基于kinect 的考试异常行为识别与研究
刘静1 韩永国1
(西南科技大学 计算机科学与技术学院, 四川 绵阳 621010)
摘要：尽管国家教育部和各高校制定各种考试纪律和监考守则，但考试作弊现象始终未能从根本上加以解决。本文试图通过kinect 的骨骼追踪技术获得关节点的坐标，对大学生作弊行为进行识别，通过先验知识对作弊行为进行心理分析，以期对这个问题的解决有所帮助。通过异常行为的定义能够更好的维护考场秩序，由机器代替人眼识别，克服了人力疲惫的局限性，减少人力成本，同时解决了事后取证难的问题，让监考变得更加主动，因此对它的研究有重大意义。
关键词：kinect 异常行为 作弊行为分析
引言
从古到今，有考试就有作弊。考场内外的徇私舞弊出来已久。早在唐朝就已开始。当时叫“行卷”[1]。刘宗旗在《当代青少年心理行为透视》（西南师大出版社，1998年版）一书中指出：考试竞争使学生的价值观念发生错位，许多大学生产生了投机取巧心理[2]。考试异常行为的定义对监考提供了有利的评判标准，加强了考试的公平公正性，所以对考试异常行为的定义有着重大的意义。
1.kinect 骨骼追踪
Kinect for Windows SDK Bete 包含两个重要的API ，分别是NUI API（自然用户界面）和Audio （音频)API.NUI API是Kinect API的核心，从图像传感器中提取数据并控制Kinect 设备。它有与计算机连接的Kinect 访问接口、Kinect 成像传感器产生的色彩影像和深度数据流访问接口，将处理的图像和深度数据输出来完成骨骼跟踪[3]。可显示人的骨骼信息：方位、姿势，kinect 传感器采集到的人体骨骼关键点图1.1。
图1.1
这些关节点的三维坐标可以通过Skeleton 的Joints 属性得到的，Joints 的全部属性包括：Head ，AnkleLeft ，AnkleRight ，FootLeft ，FootRight ，HipCenter ，HipLeft,HipRight ，KnessLeft ，KnessRight ，ShoulderCender ，ShoulderLeft ，ShoulderRight ，HandLeft ，HandRight ，Spine ，WristLeft ，WristRight ，ElbowLeft ，ElbowRight [4]。
2. 考试异常行为定义
根据教育部发布的《国家教育考试违规处理办法》，将考试人员可能发生的违规行为分成“违纪”9种和“作弊”14种[5]。但是有时候在作弊与违纪之间很难界定，本文将正常的读写方式作为正常行为，除此之外都将作为异常行为。本文就本文就头向前倾，左右转头，伸手这三种情况进行定义描述。
根据kincet 可以得到每个关节点的三维坐标值，本文将通过点坐标来进行定义考试中的异常行为。
正常读写姿势：在三维直角坐标系中，头为C 点，左肩关节点为A 点，右肩关节点为B 点，肩关节中心点为O 点在同一平面内，以肩关节中心点为原点。左右两肩的连线为X 轴，头和肩中心点的连线为Y 轴。设头与肩中心点连线与Y 轴之间的夹角 θ , θ角在30°~45°之间为正常的读写姿势。
当θ=0°~30°时且停留时间过长视为头向前倾发生作弊概率较大。
头向左转：以X 轴箭头方向为正方向，当OC 向量与OA 向量之间的夹角大于120°，视为头向左转发生作弊的概率较大。
头向右转：当OC 向量与OB 向量之间的夹角在60°~90°之间视为正常，小于60°视为头向右转有作弊趋势。
伸手：左手肘关节为点M ，左手腕关节为P ，以左手肘关节点M 为原点，MP 向量与MA 向量之间的夹角为180°时为左手向前伸，视为发生作弊的概率较大。
右手肘关节为点N ，右手腕关节为Q ，以右手肘关节点N 为原点，NQ 向量与NB 向量之间的夹角为180°时右手向前伸，视为发生作弊的概率较大。
3. 教育学角度来探讨作弊行为
考试题目缺乏创新性，命题的难度系数偏小。在学生中流传着“分、分、分，学生的命根，考、考、考，老师的法宝”。然而高校教师面临的一大难题是如何让试题难易程度适度。高校教师面临着两难选择。一方面要照顾到大多数学生，让他们以优异的成绩如期毕业。另一方面，又要维护考试的尊严，保持试题的难度。在面对学生不愿意学习的情况下，为了让大多数都能顺利通过考试，许多老师会在平时授课的过程中暗示考试将会考到的内容，考前还会划定考试范围。这种做法缩小了试题的覆盖面，使学生猜题、押题成为可能，方便大学生在考场夹带和联手作弊。书本上可以找直接找到答案的试题类型，学生只需突击背诵或者复印后夹带即可。这样就会让学生有空可钻、有机可乘，从而增强了学生的侥幸心理。表面上试卷上客观题与主观题所占分值均衡，而事实是，主观题只要答的较为合理就能得分，区分度极低。而主观题重识记轻思维，不利于考察学生的思维品质, 不能够很好的将平时认真学习的学生与不学习的学生区分开。这样就造成了大多数好学生也加入了作弊的队伍中。
4. 从社会心理学角度来探讨作弊行为
（1）唯分数论的社会评价体系
中国传统的“唯书”、“唯上”思想仍然统治着人们的思维。学校仍然是分数第一。用人单位把学生的考试成绩当做衡量人才的硬性指标，不能够全面考察学生的综合素质。还有一些单位靠关系、靠面子、靠人情，不讲究真才实学有个文凭就行，这些都助长了作弊的歪风。而有些学校也会因为不及格会让学生留级甚至不能够取得学位，所以这无异于让考生在考场上孤注一掷！
（2）考试的亚文化
亚文化是与主文化相对应的一个概念，主文化是指一个社会或群里中占主导地位的文化，一般以政治制度、法律制度和相应统治阶级的意识形态作保障；亚文化则是一个社会中辅助的、次要的、中性的、边缘的文化内容[6]。
现在的考试也存在着这种现象，大学里面考试前，大学老师都会给同学们指
出考试的范围，而且一个班里面不及格的人数不得超过十人！在考试前夕人们忙的不是复习，而是通过各种手段找关系、找门路。让本来是选拨人才的重要途径之一的考试不在公正公平。
5. 从教育心理学来探讨
成就动机的扭曲。有的学生是通过考试来表现出自己的聪明才智，考取高分是其奋斗的目标。然而，有些同学是在父母和学校的压力下，只是为了过关取得毕业证书。后者，往往就会从心里厌烦考试，或者就会通过各种不正当的手段去获取高分。如果每次考试都能够取得成功，就会越来越有信心面对每次考试成就感越强。相反，常常在考试中失利的考生，长此以往就会让考生应付和逃避考试。迫于指令性的考试学生就会想尽办法去作弊。
参考文献：
[1]陶嘉. 唐代科举考试特色的研究, 教育科学,1992年第一期，第59页.
[2]曹汗斌. 大学生考试作弊行为的研究[D].西北师范大学教育科学学院,2011.6.
[3]Lai K, Konrad J, Ishwar P. A gesture-driven computer interface usingKinect[C]//Image Analysis and Interpretation (SSIAI), 2012 IEEE SouthwestSymposium on. IEEE, 2012: 185-188.
[4]王森.Kinect 体感程式设计入门[M].台北:碁峰咨询股份有限公司,2012.
[5]http://www.edu.cn/20040521/3106122.shtml.
[6]张俊花. 校园不良亚文化现象与学生不良行为关系分析[J],教学与管理,2010.7:52.