陳芝麗 管彥允 江昆 鄧懷興

摘 要 英語四六級考試屬于國考 涉及高校教育主管部門等 流程多 任務復雜 現(xiàn)有的報名系統(tǒng)只提供考生照片上傳 審核 報名繳費 準考證下載和成績查詢功能 文章介紹了使用SpringBoot 框架YOLOv5對象檢測算法和javeSeript 等技術(shù)開發(fā)英語四六級考試組織管理系統(tǒng) 旨在解決監(jiān)考自動安排 考前教育宣傳 成績統(tǒng)計分析和監(jiān)考視頻異常檢測等問題

關(guān)鍵詞 四六級考試組織 自動排考 監(jiān)考視頻異常檢測YOLOv5; SpringBoot

中圖法分類號tp319? ?文獻標識碼a

隨著國家對教育教學的重視，高校對四六級成績的統(tǒng)計、監(jiān)考視頻檢測和相關(guān)信息的及時管理越來越重視。為了對大學生的實際英語能力進行客觀、準確的測試，教育部每年組織２ 次全國性的大學生英語四六級考試，為大學英語教學提供測評服務。

現(xiàn)有的國家報名系統(tǒng)只提供考生照片上傳、審核、報名繳費、準考證下載和成績查詢功能。對于高校來說，還需要進行考前誠信教育、統(tǒng)計學生成績、監(jiān)考異常排查等工作，這些都是國家報名系統(tǒng)目前能夠?qū)崿F(xiàn)的?；诖?，本文設(shè)計了該系統(tǒng)，其對于輔助高校進行考試組織管理具有非常重要的意義。

１ 系統(tǒng)設(shè)計

１．１ 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計

在保持簡單化、輕量級基礎(chǔ)上， 將統(tǒng)一采用ＲｅｓｔＦｕｌ 接口風格，以保障在跨語言開發(fā)交互上簡單集成，英語四六級考試組織管理系統(tǒng)采用ＭＶＣ 模式進行開發(fā)［１］ 。ＭＶＣ 模式分為３ 個模型，分別指業(yè)務模型（ Ｍｏｄｅｌ ）、用戶界面（ Ｖｉｅｗ ）、控制器（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）。使用ＭＶＣ 的目的是實現(xiàn)Ｍｏｄｅｌ 和Ｖｉｅｗ 的代碼分離，以保持一個業(yè)務的邏輯分明，降低耦合。其中，業(yè)務模型提供了模型數(shù)據(jù)查詢和模型數(shù)據(jù)的狀態(tài)更新等功能，包括數(shù)據(jù)和業(yè)務；用戶界面負責進行模型的展示；控制器負責接收用戶請求，委托給模型進行處理（狀態(tài)改變），處理完畢后把模型數(shù)據(jù)返回給視圖。

１．２ 系統(tǒng)總體設(shè)計

本系統(tǒng)采用ＲＢＡＣ 角色權(quán)限管理辦法，對各項功能模塊進行功能詳細的管理分配，并預設(shè)不可更改的超級管理員角色。在系統(tǒng)中，將基于ＹＯＬＯｖ５ 目標檢測算法訓練模型并結(jié)合ＲｅｓｔＦｕｌ 風格提供接口請求對監(jiān)考視頻進行初步目標行為檢測，具體檢測是否在座、離座，桌面雜物情況等。這不僅可以提高考務管理人員的工作效率，還提高了數(shù)據(jù)的準確性和信息的更新速度，從而輔助高校進行考試組織管理，提高英語四六級考試組織管理質(zhì)量。監(jiān)考視頻異常檢測是本系統(tǒng)的重要組成部分之一。

１．２．１ 系統(tǒng)用戶管理

本系統(tǒng)在可自定義角色前提下，預設(shè)教師用戶、學生用戶和管理員３ 種基本角色。學生用戶功能包含個人信息完善、查看考試安排、查看考試信息和上傳成績等；教師用戶功能包含個人信息完善、查看監(jiān)考安排和查看考試信息；管理員用戶功能包含監(jiān)考自動安排、考試自動安排、成績統(tǒng)計、監(jiān)考視頻異常檢測、用戶管理和考場統(tǒng)計等。

１．２．２ 監(jiān)考自動安排管理

根據(jù)相關(guān)要求監(jiān)考實現(xiàn)自動化［２］ ，由管理員在系統(tǒng)內(nèi)進行操作，在觸發(fā)分配時將自動提取信息，主要包含教師信息、主／ 副監(jiān)考、考場、考試信息及時間等信息。

１．２．３ 考試自動安排管理

根據(jù)考試及考場相關(guān)要求，達到觸發(fā)條件將自動安排，由管理員在系統(tǒng)內(nèi)進行更改操作。考試自動安排主要包含考生信息、考場人數(shù)、考場信息、考試信息及時間等主要信息。

１．２．４ 成績統(tǒng)計管理

根據(jù)國家報名系統(tǒng)出成績時間，在學生登錄系統(tǒng)查看成績后，跳轉(zhuǎn)到本系統(tǒng)并根據(jù)要求上傳成績，系統(tǒng)根據(jù)預設(shè)條件實時統(tǒng)計數(shù)據(jù)，管理員可對參與本次考試的考生成績進行統(tǒng)計分析，以便學校及時對學生英語學習情況進行掌握。

１．２．５ 考場統(tǒng)計管理

根據(jù)考試對考場的相關(guān)要求，管理員錄入考場信息、監(jiān)考人員人數(shù)、考場容納考生人數(shù)、監(jiān)控視頻編號，對本次考試信息進行系統(tǒng)管理和相關(guān)數(shù)據(jù)備份。

１．２．６ 監(jiān)考視頻異常檢測管理

為了輔助監(jiān)考視頻抽查，管理員在觸發(fā)檢測時，系統(tǒng)將提取監(jiān)考視頻并傳遞給ＹＯＬＯｖ５ 目標檢測模型進行一個預處理，包括座位上是否有人、是否有手機、是否有舉手等行為，并將檢測數(shù)據(jù)結(jié)果返回給后端視圖。

１．３ 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

按照本系統(tǒng)的業(yè)務需求，系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)表主要包含用戶數(shù)據(jù)、學生數(shù)據(jù)、教師數(shù)據(jù)、權(quán)限數(shù)據(jù)、監(jiān)考安排數(shù)據(jù)、報名信息數(shù)據(jù)、成績上傳數(shù)據(jù)、考試信息數(shù)據(jù)、用戶與角色關(guān)聯(lián)表數(shù)據(jù)、角色數(shù)據(jù)等，此處僅列監(jiān)考視頻檢測實體和檢測信息Ｅ?Ｒ 圖，如圖１ 所示。

１．４ ＹＯＬＯｖ５ 目標檢測搭建、設(shè)計與訓練

監(jiān)考視頻異常檢測使用ＹＯＬＯｖ５ 目標檢測算法及卷積神經(jīng)網(wǎng)絡（ＣＮＮ）應用圖像處理，由于檢測是回歸問題并不需要過多復雜的管道，因此其比Ｒ?ＣＮＮ，Ｆａｓｔ Ｒ?ＣＮＮ 更快。首先，克?。铮欤铮觯?代碼進行基本依賴安裝，通過初步調(diào)教參數(shù)，使用物體檢測達到一個初步預期。利用ＹＯＬＯｖ５ 算法的預測性能和模型精度對模型進行預訓練［３］ ，以識別多個主體位置及場景，并引入ＲｅｓｔＦｕｌ 接口風格提供接口請求［４］ 。最后，通過視頻監(jiān)控獲取逐幀畫面，實時調(diào)用接口使用模型檢測座位狀態(tài)，并將最終結(jié)果傳遞到后臺。

１．４．１ 數(shù)據(jù)集采集

訓練模型需要一定的數(shù)據(jù)集。視頻圖像采集分為基于攝像頭的圖像數(shù)據(jù)獲取以及基于視頻文件的圖像數(shù)據(jù)獲取。該系統(tǒng)訓練使用的監(jiān)控視頻資源來自抖音平臺和手動模擬錄制。對視頻進行切片操作，并將切片出來的圖片進行標注，最終得到訓練集。

１．４．２ 模型搭建與訓練

模型訓練的圖片尺寸為６４０?６４０，每次輸入圖片數(shù)量１６ 張，訓練迭代次數(shù)３ 次，ｙｌｏｖ５ｓ．ｐｔ 為訓練好的網(wǎng)絡模型，用來初始化網(wǎng)絡權(quán)重。

１．４．３ 模型訓練結(jié)果

模型在初步測試通過后，經(jīng)過多次訓練得出訓練結(jié)果，使用標簽平滑對其進行標注，標簽平滑訓練結(jié)果ｈａｌｔ 標注是否有人站立、ｐｅｏｐｌｅ 標注座位上是否有人和ｐｈｏｎｅ 標注桌子上是否有手機。

１．４．４ 模型驗證結(jié)果

（１）模型經(jīng)過多次訓練得出訓練結(jié)果，并對訓練結(jié)果進行驗證。

（２） ＹＯＬＯｖ５ 模型經(jīng)過訓練、測試、驗證將ＹＯＬＯｖ５ 模型封裝成ＡＰＩ 接口，供后端多線程方式進行調(diào)用接口，將得到的預測視頻或者圖返回的結(jié)果存入數(shù)據(jù)庫中，并在視圖中呈現(xiàn)出數(shù)據(jù)結(jié)果，經(jīng)過后端對ＡＰＩ 接口調(diào)用結(jié)果，模型檢測成功閾值控制在０．６５以上最佳。

２ 系統(tǒng)實現(xiàn)

該系統(tǒng)采用前后端未分離模式，考慮到系統(tǒng)可擴展與分布式能力，前后端均使用接口方式傳遞數(shù)據(jù)，以便后期對系統(tǒng)進行性能擴展，前端使用ＬａｙＵＩ 框架和ＪａｖａＳｃｒｉｐｔ 等技術(shù)來實現(xiàn)前端頁面的設(shè)計，后端使用ＳｐｒｉｎｇＢｏｏｔ２．３ 框架來進行后端的實現(xiàn)，基礎(chǔ)層使用Ｊａｖａ ８，Ｒｅｄｉｓ 和ＭｙＳＱＬ ５．７ 等技術(shù)［５］ ，并利用Ｐｙｔｈｏｎ對ＹＯＬＯｖ５ 源碼進行擴展。

２．１ 系統(tǒng)登錄

為方便用戶在登錄時進行權(quán)限判別，本系統(tǒng)采用了Ｓｐｒｉｎｇ Ｓｅｃｕｒｉｔｙ 安全框架與ＲＢＡＣ 權(quán)限設(shè)計，用戶在登錄時不再進行角色選擇，系統(tǒng)會自行判別用戶的角色權(quán)限。同時，在登錄頁面設(shè)置驗證碼機制，是為了有效防止惡意程序暴力破解系統(tǒng)登錄密碼，在驗證碼輸入錯誤或看不清時，可刷新重新獲取新的驗證碼。

２．２ 成績統(tǒng)計查詢

基于數(shù)據(jù)可視化的本系統(tǒng)提供學生四六級考試成績統(tǒng)計、篩選、查詢等功能，可以在多條件情況下進行查詢并將結(jié)果導出。

３ 結(jié)束語

自動監(jiān)考安排、自動考試安排、成績統(tǒng)計查詢、監(jiān)考視頻異常檢測是高?？荚嚱M織管理的一個重要手段，是考試組織管理體系不可或缺的基本組成部分?；跀?shù)據(jù)可視化的英語四六級考試組織管理系統(tǒng)實現(xiàn)了對師生信息、考試信息、監(jiān)考視頻信息的可視化管理，系統(tǒng)用戶根據(jù)用戶權(quán)限進行相關(guān)功能的操作，成績統(tǒng)計、篩選及查詢數(shù)據(jù)結(jié)果可以直接查看或?qū)С?，系統(tǒng)使用ＹＯＬＯｖ５ 算法對監(jiān)考視頻進行預檢測，從而在最大限度上避免了考試事故的發(fā)生，進一步提高了考試相關(guān)信息的信息化管理效率，對建設(shè)智慧校園及監(jiān)考視頻異常檢測具有重要的推動作用。

參考文獻：

［１］ 王海燕．淺談促進大學生從四六級向考研英語備考思維轉(zhuǎn)變的提升策略［Ｊ］．海外英語，２０１７（２１）：６５?６７．

［２］ 張培培，呂震宇，閆海波．基于高校考試管理細化的排考系統(tǒng)研究與設(shè)計［Ｊ］．中國教育信息化，２０１９（９）：７７?８１．

［３］ 楊曉玲，蔡雅雯． 基于ｙｏｌｏｖ５ｓ 的行人檢測系統(tǒng)及實現(xiàn)［Ｊ］．電腦與信息技術(shù)，２０２２，３０（１）：２８?３０．

［４］ 陳?。嫦蚨嘞到y(tǒng)數(shù)據(jù)整合的大學英語四、六級考試管理信息系統(tǒng)的研究［Ｊ］．科技風，２０１８（１１）：３１＋３７．

［５］ 田楓，賈昊鵬，劉芳．改進ＹＯＬＯｖ５ 的油田作業(yè)現(xiàn)場安全著裝小目標檢測［Ｊ］．計算機系統(tǒng)應用，２０２２，３１（３）：１５９?１６８．

作者簡介：

陳芝麗（１９９８—），本科，研究方向：深度學習。

管彥允（１９８７—），碩士，講師，研究方向：人工智能應用（通信作者）。