当代网络教学算法的设计

本文作者：宗雯雯工作单位：山东财政学院东方学院

监控模块设计

监控模块的设计可以分为对学生客户端进程监控、学生用户的授权认证、远程消息的处理、学生客户端屏幕捕获、日志记录。监控模块的数据流如图1所示。在系统的学生端的工作：（1）在监控日志中，实时的记录系统的使用信息，方便管理员对系统进行查询等操作。（2）登录计算机时，对学生使用的合法性进行认证，如果通过认证，那么就授权学生使用，确保学生使用计算机的合法性。（3）对计算机上的运行过程进行实时的监控，保证学生的规定的时间做规定的事情，防止学生玩游戏或者运行其他非法的操作。（4）在学生的本地计算机中，可以对屏幕图像进行捕捉。（5）学校的计算机可以增加开机的自动保护功能，同时也可以对计算机进行锁定。（6）管理员可以传送远程屏幕信息，对学生的具体教学做适当的处理。监控系统管理员的工作：（1）对学生在计算机上的操作实时的进行监控，并通过系统日志进行记录，系统管理员可以通过系统的日志记录，找到学生在操作过程中出现的问题。（2）教师端可以通过计算机在学生客户端发送远程提示消息或命令。（3）教师端不仅能够远程监控学生客户端的计算机屏幕，如果操作过程的需要，教师也可以控制学生端键盘以及鼠标的操作。当学生端收到教师端发送的控制消息，学生可以根据消息的内容，模拟鼠标或者键盘进行操作。

屏幕监控算法实现

捕捉屏幕图像功能模块的主要功能是：屏幕图像捕捉模块的功能是通过对本地计算机的屏幕图像进行捕捉，同时对捕捉到的图像的进行压缩编码发送，主要过程如下：（1）本地计算机使用系统的屏幕捕捉功能对屏幕图像进行捕捉，捕捉图像在本地计算机上进行保存。（2）对捕获到的原始图像文件，其保存的格式通常采用BMP位图的格式，本文假设本地计算机的分辨率为1024x768，那么如果保存一个32位的位图文件时，整个屏幕图像文件的大小将会达到3兆，如果对这个捕捉对像直接上传到互联网上，那么屏幕图像的传输时间就会大大地增大，因为首先将屏幕图像进行压缩，消耗较少的带宽大小，增大屏幕图像的传输效率。主要过程如下：首先，管理员用户屏幕捕获要求，那么系统在学生端捕获图像，同时将捕获到的图像进行编码压缩；其次，对采用RLE[4]进行编码后的图像进行数据传送，将图像传给管理员端；最后，将收到的图像进行解码；本文对图像的压缩编码主要是采用RLE算法，针对RLE的缺点，对于屏幕图像比较丰富的图像，尤其是相邻像素的变化比较大的图像，这种编码方法的效果比较不是很好，最差的效果可能是图像的数据会变得更大，这种情况不仅不会压缩图像，反而图像占用内存更大。本文屏幕采集的图像的特点是相邻时间段获取的图像变化很小，如果对相邻的两幅图像进行异或运算，得到数据将有连续的0组成，因此针对本文采集图像的特点，采用RLE算法，具有很好的适用性，所以本文对采集后的图像进行异或运算，编码压缩，减小了图像的大小，提高了传输的速率。在使用传统的RLE编码算法过程中，本文做了部分改进，主要的算法如下：将屏幕截取的首张图像作为原始的图像，并以其为基准，将随后获得的屏幕进行异或运算，将预算的结果通过RLE编码传输到管理员端，管理员通过采用解码算法进行解码，解码的过程是再次与基准图像进行异或运算，从而得到最新的屏幕捕获图像。特殊情况是，如果在RLE解码和编码的过程中，运算是需要时间，如果编码或者解码的过程如果大于图像传输的时间，那么编码实际上是没有意义的，因此本文在编码的过程中，设计了一个阈值，如果编码的时间大于这个阈值，那么直接传输截取的图像，不再进行RLE编码算法的。

本文主要对多媒体网络教室的监考流程进行了详细的设计，同时对计算机屏幕捕捉的远程传输算法进行了改进，使得屏幕图像在传输过程中，提高了传输的速率。