大数据技术开展对教育教学活动和学生行为数据的收集、分析p 和反馈，为推动个性化学习和针对性教学提供支持。支持各级各类学校建设智慧校园，综合利用互联网、大数据、人工智能和虚拟现实技术探索未来教育教学新模式。鼓励高等学校基于互联网开展学历与非学历继续教育。” 20_年4月13日教育部印发的教育信息化2.0行动计划中明确指出“以人工智能、大数据、物联网等新兴技术为基础，依托各类智能设备及网络，积极开展智慧教育创新研究和示范，推动新技术支持下教育的模式变革和生态重构；构建智慧学习支持环境。加强智慧学习的理论研究与顶层设计，推进技术开发与实践应用，提高人才培养质量。大力推进智能教育，开展以学习者为中心的智能化教学支持环境建设，推动人工智能在教学、管理等方面的全流程应用，利用智能技术加快推动人才培养模式、教学方法改革，探索泛在、灵活、智能的教育教学新环境建设与应用模式。” 这一系列政策有效地促进了人工智能技术与课堂教学的结合，这种结合不再是单一系统的建设，而是具备环境全面感知、网络无缝互通、海量数据支撑、开放学习环境、师生个性服务等特征。 1.3 现状与需求 1) 走班考勤管理难 新高考改革的实施，使得不少学校开始实行走班制教学模式，这就打破了传统教学中学生、教师、教室相对固定的局限，学生可以根据自己的学历和兴趣，选择自身发展的层次班级上课，不同班级的教学内容和层次要求不同。要想使走班制更好的应用到教学当中，发挥其应有的作用，就需要有相关配套设施提供保障，尤其是考勤应用显得尤为重要。走班制班级的考勤与传统班级有很大不同，它所涉及的学生信息更复杂，统计考勤的难度更大。用户对考勤管理的及时性、高效性都提出了更高的要求，无感地、自动的的考勤管理方式呼之欲出。 2) 巡课督导实施难 传统的人工巡课方式大多凭经验、靠感觉、简单描述课堂教学情况，难以及时地发现课堂中出现的问题，并且巡课记录难以有效地进行整合分析p ，而且巡课员往往精力有限，难以兼顾到每一个教室。复用原有教室点位进行在线巡课应运而生，但是往往大多数学校还是采取人工“看视频”的方式；随着AI技术的不断发展，通过图像分析p 和行为识别技术对日常课堂教学中出现的违纪行为进行自动识别，并输出每一堂课的巡课记录报表，真正实现管理部门对每节课的教学质量的有效监管。 3) 教学质量缺乏量化分析p 手段 教学质量的高低关系到学校的生存和发展，主要体现在教师教学能力水平、学生吸收知识的效率。不同的老师间，由于学历水平、知识结构、历史经验之间存在巨大的差异，会导致其教学能力水平有高低之分；不同的学生间，由于天赋秉性、理解能力不同，知识转化吸收的效率也不尽相同。由于缺乏量化的分析p 手段，无法及时发现“教”与“学”过程中存在的问题，也就无法在这些问题点/弱项上进行改进提升，提高教学质量也就成为一句空话。运用最新的人脸识别、行为分析p 、大数据、视频结构化等技术进行教学课程的量化分析p 逐渐成为一大趋势。 4) 系统难以深度融合 课堂作为教学的主阵地，为了营造一种较为轻松活泼的学习氛围，教室内往往不能安装过多的教学设备，课堂中常用的录播系统、监控系统、巡课系统往往相互独立，无法进行深度融合，造成资的浪费。这就迫切要求设备能够复用，功能高度集成，实现“ALL IN ONE”的效果。 1.4 总体目标 以课堂为核心，聚焦人脸识别、行为分析p 、视频结构化、大数据技术与教学的深度融合。打通考勤、录播、教学分析p 等应用壁垒，实现人脸考勤管理、可视化巡课督导、视频资管理、伴随式课堂分析p 、精准消息推送等功能，满足教师、学生、家长和管理者等多角色的需求。 第 二 章 方案总体思路 2.1 设计原则 系统建设一般遵循如下几点原则： 1) 统一标准，资共享原则 系统的建设需要充分考虑相关信息系统与学校所在省、市教育信息资的共享，建立信息资共享机制，充分利用网络基础、业务系统和信息资，加强整合，促进互联互通，信息共享，使有限的资发挥最大的效益； 2) 开放性原则 系统建设需要对开发平台、数据库和运行环境进行统一考虑。校内的应用和资会越来越多，如果对各项应用缺乏有效的组织和管理，技术升级存在风险，那么系统维护的成本就会不断增加。 3) 无缝集成原则 在符合行业标准体系指导下，系统可以无缝集成学校已建和新建的业务应用系统，促进数据利用的最大化，最大程度融合数据交换集成、用户管理、统一身份认证、业务数据整合、信息资展示等功能，以标准、数据、应用、用户作为重点要素进行规划和建设。 4) 先进性原则 系统应该采用先进的技术和产品，使其在面对物联网技术迅速发展的挑战时，能够保持系统架构的领先性。采用先进技术和产品，可以适应大量数据和多媒体信息传输、处理、交换的需要。系统还应该采用先进的理念、先进的技术和先进的系统工程办法，建设一个可持续发展的，具有先进性、开放性的智慧的系统。 5) 系统安全性原则 在系统建设过程中，应该充分考虑系统的安全，如数据安全、网络安全、传输安全、管理安全等。系统的安全性主要包括硬件平台的安全性、感知网络通信系统安全性、操作系统安全性、数据库安全性、应用软件系统安全性等等。 2.2 设计依据 解决方案的设计主要依据国家政策、相关法律规章、国家和行业相关标准、相关研究成果等资料进行规划设计，具体如下： 1) 国家教育事业发展“十三五”规划 2) 国家中长期教育改革和发展规划纲要（20212021年） 3) 教育部办公厅关于开展20_-20_年度“一师一优课、一课一名师”活动的通知 4) 教学视听设备及系统维护与操作的安全要求 GB12641-20_7 5) 民用闭路监视电视系统工程技术规范 GB50198-1994 6) 建筑物电子信息系统防雷技术规范 GB50343-20_4 7) 智能建筑工程质量验收规范 GB50339-20_3 8) 演播室数字电视编码参数规范 GB/T 14857-1993 9) 音频、视频及类似电子设备 安全要求 GB 8898-2021 10) 工业、企业通信接地设计规范 GBJ79-85 11) 国际综合布线六类信道标准 ISO/IEC11801 12) 交换、控制技术要求 GB/T 28181-2021 13) 建筑与建筑群综合布线系统工程验收规范 GB/T50312-20_ 14) 电子计算机场地通用规范 GB/T 2887-20_ 15) 计算机软件开发规范 GB8566-1988 16) 信息技术、软件包质量要求和测试 GB/T 17544-1998 第 三 章 方案总体设计 3.1 总体架构 图1.业务总体架构 系统业务设计的针对用户为：老师、学生、家长和学校管理者，以课堂为核心场景，运用最新的技术和产品，构建“教”、“学”和“管”三大类的应用，总体架构详细说明如下： 4种组合：根据不同的用户需求，可以将系统设备组合分为4大类，每大类对应不同的业务功能。 6种应用：打通考勤、录播、教学分析p 等应用壁垒，实现人脸考勤管理、可视化巡课督导、视频资管理、伴随式课堂分析p 、信息查询等功能，满足教师、学生、家长和管理者等多角色的需求。 4类用户：学校是以“教”与“学”为核心目的的相对封闭的生态系统，一切工作都围绕着提升学生综合素质、学习各类知识。老师、学生和校内管理者构成了校园运行的基本要件，同时随着家校互动越来越紧密，家长渴望及时了解子女学习成长的点点滴滴、及时帮助子女。 3.2 亮点优势 3.2.1 先进的AI Cloud技术框架 海康威视AI Cloud是基于云边融合的以视频为核心的智能物联网架构，通过边缘节点、边缘域和云计算中心三级有机结合，系统满足“边缘感知、按需汇聚、分级应用、多层认知”的业务需求。边缘节点能够对采集的数据进行结构化分析p 提取，具备感知理解能力。融合AI智能算法，具备感知理解更有效、更精准、目标细节传输更高效、减轻网络压力，智能算法调度更灵活及业务响应更敏捷等特性。 3.2.2 领先的视频图像处理技术 图像采集设备内嵌海康威视自主研发的智能跟踪算法，采用独特的人脸检测与头肩模型检测结合的方式，可以更加有效地实现对教师的跟踪及学生定位检测。同时，设备具备高效的宽动态和底噪度效果，能有效地防止高亮度的环境光干扰。 海康威视在图像采集分析p 处理方面的技术能力在全球都处于领先地位，遍布全国的海康摄像头每时每刻都在监视着整个城市，震慑怀有不轨之心的人。在图像视频方面有着绝对的优势及自信，海康能够确保录播图像的清晰度，满足甚至超越视频对画质的要求。 3.2.3 便捷的Poe供电模式 K系列智能录播主机支持对2个摄像机、拾音器进行供电，无需单独部署电，大大节约了施工成本、简化了调试步骤。 3.2.4 无感式学生人脸点名 学生人脸抓拍机通过不断地扫描抓拍，并实时传到后台进行比对分析p ，可以精准地分析p 出考勤结果，及时报告考勤异常人员。 3.2.5 精准地师生行为分析p 系统利用人脸比对和视频结构化技术，可以实现3种教师行为、7种学生行为识别与分析p ，这些可以作为学生成长的基础数据，奠定未来教育大数据新起点。 3.2.6 丰富的场景业务应用 系统可以实现多种业务应用，将课堂考勤、课堂督查、资管理、课堂分析p 、班牌发布和消息推送等功能完整地整合在一起，满足了学校对于课堂的综合管理需求，保证了信息化建设投资的高利用率。 3.2.7 高价值的业务数据 系统通过专业的底层设备，可以精准地采集师生考勤数据（可结合图片、视频）、师生课堂行为数据（不同行为的精彩图片、各个行为的短视频）、学生专注度情况。这些数据可以对接到上层的家校通平台、在线教育平台、智慧校园平台中，助力这些业务的不断深化。 第 四 章 系统详细设计 4.1 学生人脸点名系统 4.1.1 系统架构 图2.系统架构1 系统由教室端和中心端组成，其中教室端主要由二代学生人脸抓拍机组成；中心端主要由课堂人脸比对服务器、存储设备、管理平台和相关服务器组成。一台课堂人脸比对服务器支持分析p 20个前端设备。 4.1.2 安装示意图 图3.安装示意图 二代学生人脸抓拍机居中安装，保证画面能够覆盖全体学生。 4.1.3 设备组成 4.1.3.1 二代学生人脸抓拍机 图4.二代学生人脸抓拍机 设备型号：iDS-EPT8142-H/F (8-32mm)(2.8mm) 学生人脸抓拍机，集合定点看全景、动点看细节的优势，采用一体化设计，达到单产品既能看全又能看清的效果。 Ø 功能特点 全景相机 l 1/2.7 Progressive Scan CMOS，最高分辨率及帧率可达1920 × 108060fps l 视场角：水平105° l 星光级超低照度，0.01Lu_/F1.0（彩色），0.005Lu_/F1.0（黑白） 特写相机 l 1/1.8 4MP Progressive Scan CMOS，最高分辨率及帧率可达2688×151230fps l 水平180°；垂直0°-90° l 超低照度，0.01Lu_/F1.6（彩色），0.005Lu_/F1.6（黑白） l 4倍光学变倍，16倍数字变倍 系统参数 l 支持标准的API开发接口，支持海康SDK、ONVIF、CGI、ISAPI、GB/T28181接入和E家协议接入 l 支持1路音频输入和1路音频输出 l 支持1路报警输入和1路报警输出，支持报警联动功能 4.1.3.2 课堂人脸比对服务器 图5.课堂人脸比对服务器 产品型号：iDS-ENS20_-M/E Ø 功能特点 l 可接驳符合ONVIF、RTSP标准及众多主流厂商的网络摄像机； l 支持H.265、H.264编码前端自适应接入； l 支持GB28181协议； l 内置4块4T的硬盘，支持抓拍库存储； l 支持RAID0、RAID1、RAID5、RAID6和RAID10； l 支持硬盘配额、硬盘盘组、硬盘老化三种存储模式； l 支持重要录像文件加锁保护功能； l 四个千兆网卡，支持网络容错和多址设定应用； l 支持网络检测（网络流量监控、网络抓包、网络通畅）功能； l 支持同屏预览，可实现监控画面与报警信息同屏显示； l 支持可视化文件管理，可秒级查看历史录像文件、图片文件； l 支持人脸检索功能，可按事件、姓名检索人脸，支持以脸搜脸； l 搭配教室里的学生人脸抓拍机,对图片中人脸进行智能建模和分析p ，实现课堂学生考勤； 4.1.4 功能亮点 4.1.4.1 人脸识别无感自动点名 系统以人脸识别技术为基础，学生人脸抓拍机在上课期间对学生进行扫描抓拍，课堂人脸比对服务器将扫描抓拍的图片与人脸库中的图片进行比对分析p ， 自动得出考勤结果，整个过程无须人工参与，有效地解决代答、代签以及占用教学时间等问题。 4.1.4.2 多维数据综合考勤报表 平台支持汇总显示多个维度的考勤数据，包括全校、各个班级课堂出勤统计值（到课率、出勤异常人次、旷课人次、迟到人次、早退人次）；各个班级出勤排名；支持以课表形式展示课堂出勤记录；支持查看学生出勤详情。 4.1.4.3 考勤异常补签审核机制 由于人脸底图不清晰、学生长时间低头无法被抓拍等原因导致的考勤异常情况，支持通过管理平台手动补签，也支持学生通过H5页面主动发起补签申请，任课老师审核通过后即可变更考勤状态。 4.1.4.4 数据应用学生专注度分析p 利用人脸识别数据与丰富的学生行为数据可以分析p 出每堂课中每位学生的课堂专注度，还可以分析p 出班级的专注度指数，运用这些数据可以进行统计、对比、趋势和碰撞分析p 。 4.2 学生行为分析p 系统 4.2.1 系统架构 图6.系统架构2 系统由教室端和中心端组成，其中教室端主要由二代学生人脸抓拍机组成；中心端主要由课堂行为分析p 服务器、存储设备、管理平台和相关服务器组成。一台课堂行为分析p 服务器支持分析p 20个前端设备。 4.2.2 安装示意图 二代学生人脸抓拍机居中安装，保证画面能够覆盖全体学生。 4.2.3 设备组成 4.2.3.1 二代学生人脸抓拍机 图7.二代学生人脸抓拍机 设备型号：iDS-EPT8142-H/F (8-32mm)(2.8mm) 学生人脸抓拍机，集合定点看全景、动点看细节的优势，采用一体化设计，达到单产品既能看全又能看清的效果。 Ø 功能特点 全景相机 l 1/2.7 Progressive Scan CMOS，最高分辨率及帧率可达1920 × 108060fps l 视场角：水平105° l 星光级超低照度，0.01Lu_/F1.0（彩色），0.005Lu_/F1.0（黑白） 特写相机 l 1/1.8 4MP Progressive Scan CMOS，最高分辨率及帧率可达2688×151230fps l 水平180°；垂直0°-90° l 超低照度，0.01Lu_/F1.6（彩色），0.005Lu_/F1.6（黑白） l 4倍光学变倍，16倍数字变倍 系统参数 l 支持标准的API开发接口，支持海康SDK、ONVIF、CGI、ISAPI、GB/T28181接入和E家协议接入 l 支持1路音频输入和1路音频输出 l 支持1路报警输入和1路报警输出，支持报警联动功能 4.2.3.2 课堂行为分析p 服务器 图8.课堂人脸比对服务器 产品型号：iDS-ENS20_-H/E Ø 功能特点 l 可接驳符合ONVIF、RTSP标准及众多主流厂商的网络摄像机； l 支持H.265、H.264编码前端自适应接入； l 支持GB28181协议； l 内置4块4T的硬盘，支持抓拍库存储； l 支持RAID0、RAID1、RAID5、RAID6和RAID10； l 支持硬盘配额、硬盘盘组、硬盘老化三种存储模式； l 支持重要录像文件加锁保护功能； l 四个千兆网卡，支持网络容错和多址设定应用； l 支持网络检测（网络流量监控、网络抓包、网络通畅）功能； l 支持同屏预览，可实现监控画面与报警信息同屏显示； l 支持可视化文件管理，可秒级查看历史录像文件、图片文件； l 支持人脸检索功能，可按事件、姓名检索人脸，支持以脸搜脸； l 搭配教室里的学生人脸抓拍机,对图片中人脸进行智能建模和分析p ，实现课堂学生考勤； l 搭配教室里的学生人脸抓拍机,对人体进行分析p ，实现学生行为分析p ，同时将人脸数据与行为数据关联，构建学生个人大数据应用。 4.2.4 功能亮点 4.2.4.1 人脸识别无感自动点名 系统以人脸识别技术为基础，学生人脸抓拍机在上课期间对学生进行扫描抓拍，课堂人脸比对服务器将扫描抓拍的图片与人脸库中的图片进行比对分析p ，自动得出考勤结果，整个过程无须人工参与，有效地解决代答、代签以及占用教学时间等问题。 4.2.4.2 多维数据综合考勤报表 平台支持汇总显示多个维度的考勤数据，包括全校、各个班级课堂出勤统计值（到课率、出勤异常人次、旷课人次、迟到人次、早退人次）；各个班级出勤排名；支持以课表形式展示课堂出勤记录；支持查看学生出勤详情。 4.2.4.3 考勤异常补签审核机制 由于人脸底图不清晰、学生长时间低头无法被抓拍等原因导致的考勤异常情况，支持通过管理平台手动补签，也支持学生通过H5页面主动发起补签申请，任课老师审核通过后即可变更考勤状态。 4.2.4.4 图像识别学生行为分析p 课堂行为分析p 服务器通过分析p 扫描抓拍的图片，可以识别分析p 出7种学生行为分析p ：阅读、书写、听讲、举手、起立、趴桌子、玩手机；管理平台通过汇总分析p 这些数据，可以实现学生行为的统计、对比和趋势分析p 。 4.2.4.5 数据应用学生专注度分析p 利用人脸识别数据与丰富的学生行为数据可以分析p 出每堂课中每位学生的课堂专注度，还可以分析p 出班级的专注度指数，运用这些数据可以进行统计、对比、趋势和碰撞分析p 。 4.3 2机位AI课堂系统 4.3.1 系统架构 图9.系统架构3 系统由教室端和中心端组成，其中教室端主要由教师4K深眸摄像机、二代学生人脸抓拍机、2个拾音器和一个智能录播主机组成；中心端主要由管理平台软件、存储设备和相关服务器组成。 4.3.2 安装示意图 图10.安装示意图 智能录播主机支持通过POE方式给前端2个摄像机供电，通过音频线给拾音器供电，无需单独安装电线供电，极大简化了安装流程。 4.3.3 设备组成 整个系统由教师摄像机、学生摄像机、抗回音拾音器、录播触控键盘和K系列智能录播主机等部分组成，下面详细介绍一下每一个设备。 4.3.3.1 K系列智能录播主机 该设备作为系统的核心模块，采用海康威视自主研发的全新一代高清录播一体机，该设备融合了多项 IT 专利技术，集成了视频编码、混音控制、自动导播、录播控制等功能，满足常态化及教学要求，可广泛应用于校园课程建设、远程教学、校园活动直播等场合。 图11.K系列智能录播主机（poe） 产品型号：iDS-8104LHFH-K2/4P Ø 产品主要特点 l 视频输入接口： poe接口4、SDI4、HDMI1、VGA1；视频输出接口：HDMI1、VGA1；以太网接口2；音频端子输入接口6；USB接口4。 l 输出信号格式支持：1920_1080/60Hz；1280_1024/60Hz；1280_720/60Hz；1024_768/60Hz。 l 所有通道最高支持1080p高清实时编码图像分辨率，信噪比35db，回放图像帧率25帧/s，监视水平分辨力900TVL，回放水平分辨力900TVL。 l 支持基于录播摄像机实现多种课堂行为数据的结构化：阅读、书写、听讲、举手、起立、趴桌子、玩手机； l 录制模式支持电影模式、资模式、画中画模式，其中资模式录播时至少可有 2画面、3画面、4画面三种组合方式可选。 l 设备支持导播功能，具有自动、手动两种导播模式，可设置导播策略（是否学生全景过渡、是否师生双画面等），支持课件检测。 l 支持RTMP、RTSP直播功能。 l 支持自动混音功能，无需外接混音器。 l 支持背景图片叠加功能。 l 支持片头片尾添加功能。 l 采用高品质AAC音频编码技术，采样率48KHz，实现环境声音的真实还原。 l 支持自动导播，实现教师全景画面、教师特写画面、学生全景画面、学生特写画面、板书特写画面和HDMI/VGA多媒体信号自动切换录制，满足课件录制要求。 4.3.3.2 教师4K深眸摄像机（poe） 图12.教师4K深眸摄像机（poe） 产品型号：iDS-ECD8092-H/PT(6mm) l 三目摄像机与高性能GPU模块组成，内嵌双目立体视觉算法与深度学习算法； l 支持HD1920×1080p 30fps实时帧率，图像更流畅； l 码流平滑设置，适应不同场景下对图像质量、流畅性的不同要求； l 支持H.265/H.264/MJPEG视频压缩算法，支持多级别视频质量配置、H.264编码复杂度Baseline/Main/High Profile； l 支持宽动态范围达120dB； l 支持ONVIF(profile S/profile G)、CGI、PSIA、ISAPI、GB/T28181和E家协议接入； l 支持防雷、防浪涌、防静电； l 支持标准的128G 及以下Micro SD/SDHC/SD_C卡存储； l 支持10M/100M/1000M自适应网口； l 支持1对音频输入/输出； l 支持2对报警输入/输出； l 支持三级用户权限管理，支持授权的用户和密码，支持IP地址过滤； l 支持S，支持创建证书； l 初始设备开机修改密码，保障密码安全； 4.3.3.3 二代学生人脸抓拍机 图13.二代学生人脸抓拍机 设备型号：iDS-EPT8142-H/F (8-32mm)(2.8mm) 学生人脸抓拍机，集合定点看全景、动点看细节的优势，采用一体化设计，达到单产品既能看全又能看清的效果。 Ø 功能特点 全景相机 l 1/2.7 Progressive Scan CMOS，最高分辨率及帧率可达1920 × 108060fps l 视场角：水平105° l 星光级超低照度，0.01Lu_/F1.0（彩色），0.005Lu_/F1.0（黑白） 特写相机 l 1/1.8 4MP Progressive Scan CMOS，最高分辨率及帧率可达2688×151230fps l 水平180°；垂直0°-90° l 超低照度，0.01Lu_/F1.6（彩色），0.005Lu_/F1.6（黑白） l 4倍光学变倍，16倍数字变倍 系统参数 l 支持标准的API开发接口，支持海康SDK、ONVIF、CGI、ISAPI、GB/T28181接入和E家协议接入 l 支持1路音频输入和1路音频输出 l 支持1路报警输入和1路报警输出，支持报警联动功能 4.3.3.4 抗回音拾音器 采用抗回音拾音器对教师及学生音频进行采集，可根据教室大小布置拾音器数量，一般标准型的教室（70平米左右）安装2个。吸顶式安装，安装高度2.5米。拾音器实物图如下： 图14.抗回音拾音器 4.3.3.5 录播触控键盘（无线接入） 图15.录播触控键盘（无线接入） 产品型号：DS-EFK14-LB Ø 产品主要特点 l 采用10.1英寸的触摸式液晶屏，Android系统 l 支撑TF卡扩展，USB2.0 OTG接口 l 支持录播与互动系统的教师视频画面、学生视频画面、课件、合成画面实时预览 l 支持临时教学视频会议召集、点对点呼叫，会议提问，静音控制功能 l 支持一键控制录播系统开始录制、暂停录制、停止录制，支持一键控制互动设备开始录制，停止录制 l 支持一键屏蔽教学录制过程，录播系统停止录制，同时外界无法访问本教室录播系统 l 支持一键下载随堂录制资 4.3.4 功能亮点 4.3.4.1 人脸识别无感自动点名 系统以人脸识别技术为基础，学生人脸抓拍机在上课期间对学生进行扫描抓拍，课堂人脸比对服务器将扫描抓拍的图片与人脸库中的图片进行比对分析p ，自动得出考勤结果，整个过程无须人工参与，有效地解决代答、代签以及占用教学时间等问题。 4.3.4.2 多维数据综合考勤报表 平台支持汇总显示多个维度的考勤数据，包括全校、各个班级课堂出勤统计值（到课率、出勤异常人次、旷课人次、迟到人次、早退人次）；各个班级出勤排名；支持以课表形式展示课堂出勤记录；支持查看学生出勤详情。 4.3.4.3 考勤异常补签审核机制 由于人脸底图不清晰、学生长时间低头无法被抓拍等原因导致的考勤异常情况，支持通过管理平台手动补签，也支持学生通过H5页面主动发起补签申请，任课老师审核通过后即可变更考勤状态。 4.3.4.4 2机位4画面录播化 通过不断提升前端相机的图像处理分析p 能力，实现2机位4画面效果：教师全景、教师特写、学生全景和板书特写，达到“化”的录播效果。 4.3.4.5 图像识别师生行为分析p 课堂行为分析p 服务器通过分析p 扫描抓拍的图片，可以识别分析p 出3种教师行为：走下讲台、板书和多媒体讲授；7种学生行为分析p ：阅读、书写、听讲、举手、起立、趴桌子、玩手机；管理平台通过汇总分析p 这些数据，可以实现师生行为的统计、对比和趋势分析p 。 4.3.4.6 数据应用课堂专注度分析p 利用人脸识别数据与丰富的学生行为数据可以分析p 出每堂课中每位学生的课堂专注度，还可以分析p 出班级的专注度指数，运用这些数据可以进行统计、对比、趋势和碰撞分析p 。 4.3.4.7 POE供电简化安装流程 智能录播主机支持通过POE方式给前端两个摄像机供电，支持直接通过音频线给拾音器供电，大大节省了安装成本，简化了调试流程，实现“傻瓜式”安装部署。 4.4 3机位AI课堂系统 4.4.1 系统架构 图16.系统架构4 系统由教室端和中心端组成，其中教室端主要由教师4K深眸摄像机、学生4K深眸摄像机、二代学生人脸抓拍机、2个拾音器和一个智能录播主机组成；中心端主要由管理平台软件、存储设备和相关服务器组成。 4.4.2 安装示意图 4.4.3 设备组成 整个系统由教师摄像机、学生摄像机、抗回音拾音器、录播触控键盘和K系列智能录播主机等部分组成，下面详细介绍一下每一个设备。 4.4.3.1 K系列智能录播主机 该设备作为系统的核心模块，采用海康威视自主研发的全新一代高清录播一体机，该设备融合了多项 IT 专利技术，集成了视频编码、混音控制、自动导播、录播控制等功能，满足常态化及教学要求，可广泛应用于校园课程建设、远程教学、校园活动直播等场合。 图17.K系列智能录播主机（poe） 产品型号：iDS-8104LHFH-K2/4P Ø 产品主要特点 l 视频输入接口： poe接口4、SDI4、HDMI1、VGA1；视频输出接口：HDMI1、VGA1；以太网接口2；音频端子输入接口6；USB接口4。 l 输出信号格式支持