دانلود مقاله ISI انگلیسی شماره 28989
ترجمه فارسی عنوان مقاله

خودنظارت برای حضور فراگیرنده در یادگیری از راه‌دور با استفاده از تصدیق تصویر و شبکه‌های بیزی

عنوان انگلیسی
Learner attending auto-monitor in distance learning using image recognition and Bayesian Networks
کد مقاله سال انتشار تعداد صفحات مقاله انگلیسی
28989 2009 9 صفحه PDF
منبع

Publisher : Elsevier - Science Direct (الزویر - ساینس دایرکت)

Journal : Expert Systems with Applications, Volume 36, Issue 9, November 2009, Pages 11461–11469

فهرست مطالب ترجمه فارسی
چکیده

کلمات کلیدی

1.مقدمه

2.آثار مرتبط

3.ساختار سیستم و روش کشف

1.3. مدل شبکه‌های بیزی 

2.3. تصدیق تصویر 

1.2.3. تشخیص چهره

شکل 1. مدل شبکه‌های بیزی.

شکل 2. فلوچارت پردازش تصویر.

2.2.2.    تشخیص ویژگی‌ها

1.2.2.3. تشخیص دهان

2.2.2.3. تشخیص چشم‌ها.

2.3.ردگیری ویژگی‌ها

4.3. تعریف رفتار ویژگی‌ها

1.4.3. بستن چشم‌ها

2.4.3. کشیدن دهان

3.4.3. برگرداندن سر

4.4.3. بی‌اعتنایی

4. شبیه‌سازی 

1.4. نتایج تشخیص چهره

1.1.4. نتایج تشخیص چهره

جدول 1. نتایج تشخیص چهره.

جدول 2. نتایج تشخیص چشم‌ها.

جدول 3. نتایج تشخیص دهان.

2.1.4. نتایج تشخیص چشم‌ها

3.1.4. نتایج تشخیص دهان

شکل 3. روش اجرای سیستم.

2.4. نتایج ردگیری ویژگی

1.2.4. نتایج ردگیری چشم‌ها

2.2.4. نتایج ردگیری دهان

3.4. نتایج تشخیص رفتارهای ویژگی

1.3.4. نتایج تشخیص چشمان بسته

2.3.4. نتایج تشخیص دهان باز

جدول 4. نتایج ردگیری چشمان.

جدول 5. نتایج ردگیری دهان.

جدول 6. نتایج تشخیص چشمان بسته

جدول 7.نتایج تشخیص دهان باز

3.3.4. نتایج تشخیص چرخاندن سر

4.3.4. نتایج تشخیص غیبت فراگیرنده

5.3.4. نتایج تشخیص سیستم غیبت

جدول 8.نتایج کشف گردش سر.

جدول 9.نتایج تشخیص غیبت فراگیرنده.

4.4. ارزیابی شبکه‌های بیزی 

شکل 4. نمودار پراکندگی نتایج کشف برای قالب 1 تا 40. 

شکل 5. نمودار پراکندگی نتایج تشخیص برای قالب 250 تا 285.

شکل 6. نمودار پراکندگی نتایج تشخیص قالب 650 تا 750.

شکل 7. نمودار پراکندگی نتایج تشخیص روحیه برای قالب 950 تا 1000.

4.نتیجه‌گیری 

 
ترجمه کلمات کلیدی
آموزش از راه دور - شناسایی تصویر - شبکه های بیزی -
کلمات کلیدی انگلیسی
Distance education, Image recognition, Bayesian Networks,
ترجمه چکیده
یادگیری از راه دور از جمله روش‌های رایج در آموزش است. مزیت این روش توانایی دانش‌آموز برای یادگیری در هر زمان یا هر مکان است. با این حال، این حالت یادگیری عمدتاً وابسته به دانش‌آموزان است. تحت محیط‌ها و شرایط مختلف، تمام دانش‌آموزان توجه نمی‌کنند. در این پژوهش، سیستم خودتشخیص، با استفاده از پردازش تصویر و تکنیک تصدیق، طراحی شده است زیرا تعریف اظهارهای صورتی و رفتار به آسانی مشخص می‌کند چه زمانی فراگیرنده بی‌اعتنا است یا روحیه بدی تحت محیط یادگیری از راه‌دور دارد. با توجه به ویژگی‌های رفتار و اظهارهای صورت، حضور دانش‌آموزان در طی یادگیری از راه دور را می‌توان با مدل شبکه‌های بیزی تعیین کرد. بعد از اجرای سیستم این پژوهش، و اجرای آزمون عملی، مشخص شد دقت شناساییِ ویژگی‌های روحیه بد و بی‌اعتنایی زیاد است. با استفاده از مرجع و ارزیابی شبکه‌های بیزی، توجه به یادگیری دانش‌آموزان را می‌توان به صورت دقیق تعیین کرد تا معلم بر شرایط یادگیری صریح دانش‌آموزان کنترل داشته باشد. © 2009 شرکت مسئولیت محدود الزویر. تمام حقوق محفوظ است.
ترجمه مقدمه
یادگیری از راه دور به سرعت در چند سال گذشته توسعه یافته است. بسیاری از فناوری‌های اطلاعاتی برای ابزارهای آموزش از راه دور اجرا شده‌اند. در حال حاضر، رایج‌ترین روش یادگیری از راه دور یادگیری با شبکه کامپیوتری و کامپیوتر شخصی است (Harasim, Hiltz, Teles, & Turoff, 1995). در تلاش برای ارتقاء تعامل بین معلم و دانش‌آموزان، و درک واقعی شرایط و فرایند یادگیری دانش‌آموزان، در کل، از ایمیل و «فوروم بحث» به عنوان ابزارهای تعامل استفاده می‌شود (Eisenstadt & Vincent, 1998; Wolfe, 2000). دانش‌آموزان می‌توانند مجانی در وب‌سایت ثبت‌نام و درباره زمان آنلاین یادگیری تصمیم‌گیری کنند. مادامی که تکلیف مدرسه اعلامی توسط معلم تکمیل شده باشد، و گزارش‌های مربوط داده شود یا ارزیابی انجام شود، آنگاه، دانش‌آموزان می‌توانند اعتبار کسب کنند. اگرچه دانش‌آموزان می‌توانند یادگیری در زمان مرسوم را برای خود انتخاب کنند، زمان انتخابی نمی‌تواند هنگامی باشد که دانش‌آموزان می‌توانند با بهترین روحیه و نهایت توجه یاد بگیرند. برطبق این پژوهش، مدیریت زمان اثربخش بهترین استراتژی یادگیری است، و عاملی قابل ملاحظه برای دستاورد تحصیلی است (Walter & Siebert, 1993). با این حال، در یادگیری از راه دور، چگونه معلم می‌تواند متوجه شود که دانش‌آموزان توجه می‌کنند یا خیر، و آیا دانش‌آموز سرجایش نشسته است یا خیر؟ اگر دانش‌آموزان رویکرد فعال درباره یادگیری نداشته باشند، برای معلم خیلی سخت خواهد بود که موفقیت تحصیلی را برای دانش‌آموزان به ارمغان آورد (Kimble, 1967). در تلاش برای درک شرایط یادگیری دانش‌آموزان، در بسیاری از تحقیقات، تمرکز بر محاسبه تعداد دفعات تعامل در بحث یا تعداد ساعت‌های مشارکت در دوره به عنوان مبنایی برای ارزیابی مشارکت دانش‌آموزان است (Hwang & Yang, 2008; Pena-Shaff, Martin, & Gay, 2001). با این حال، تعداد دفعه‌ها با کیفیت محتوای بحث برابر نیست. دانش‌آموزی با بسامد مشارکت بالا با دانش‌آموزی که واقعاً به صورت فعال مشارکت کرده است همسان نیست (Mason, 1997). چون تکنیک تحلیل دقیق محتوای بحث تاکنون به اندازه کافی به بلوغ نرسیده است (Rourke, Anderson, Garrison, & Archer, 2001)، برای رسیدن به ساعت‌های اعتبار، بسیاری از دانش‌آموزان در یادگیری از راه دور ممکن است صرفاً بدون حضور در جلوی کامپیوتر یا مشارکت فعال آنلاین شوند. با این حال، با انجام این کار، دانش‌آموزان می‌توانند ساعت‌های اعتبار را کسب کنند. از آنجایی که این مطلب باعث پرورش نگرش دانش‌آموزان به سمت یادگیری نیست، اعتبار یادگیری از راه دور به صورت کامل پذیرفته نخواهد شد. اگر معلم بتواند بر فراگیرنده نظارت کند، و بر شرایط یادگیری نامطلوب، برای نمونه، خواب‌آلودگی، حواس‌پرتی یا انجام کارهای دیگر کنترل داشته باشد، آنگاه، فرایند یادگیری فراگیرنده را می‌توان به شکلی اثربخش کنترل کرد. تکنیک تصدیق تصویر، عمدتاً با اجرا برای کشف خستگی رانندگان، می‌تواند روحیه را از تصاویر صورت تشخیص دهد (Hamada, Ito, Adachi, Nakano, & Yamamoto,2002; Smith, Shah, & Lobo, 2004; Ueno, Kaneda, & Tsukino, 1994). با این حال، چون تمرکز اصولاً بر ویژگی‌های خستگی است، و ارزیابی جامع مطلوب انجام نمی‌شود یا دستگاهی ویژه لازم است، اجرای این تکنیک برای یادگیری مستقیم از راه دور مناسب نیست. علاوه بر این، بی‌اعتنایی در یادگیری صرفاً شامل روحیه نیست، بلکه شامل رفتارهای بی‌توجهی دیگر نیز هست. با این حال، با اصلاح و افزودن کشف رفتار بی‌اعتنا به این تکنیک، این تکنیک را می‌توان برای آموزش از راه دور برای کشف شرایط یادگیری دانش‌آموزان، برای نمونه، افزایش بسامد پلک زدن تحت القاء خستگی، خمیازه کشیدن، خیره شدن به اطراف بدون توجهی خاص، باز کردن برنامه‌های کامپیوتری دیگر یا رها کردن کامپیوتر اجرا کرد. چون شرایط بی‌اعتنایی دانش‌آموزان در فرایند یادگیری ضبط می‌شود به معلم گزارش داده می‌شود، این کار می‌تواند به معلم کمک کند تا توجه دانش‌آموزان کنترل شود و دانش‌آموزان را ترغیب کند تا با دقت مشارکت کنند تا اطمینان حاصل شود که دانش‌آموزان در یادگیری از راه دور در شرایط مناسب یادگیری قرار دارند (Hwang & Yang, 2009). در این پژوهش، نواقص موجود یادگیری از راه دور از دیدگاه توجه به یادگیری بررسی شده‌اند. برای کمک به معلم یا والدین در کنترل یادگیری دانش‌آموزان برای اطمینان از این مطلب که دانش‌آموزان در شرایط مناسب یادگیری قرار دارند، و به درس حین گذراندن ساعت‌های مشارکت توجه می‌کنند، مکانیسمی طراحی شد و برای تعیین شرایط یادگیری دانش‌آموزان اجرا شد. در این مکانیسم، لازم نیست دستگاه دیگری نصب شود. تنها یک وب‌کم برای گرفتن تصویر از صورت در زمان واقعی لازم است. در ادامه، صرفاً روحیه دانش‌آموزان و اعتناءِ آنها را در مشارکت در دوره با خودتشخیص با تکنیک تصدیق تصویر مشخص می‌کنید. در نهایت، با شبکه‌های بیزی، ارزیابی و احتمال قضاوت نادرست کاهش خواهد یافت. تشخیص با این مکانیسم می‌تواند به معلم کمک کند تا شرایط یادگیری دانش‌آموزان را کنترل کند و از تنبلی دانش‌آموزان در یادگیری از راه دور اجتناب شود به طوری که تاثیرات آموزش از راه دور تضمین شود. بخش 2 به بررسی استفاده از تصدیق تصویر برای شناسایی ویژگی‌های اظهار در تشخیص شرایط یادگیری احتمالی فراگیرنده می‌پردازد، و کاربرد ارزیابی شبکه‌های بیزی بررسی می‌شود. بخش 3 شرحی بر تکنیک طراحی و اجرای مکانیسم خودتشخیص تمام وقت است. بخش 4 ارزیابی عملی دقت تشخیص ویژگی‌های تصدیق تصویر و ارزیابی شبکه‌های بیزی است. در نهایت، نتیجه‌گیری و مسیرهای آتی برای محققان پیشنهاد می‌شود.
پیش نمایش مقاله
پیش نمایش مقاله  خودنظارت برای حضور فراگیرنده در یادگیری از راه‌دور با استفاده از تصدیق تصویر و شبکه‌های بیزی

چکیده انگلیسی

Distance learning is one of the common education methods. Its advantage lies in that the student can learn at anytime or anyplace. However, such a learning mode relies highly on the dependence of the student. Under different environments and conditions, not all the students can be attentive. In this research, an auto-detection system has been designed, using image processing and recognition technique, for defining the facial expressions and behavior easily found when a learner is inattentive or in bad mentality under distance learning environment. From the learner’s facial expressions and behavior features, the attentiveness of the student during distance learning can be determined by Bayesian Networks Model. After implementing the system of this research, and performing practical test, it is found that the accuracy of identifying the features of bad mentality and inattentive behavior is high. From Bayesian Networks assessment and inference, the learning attentiveness of the student can be determined precisely to have the teacher control the learning condition of the student explicitly.

مقدمه انگلیسی

Distance learning has been developed rapidly in the past few years. Many information technologies are applied to the tools of distance education. Currently, the most common distance learning method is to learn with personal computer and computer network (Harasim, Hiltz, Teles, & Turoff, 1995). In an attempt to enhance the interaction between the teacher and student, and truly understand the student’s learning process and condition, generally, e-mail and discussion forum are used as interaction tools (Eisenstadt and Vincent, 1998 and Wolfe, 2000). The student can login to the website freely, and decide the time for learning online. As long as the schoolwork given by the teacher is completed, and the related reports are handed in or the evaluation is made, then, the student can earn the credit. Although the student can choose to learn at the time convenient for himself/herself, the time chosen might not be the time when the student can learn with the best mentality and greatest attention. According to the study, effective time management is the best learning strategy, and also a significant factor for academic achievement (Walter & Siebert, 1993). However, in distance learning, how can the teacher know whether the student is attentive, and whether the student has left the seat or not? If the student does not have an active attitude towards learning, it is quite difficult for the teacher to have the student obtain the learning achievement (Kimble, 1967). In an attempt to understand the student’s learning condition, in many researches, focus has been placed on computing the number of times in interacting in the discussion or the hours of participating in the course as the base for evaluating the student’s participation (Hwang and Yang, 2008 and Pena-Shaff et al., 2001). However, the number of times is unequal to the quality of discussion content. A student with a high participation frequency is not equivalent to a student who really participates attentively (Mason, 1997). As the technique for precisely analyzing the discussion content is not mature enough yet (Rourke, Anderson, Garrison, & Archer, 2001), in order to earn the credit hours, many distance learning students might just login online without sitting in front of the computer or participating attentively. However, by doing so, the student can still earn the credit hours. As this does not nurture the attitude of the student towards learning, it makes the credits of distance learning fail to be completely accepted. If the teacher can monitor the learner, and supervise the undesirable learning conditions, for instance, drowsy, distracted, or doing other things, then, the learning process of the learner can be controlled effectively. Image recognition technique, mostly applied to the fatigue detection of drivers, can detect the mentality by facial images (Hamada et al., 2002, Smith et al., 2004 and Ueno et al., 1994). Nevertheless, as the focus is mainly on fatigue features, 8and either no desirable comprehensive assessment is made or other special device is needed, it is not suitable to be applied to distance learning directly. Moreover, learning inattention involves not simply mentality, but also other inattentive behavior. However, by modifying and adding the inattentive behavior detection to such a technique, it can be applied to the distance education for detecting the students’ learning conditions, for instance, the increase of blinking frequency induced by fatigue, yawning, gazing around inattentively, starting other computer programs, or leaving the computer. As the inattentive conditions of the student in learning process is recorded and reported to the teacher, it can help the teacher to control the attentiveness of the student and urge the student to participate attentively for ensuring that the student of distance learning is in good learning conditions (Hwang & Yang, 2009). In this research, the existing defects of distance learning are explored from the perspective of learning attention. In order to help the teacher or parents take hold of the student’s learning to ascertain that the student is learning in good condition, and being attentive to the study while accumulating the participation hours, a mechanism is designed and implemented for determining the student’s learning condition. In this mechanism, no other device is required to be installed. Only a Webcam is needed for capturing the facial image in real time. Then, just detect the student’s mentality and attentiveness in participating the course by auto-detection with image recognition technique. Finally, with Bayesian Networks assessment, the probability of misjudgment can be reduced. The detection performed by the mechanism can help the teacher to control the student’s learning condition, and avoid the student to have a lazy attitude towards distance learning so as to guaranty the effects of distance education. Section 2 is focused on exploring the use of image recognition for identifying the expression features in detecting the possible learning condition of the learner, and on exploring the application of Bayesian Networks assessment. Section 3 is the description on the technique of the design and implementation of the full-time auto-detection mechanism. Section 4 is the practical evaluation of the accuracy of the features detection of image recognition and that of Bayesian Networks assessment. Finally, the conclusion and the directions of future researches are proposed.

نتیجه گیری انگلیسی

In common distance learning, it is hardly possible for the teacher to take hold of the conditions of the student. The student must be self-disciplined to be attentive to the course. Aside from knowledge, learning attitude is also very important in the learning process. In the entire learning process, it is not easy for the teacher to know whether or not the student is lazy or leaving the seat for doing other things. This leads to the doubt about the quality of distance learning. In this research, Webcam was used for capturing the facial image in real time. Then, image recognition technique was applied to detect the student’s mentality and the attentiveness in using the computer via auto-detection. With Bayesian Networks assessment, it can help the teacher to control the student’s learning condition through the detection implemented by the mechanism. From the result of the experiment, it is found that the accuracy in detecting the facial features and feature behavior by Webcam for monitoring the learners is quite high. The Bayesian Networks assessment based on the occurrence probabilities can effectively determine the bad mentality and inattentive condition of the learner and explicitly record the current learning condition of the student so that the teacher can take hold of the student’s condition in real time. In this research, the accuracy of the algorithm in detecting feature behaviors is quite high. However, under certain environment conditions, for instance, the changes of illuminant, background complexity, and computer processing speed, the results might be affected to certain extent. In the future, if the system could adjust the image light and brightness automatically in accordance with the environment background, then, it can make the entire detection mechanism more humanized.