(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211052958.6 (22)申请日 2022.08.30 (71)申请人 王军刚 地址 262614 山 东省潍坊市临朐县 蒋峪镇 沂山路72号 (72)发明人 王军刚　 (51)Int.Cl. G06V 10/74(2022.01) G06V 10/77(2022.01) G06N 3/04(2006.01) G06N 3/08(2006.01) G06F 9/451(2018.01) G06F 9/54(2006.01) G06Q 50/20(2012.01) (54)发明名称 一种基于无线技 术的教育网络管理设备 (57)摘要 本发明公开了一种基于无线技术的教育网 络管理设备， 涉及信息技术教学技术领域， 本发 明包括安装在教师电脑与若干学生电脑之间的 网教育网络管理系统， 管理系统包括管理模块、 采集模块、 处理模块以及预警模块； 采集模块主 要用于获取学生步骤截屏图像Bi， 处理模块将学 生步骤截屏图像Bi与正确步骤截屏图像组[A1、 A2、 ...、 An ]中的图像Ai(1≤i≤n)依次进行相似 度匹配， 若图像Bi与图像Ai是否相同， 若相同则 标记该学生实操步骤正确， 若图像Bi与图像Ai不 相同， 则判断图像Bi与图像Ai+1是否相同， 均相 同则判断该学生实操步骤正确， 若不相同， 则每 次判断不相同后向预警模块发出预 警结果。 本发 明为一种基于无线技术的教育网络管理设备， 辅 助教学， 提高教学效果。 权利要求书2页 说明书6页 附图2页 CN 115424045 A 2022.12.02 CN 115424045 A 1.一种基于无线技术的教育网络管理设备， 包括安装在教师电脑与若干学生电脑之间 的教育网络管理系统， 其特征在于： 所述教育网络管理系统包括管理模块、 采集模块、 处理 模块以及预警模块； 所述管理模块中， 教师通过管理员权限登录管理模块， 将教学案例 实操正确步骤运行 结果进行分步截屏， 获取若干正确 步骤截屏图像， 在根据步骤先后顺序对若干正确 步骤截 屏图像进行排序， 得到正确步骤 截屏图像组[A1、 A 2、 ...、 An]； 所述采集模块主要用于定时截屏 学生电脑当前时刻电脑显示图像， 形成学生步骤截屏 图像Bi(1≤i≤n)， 同时所述学生步骤截屏图像Bi包含对应的学生信息以及时间信息， 并将 所述学生 步骤截屏图像Bi发送至处 理模块； 所述处理模块获取学生步骤截屏图像Bi， 并将学生步骤截屏图像Bi与正确步骤截屏图 像组[A1、 A2、 ...、 An]中的图像Ai(1≤i≤n)依次进行相似度匹配， 生步骤截屏图像Bi与正 确步骤截屏图像Ai相似度匹配过程如下： 所述处理模块建立卷积神经网络， 所述卷积神经 网络对图像Bi与图像A i进行特征向量提取， 得到图像Ai的特征向量Pa以及图像Bi的特征向 量Pb， 然后采用双 线性相似性度量算法通过学习一个成对的相似性函数S， 输入特征向量Pa 以及特征向量Pb， 输出图像Ai的特征向量Pa以及图像Bi的特征向量Pb的相似度， 进而根据 相似度， 最终判断图像Bi与图像A i是否相同， 若相同则标记该学生 实操步骤正确， 若图像Bi 与图像Ai不相同， 则重复上述步骤判断图像Bi与图像Ai+1是否相同， 均相同则判断该学生 实操步骤正确， 若存在不相同， 则每次判断不相同后向预警模块发出 预警结果。 2.根据权利要求1所述的一种基于无线技术的教育网络管理设备， 其特征在于： 所述卷 积神经网络包括卷积层， 所述卷积层的特征提取利用自然图像的统计平稳性， 被一个可学 习的卷积核进 行卷积， 然后通过一个激活函数， 得到输出特征图， 每一个输出特征图是组合 卷积多个输入特 征图的值。 3.根据权利要求2所述的一种基于无线技术的教育网络管理设备， 其特征在于： 通过相 似性函数S， 判断特征向量Pa以及特征向量Pb的相似度运算过程如下： 首先设定相似函数S， 相似函数如下： Sw(Pa,Pb)＝PaTWPb； W∈Rdxd， 其中： W是要学习的矩阵， 此算法旨在学习利用 双线性相似性度量表示稀疏特征， Pa假设三个样本为一组， 分别是(Pa， Pa+， Pa ‑)， 其中： Pa +、 Pa－是同一类样 本， 而Pa、 Pa－是不同类的样 本， 该相似性函数S定义了一个间隔， 使同类 的相似度大于异类的相似度， 如下： Sw(Pa,Pa+)＞Sw(Pa,Pa‑)+1， 然后增加一个损失函 数， 该 损失函数为铰链损失， 如下： lW(Pa， Pa+， Pa ‑)＝max{0 1，‑SW(Pa， Pa+)+SW(Pa， Pa‑)}， 对于大量的样本， 铰链损失函数 如下 为了使损失函数最小， 再采用PA (PassiveA ggressive)算法去迭代训练W， W最初赋值为W0， 对于每次迭代， 本文随机选择三 个样本(Pa， Pa+， Pa ‑)， 解决下面的凸模型： lW(Pa， Pa+， Pa ‑)≤ξ and ξ≥0， 其中： ‖ ·‖Fro是L2范 数， 在第i次迭代中， Wi是权衡第一结果以及第二结果， 第一结果是与前一次的Wi－1相靠近， 第二结果分是损失函数最小， 利用参数c来控制第一结果以及第二结果， 最后通过BSM算法 进行双线性相似性计算， 先始化W＝W0， 设置迭代次数n， 重复下面迭代过程， 随机挑选三张权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115424045 A 2图片Pa， Pa+， Pa ‑， 满足Sw(Pa,Pa+)＞Sw(Pa,Pa‑)+1， 更新 Wi＝Wi－1+λiVi， 其中 直到达到迭代次 数n为止， 得到W矩阵， 得到W后， 通过式Sw(Pa,Pb)＝PaTWPb； W∈Rdxd计算图像间的相 似度值， 相似度值的大小表示图像的相似度， 值越大， 图像间的相关性越大； 反之相关性越小， 若相 似度大于80％， 则判断图像Ai的特征向量Pa和图像Bi的特征向量Pb相似， 则判断图像Ai和 图像Bi相似。 4.根据权利要求3所述的一种基于无线技术的教育网络管理设备， 其特征在于： 所述预 警结果包含学生步骤截屏图像Bi以及明码显示该学生步骤截屏图像Bi的学生信息， 预警模 块获取处理模块发出 的预警结果后， 根据预警结果在教师电脑端进行显示， 教师根据教师 电脑端显示的预警结果及时指导该名学生进行教学案例实操。 5.根据权利要求4所述的一种基于无线技术的教育网络管理设备， 其特征在于： 所述学 生电脑与教师电脑之 间通过网线以及网关连接， 完成学生电脑以及教师电脑之 间的通信连 接和信息传输， 一台教师电脑同时连接若干台学生电脑， 若干台学生电脑分别进行编号。 6.根据权利要求5所述的一种基于无线技术的教育网络管理设备， 其特征在于： 所述学 生步骤截屏图像Bi与正确步骤 截屏图像Ai大小相同分辨 率相同。 7.根据权利要求6所述的一种基于无线技术的教育网络管理设备， 其特征在于： 所述处 理模块内建立辅助评分单元， 辅助评分单元主要用于根据定期获取的若干俯学生步骤截屏 图像Bi与正确步骤截屏图像组[A1、 A2、 ...、 An]中最相似图像的多个正确步骤截屏图像Ai 中正确步骤 截屏图像Ai 最大值判断该 学生分数。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115424045 A 3