【解决方案】AI课堂系统解决方案.docx

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1、 【解决方案】AI课堂系统解决方案 AI课堂系统解决方案 名目 第一章背景分析 1 1.1理念背景 1 1.2政策分析 1 1.3现状与需求 2 1.4总体目标 4 其次章方案总体思路 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 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 第四章系统具体设计 10 4.1学生人脸点名系统 1

2、0 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 第五章业务具体设计 35 5.1业务概述 35 5.2课堂考勤 35 5.

3、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资源治理 43 5.4.1应用现状 43 5.4.2应用功能 44 5.5课堂分析 51 5.5.1应用现状 51 5.5.2 AI分析维度 53 5.5.3课堂行为分析 54 5.5.4课堂专注度分析 56 5.6班牌公布 59 5.7信息查询 60 第六章胜利案例 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 第七章工程配单 64 图片名目 图1.业务总体架构 7 图2.系统架构1 10 图3.安装示意图

4、 11 图4.二代学生人脸抓拍机 11 图5.课堂人脸比对效劳器 12 图6.系统架构2 14 图7.二代学生人脸抓拍机 15 图8.课堂人脸比对效劳器 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

5、拾音器 32 图22.录播触控键盘（无线接入）32 图23.考勤治理的重要性 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.校级优课评比 47 图40.评比课程列表 48 图41.评论打分 48 图42.评论打分 49 图43

6、.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分析维度 53 图48.行为分析种类 54 图49.班级行为统计分析 54 图50.班级行为比照分析 55 图51.班级行为趋势分析 55 图52.全校行为统计分析 56 图53.学生专注度分析原理 57 图54.学生专注度指数比照图 57 图55.班级专注度比照图 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 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

7、第 一 章 背景分析 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，在教学中依据不同学生的认知水平、学习力量以及自身素养，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，发挥学生的特长，弥补学生的缺乏，激发学生学习的兴趣，树立学生学习的信念，从而促进学生全面进展。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。” 上文叙述的是孔子与其弟

8、子的一段对话，孔子面对不同弟子提出的同一问题，依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、学校以及教育公正的实现都具有重要意义。 1.2 政策分析 2023年8月29日中共中心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“增加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，外语科目供应两次考试时机。计入总成绩的高中学业水平考试科目，由考生依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

9、中自主选择”。 2023年1月国务院印发的国家教育事业进展“十三五”规划为各学校校园信息化建立指明白方向，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，培育和践行社会主义核心价值观，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、全面进展的人才； 全力推动信息技术与教育教学深度融合。建立课程教学与应用效劳有机结合的优质在线开放课程和资源库，全面推动“优质资源班班通”，鼓舞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源。深入推动“网络学习空间人人通”，形成线上线下有机结合的网

10、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，进展教学综合分析，创新教学治理方式。鼓舞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、分析和反应，为推动共性化学习和针对性教学供应支持。支持各级各类学校建立才智校园，综合利用互联网、大数据、人工智能和虚拟现实技术探究将来教育教学新模式。鼓舞高等学校基于互联网开展学历与非学历连续教育。” 2023年4月13日教育部印发的教育信息化2.0行动规划中明确指出“以人工智能、大数据、物联网等新兴技术为根底，依托各类智能设备及网络，积极开展才智教育创新讨论和示范，推动新技术支持下教育的模式变革和生态重构；构建才智学习支持环境。

11、加强才智学习的理论讨论与顶层设计，推动技术开发与实践应用，提高人才培育质量。大力推动智能教育，开展以学习者为中心的智能化教学支持环境建立，推动人工智能在教学、治理等方面的全流程应用，利用智能技术加快推动人才培育模式、教学方法改革，探究泛在、敏捷、智能的教育教学新环境建立与应用模式。” 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立，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、师生共性效劳等特征。 1.3 现状与需求 1) 走班考勤治理难 新高考改革的实施，使得不少学校开头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

12、限，学生可以依据自己的学历和兴趣，选择自身进展的层次班级上课，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供应保障，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简单，统计考勤的难度更大。用户对考勤治理的准时性、高效性都提出了更高的要求，无感地、自动的的考勤治理方式呼之欲出。 2) 巡课督导实施难 传统的人工巡课方式大多凭阅历、靠感觉、简洁描述课堂教学状况，难以准时地发觉课堂中消失的问题，并且巡课记录难以有效地进展整合分析，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展在线

13、巡课应运而生，但是往往大多数学校还是实行人工“看视频”的方式； 随着AI技术的不断进展，通过图像分析和行为识别技术对日常课堂教学中消失的违纪行为进展自动识别，并输出每一堂课的巡课记录报表，真正实现治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手段 教学质量的凹凸关系到学校的生存和进展，主要表达在教师教学力量水平、学生汲取学问的效率。不同的教师间，由于学历水平、学问构造、历史阅历之间存在巨大的差异，会导致其教学力量水平有凹凸之分； 不同的学生间，由于天赋秉性、理解力量不同，学问转化汲取的效率也不尽一样。由于缺乏量化的分析手段，无法准时发觉“教”与“学”过程中存在的问题，也就无

14、法在这些问题点/弱项上进展改良提升，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、大数据、视频构造化等技术进展教学课程的量化分析渐渐成为一大趋势。 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气氛，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，无法进展深度融合，造成资源的铺张。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、视频构造化、大数据技术与教学的深度融合。打通考勤、录播、教学分析等应用壁垒，实现人脸考勤治理、可视化

15、巡课督导、视频资源治理、伴随式课堂分析、精准消息推送等功能，满意教师、学生、家长和治理者等多角色的需求。 第 二 章 方案总体思路 2.1 设计原则 系统建立一般遵循如下几点原则： 1) 统一标准，资源共享原则 系统的建立需要充分考虑相关信息系统与学校所在省、市教育信息资源的共享，建立信息资源共享机制，充分利用网络根底、业务系统和信息资源，加强整合，促进互联互通，信息共享，使有限的资源发挥最大的效益； 2) 开放性原则 系统建立需要对开发平台、数据库和运行环境进展统一考虑。校内的应用和资源会越来越多，假如对各项应用缺乏有效的组织和治理，技术升级存在风险，那么系统维护的本钱就会不断增加。 3)

16、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、用户治理、统一身份认证、业务数据整合、信息资源展现等功能，以标准、数据、应用、用户作为重点要素进展规划和建立。 4) 先进性原则 系统应当采纳先进的技术和产品，使其在面对物联网技术快速进展的挑战时，能够保持系统架构的领先性。采纳先进技术和产品，可以适应大量数据和多媒体信息传输、处理、交换的需要。系统还应当采纳先进的理念、先进的技术和先进的系统工程方法，建立一个可持续进展的，具有先进性、开放性的才智的系统。 5) 系统安全性原则 在系统建立过程中，应当充分考虑系统

17、的安全，如数据安全、网络安全、传输安全、治理安全等。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、相关讨论成果等资料进展规划设计，详细如下： 1) 国家教育事业进展“十三五”规划 2) 国家中长期教育改革和进展规划纲要（20232023年） 3) 教育部办公厅关于开展2023-2023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 GB12641-2023 5) 民用闭路监视电视系统工程技术标准 GB

18、50198-1994 6) 建筑物电子信息系统防雷技术标准 GB50343-2023 7) 智能建筑工程质量验收标准 GB50339-2023 8) 演播室数字电视编码参数标准 GB/T 14857-1993 9) 音频、视频及类似电子设备 安全要求 GB 8898-2023 10) 工业、企业通信接地设计标准 GBJ79-85 11) 国际综合布线六类信道标准 ISO/IEC11801 12) 交换、掌握技术要求 GB/T 28181-2023 13) 建筑与建筑群综合布线系统工程验收标准 GB/T50312-2023 14) 电子计算机场地通用标准 GB/T 2887-2023 15) 计

19、算机软件开发标准 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：教师、学生、家长和学校治理者，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，总体架构具体说明如下： 4种组合：依据不同的用户需求，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、教学分析等应用壁垒，实现人脸考勤治理、可视化巡课督导、视频资源治理、伴随式课堂分析、信息查询等功能，满意教师、学生、家长和治理者等多角色的需求。

20、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，一切工作都围围着提升学生综合素养、学习各类学问。教师、学生和校内治理者构成了校园运行的根本要件，同时随着家校互动越来越严密，家长渴望准时了解子女学习成长的点点滴滴、准时帮忙子女。 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，系统满意“边缘感知、按需会聚、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展构造化分析提取，具备感知理解力量。融合AI智能算法，具备感知理解更有效、更精准、目标细节

21、传输更高效、减轻网络压力，智能算法调度更敏捷及业务响应更灵敏等特性。 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，采纳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处理方面的技术力量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肯定的优势及自信，海康能够确保录播图像的清楚度，满意甚至超越精品视频对画质的要求。 3.2.3 便捷的Poe供电模式 K系列智能录播

22、主机支持对2个摄像机、拾音器进展供电，无需单独部署电源，大大节省了施工本钱、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，并实时传到后台进展比对分析，可以精准地分析出考勤结果，准时报告考勤特别人员。 3.2.5 精准地师生行为分析 系统利用人脸比对和视频构造化技术，可以实现3种教师行为、7种学生行为识别与分析，这些可以作为学生成长的根底数据，奠定将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、资源治理、课堂分析、班牌公布和消息推送等功能完整地整合在一起，满意了学校对于课堂的综合治理需求，保证了信息化建

23、立投资的高利用率。 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）、学生专注度状况。这些数据可以对接到上层的家校通平台、在线教育平台、才智校园平台中，助力这些业务的不断深化。 第 四 章 系统具体设计 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效劳器、存储设备、治理平台和相关效劳器组成。一台课堂人脸比对效劳器支持分析20个前端设备。 4.1.2 安装示意图 图3. 安

24、装示意图 二代学生人脸抓拍机居中安装，保证画面能够掩盖全体学生。 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，采纳一体化设计，到达单产品既能看全又能看清的效果。 功能特点 全景相机 l 1/2.7 Progressive Scan CMOS，最高辨别率及帧率可达1920 108060fps l 视场角：水平105 l 星光级超低照度，0.01Lux/F1.0（彩色），0.005Lux/F1.0（黑白） 特写相机 l 1/1.8 4

25、MP Progressive Scan CMOS，最高辨别率及帧率可达2688151230fps l 水平180； 垂直0-90 l 超低照度，0.01Lux/F1.6（彩色），0.005Lux/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 课堂人脸比对效劳器 图5. 课堂人脸比对效劳器 产品型号：iDS-ENS2023-M/E 功能特点 l 可接驳符合ONV

26、IF、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爱护功能； 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 支持可视化文件治理，可秒级查看历史录像文件、图片文件； l 支持人脸检索功能，可按大事、姓名检索人脸，

27、支持以脸搜脸； l 搭配教室里的学生人脸抓拍机,对图片中人脸进展智能建模和分析，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根底，学生人脸抓拍机在上课期间对学生进展扫描抓拍，课堂人脸比对效劳器将扫描抓拍的图片与人脸库中的图片进展比对分析， 自动得出考勤结果，整个过程无须人工参加，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、出勤特别人次、旷课人次、迟到人次、早退人次）； 各个班级出勤排名；支持以课表形式展现课堂出勤记录；支持

28、查看学生出勤详情。 4.1.4.3 考勤特别补签审核机制 由于人脸底图不清楚、学生长时间低头无法被抓拍等缘由导致的考勤特别状况，支持通过治理平台手动补签，也支持学生通过H5页面主动发起补签申请，任课教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 利用人脸识别数据与丰富的学生行为数据可以分析出每堂课中每位学生的课堂专注度，还可以分析出班级的专注度指数，运用这些数据可以进展统计、比照、趋势和碰撞分析。 4.2 学生行为分析系统 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效劳器、存储

29、设备、治理平台和相关效劳器组成。一台课堂行为分析效劳器支持分析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，保证画面能够掩盖全体学生。 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，采纳一体化设计，到达单产品既能看全又能看清的效果。 功能特点 全景相机 l 1/2.7 Progressive Scan CMOS，最高辨别率及帧率可达1920 108060fps l 视场角：水平105 l 星光级超低照度，0.

30、01Lux/F1.0（彩色），0.005Lux/F1.0（黑白） 特写相机 l 1/1.8 4MP Progressive Scan CMOS，最高辨别率及帧率可达2688151230fps l 水平180； 垂直0-90 l 超低照度，0.01Lux/F1.6（彩色），0.005Lux/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 课堂行为分析效劳器 图8.

31、 课堂人脸比对效劳器 产品型号：iDS-ENS2023-H/E 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爱护功能； 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

32、化文件治理，可秒级查看历史录像文件、图片文件； l 支持人脸检索功能，可按大事、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,对图片中人脸进展智能建模和分析，实现课堂学生考勤； l 搭配教室里的学生人脸抓拍机,对人体进展分析，实现学生行为分析，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根底，学生人脸抓拍机在上课期间对学生进展扫描抓拍，课堂人脸比对效劳器将扫描抓拍的图片与人脸库中的图片进展比对分析，自动得出考勤结果，整个过程无须人工参加，有效地解决代答、代签以及占用教学时间等问题。 4.

33、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、出勤特别人次、旷课人次、迟到人次、早退人次）； 各个班级出勤排名；支持以课表形式展现课堂出勤记录；支持查看学生出勤详情。 4.2.4.3 考勤特别补签审核机制 由于人脸底图不清楚、学生长时间低头无法被抓拍等缘由导致的考勤特别状况，支持通过治理平台手动补签，也支持学生通过H5页面主动发起补签申请，任课教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 课堂行为分析效劳器通过分析扫描抓拍的图片，可以识别分析出7种学生行为分析：阅读、书写、听讲、举手、起立、趴桌子、玩手

34、机； 治理平台通过汇总分析这些数据，可以实现学生行为的统计、比照和趋势分析。 4.2.4.5 数据应用学生专注度分析 利用人脸识别数据与丰富的学生行为数据可以分析出每堂课中每位学生的课堂专注度，还可以分析出班级的专注度指数，运用这些数据可以进展统计、比照、趋势和碰撞分析。 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； 中心端主要由治理平台软件、存储设备和相关效劳器组成。 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

35、个摄像机供电，通过音频线给拾音器供电，无需单独安装电源线供电，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局部组成，下面具体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，采纳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、混音掌握、自动导播、录播掌握等功能，满意常态化及精品教学要求，可广泛应用于校园精品课程建立、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 产

36、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 全部通道最高支持1080p高清实时编码图像辨别率，信噪比35db，回放图像帧率25帧/s，监视水平辨别力900TVL，回放水平辨别力900TVL。 l 支持基于录播摄像机实现多种课堂行为数据的构造化：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、资源模式、画中画

37、模式，其中资源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 采纳高品质AAC音频编码技术，采样率48KHz，实现环境声音的真实复原。 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，满意精品课件录制要求。 4.3.3.2 教师4K深眸摄像机（

38、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HD19201080p 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编码简单度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/T

39、28181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/SDXC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 支持三级用户权限治理，支持授权的用户和密码，支持IP地址过滤； l 支持HTTPS，支持创立证书； 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，采纳一体化设计，到

40、达单产品既能看全又能看清的效果。 功能特点 全景相机 l 1/2.7 Progressive Scan CMOS，最高辨别率及帧率可达1920 108060fps l 视场角：水平105 l 星光级超低照度，0.01Lux/F1.0（彩色），0.005Lux/F1.0（黑白） 特写相机 l 1/1.8 4MP Progressive Scan CMOS，最高辨别率及帧率可达2688151230fps l 水平180； 垂直0-90 l 超低照度，0.01Lux/F1.6（彩色），0.005Lux/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

41、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 采纳抗回音拾音器对教师及学生音频进展采集，可依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 产品主要特点 l 采纳10.1英寸的触摸式液晶屏，Android系统 l 支撑TF卡扩展，USB2.

42、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，静音掌握功能 l 支持一键掌握录播系统开头录制、暂停录制、停顿录制，支持一键掌握互动设备开头录制，停顿录制 l 支持一键屏蔽教学录制过程，录播系统停顿录制，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源 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根底，学生人脸抓拍机在上课期间对学生进展扫描抓拍，课堂人脸比对效劳器将扫描抓拍的图片与人脸库中的图片进展比对分析，自动得出考勤结果，整个过程无须人工参加，有效

43、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、出勤特别人次、旷课人次、迟到人次、早退人次）； 各个班级出勤排名；支持以课表形式展现课堂出勤记录；支持查看学生出勤详情。 4.3.4.3 考勤特别补签审核机制 由于人脸底图不清楚、学生长时间低头无法被抓拍等缘由导致的考勤特别状况，支持通过治理平台手动补签，也支持学生通过H5页面主动发起补签申请，任课教师审核通过后即可变更考勤状态。 4.3.4.4 2机位4画面录播精品化 通过不断提升前端相机的图像处理分析力量，实现2机位4画面效果：教师全

44、景、教师特写、学生全景和板书特写，到达“精品化”的录播效果。 4.3.4.5 图像识别师生行为分析 课堂行为分析效劳器通过分析扫描抓拍的图片，可以识别分析出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：阅读、书写、听讲、举手、起立、趴桌子、玩手机；治理平台通过汇总分析这些数据，可以实现师生行为的统计、比照和趋势分析。 4.3.4.6 数据应用课堂专注度分析 利用人脸识别数据与丰富的学生行为数据可以分析出每堂课中每位学生的课堂专注度，还可以分析出班级的专注度指数，运用这些数据可以进展统计、比照、趋势和碰撞分析。 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，大大节约了安装本钱，简