Зачем нужны камеры на экзаменах

Видеонаблюдение за экзаменом: как это работает

Привет! Как вы знаете, мы являемся провайдером видеонаблюдения на различных значимых событиях, в том числе и ЕГЭ. 

В этом посте мы хотим рассказать про наши платформы видеонаблюдения и видеоаналитики, о том, как устроено наблюдение за экзаменами, какие тут есть сложности и как наш алгоритм помогает выявлять нарушения на экзаменах.

Обычно за ходом экзамена следят специальные люди — наблюдатели. Они отмечают на портале видеонаблюдения smotriege.ru подозрительное поведение участников ЕГЭ и передают обнаруженные нарушения на модерацию в Рособрнадзор. Если модераторы считают, что нарушение действительно было, то его передают дальше на отработку в пункт проведения экзаменов (ППЭ). Сотрудники ППЭ проверяют каждое такое обращение и решают, как поступить с нарушителем. Например, удалить с экзамена, если он использовал телефон или шпаргалку. 

2020 год не стал исключением, и за государственной аттестацией следили онлайн-наблюдатели. Правда, в этот раз у них был помощник — специально обученный алгоритм. Он анализирует последовательность изображений, которые поступают с видеокамер в режиме реального времени или из архивных записей, и находит среди них возможные нарушения: использование шпаргалок, телефона и других девайсов.

Технология видеоаналитики «просматривала» видеопоток из аудитории в режиме онлайн, а между экзаменами — архивные видео из офлайна. Для сравнения: один наблюдатель может следить максимум за четырьмя аудиториями одновременно, а алгоритм может обрабатывать видео из более чем 2000 аудиторий за один экзаменационный день.

Главная цель такой видеоаналитики — помогать наблюдателям находить нарушения во время экзамена, обращать внимание на подозрительное поведение участников ЕГЭ во время экзамена и устранять человеческий фактор в процессе наблюдения.

Как работает алгоритм

Технология находит возможное нарушение, фиксирует его в своей памяти и передает сигнал на портал видеонаблюдения. Наблюдатели просматривают уведомление в разделе «Потенциальное нарушение». Уведомление представляет собой отрывок видеозаписи, в котором отражается информация о том, в каком ППЭ зафиксирована активность, его аудитория. А красным квадратом выделяется та часть экрана, на которую нужно обратить внимание. Просмотрев отрывок, наблюдатель решает, принять или отклонить нарушение. 

Обучение и сложности

Чтобы алгоритм точно распознавал поведение участников ЕГЭ и корректно фиксировала нарушения, его нужно было обучить на большом массиве данных. Что мы и сделали, собрав видеозаписи с уже зарегистрированными нарушениями на экзаменах за 2018-2019 годы. 

Процесс обучения состоял из нескольких этапов. На первом видеозаписи прогонялись через алгоритм детектирования людей с использованием нейросети Yolo. В результате получалось видео с маркированными участками, где люди находились в течение долгого времени. Это было нужно, чтобы отсечь преподавателей, которые ходят по коридорам, и т.д. Каждому региону с человеком присваивался идентификатор, и обработанное видео с отмеченными регионами и идентификаторами сохранялось. 

Затем это видео просматривал человек, который отмечал как можно более точно моменты начала и конца нарушения (если оно, конечно, было), а также идентификаторы «нарушителей». Также сохранялись моменты отсутствия нарушений как примеры нормального поведения, которые тоже нужны для обучения алгоритма. Так мы выявили еще и типичные нарушения — использование шпаргалок и телефонов, фотографирование материалов. 

Нам очень помогла открытая библиотека OpenPose, которая используется для определения положения людей в кадре, их поз и координат ключевых точек, относящихся к разным частям тела.

В процессе обучения у нас возник ряд сложностей с алгоритмической точки зрения. Во-первых, качество видео. Со многих камер картинка приходит в разрешении 320х240. И в таких случаях различимы только люди, которые находятся непосредственно близко к камере. А вот люди на задних партах превращаются в кучку пикселей, и анализировать поведение, особенно его мелкие нюансы, становится очень сложно.

Во-вторых, ракурс. Видеосъемка проходит с разных ракурсов: спереди, сзади и сбоку. Это усложняет обучение модели, а некоторые нарушения видны либо очень плохо, либо вовсе не видны. В-третьих, из-за отсутствия размеченных датасетов в публичном доступе, возникла необходимость вручную собирать и размечать данные для обучения алгоритма. И в-четвертых, нет четкой грани между нарушением, подозрительным поведением и нормальным поведением. Это осложняет ручную разметку видео и обучение алгоритма. 

Результаты и планы

Первая версия алгоритма была построена на использовании RandomForest — классификатора, обученного на результатах работы OpenPose. Но у нее был существенный недостаток: большая часть потенциально полезных данных просто выбрасывалась. Например, по ключевым точкам можно определить некоторые жесты и движения, но невозможно увидеть, что у человека в руке — ручка или шпаргалка. 

Сейчас проводятся исследования по улучшению качества работы алгоритма с использованием нейросетевых технологий Human Activity Recognition, архитектур SlowFast, I3D и C3D. Кроме того, мы работаем над увеличением точности алгоритма, его производительности и удобства эксплуатации. Мы уже расширили датасет и добавили данные за 2020 год — это поможет нам существенно увеличить точность алгоритма. 

Теперь перед нами стоит задача по ускорению работы алгоритма. О чем мы тоже, скорее всего, расскажем в следующих постах

Видеонаблюдение на ЕГЭ. Алгоритм работы и правовая инструкция

К видеонаблюдению на ЕГЭ относятся по-разному. Но честно говоря, система изменилась за последние годы в лучшую сторону. Все проблемы она до сих пор не решает, но зато помогает удаленным ученикам отстаивать справедливость по отношению к себе в суде. Видеозаписи помогают судьям объективно решить спор. 

До 2012 года 

Системы мониторинга на едином экзамене до выборов президента в 2012 году не было. После избрания Дмитрий Медведев ввел наблюдение в избирательных участках, а затем и в аудиториях ЕГЭ. 

Это было необходимое и актуальное решение, потому что часто на экзаменах были утечки информации, списывания, коррупция и мошенничество. Например, в 2013 году был массовый скандал, потому что в интернет слили все варианты заданий. 

Все изменилось в 2014 году. Федеральная служба надзора образования и науки создала и опубликовала рекомендации по установке видеонаблюдения экзаменов. С этого момента камеры начали монтироваться в аудиториях по всей стране. Это послужило созданию первой формы прозрачности единого госэкзамена. 

Судебная практика

Видеокамеры ЕГЭ принесли огромную пользу судебной практике по разбирательству удаления учеников с экзаменов. Верховный суд России , начиная с 2017 года, ежегодно публикует практику за прошлый год. 

В документах отмечено, что 87% вынесенных решений не оспаривалось. Это говорит в том, что в большинстве случаев суд вынес верное решение. Именно благодаря системам мониторинга такая статистика сложилась в судебной практике России, потому что видеозапись, полученная в рамках закона, является очень мощной уликой. 

Алгоритм работы

Камера наблюдения на ЕГЭ — это “умный” алгоритм, который не просто смотрит, но и анализирует происходящее в кадре. 

Подробнее про возможности видеоаналитики на сегодня читайте в статье: “Интеллектуальная видеоаналитика: преимущества, принципы, задачи”.

“Умная” камера фиксирует возможное нарушение и уведомляет об этом наблюдателей. А уже люди просматривая факт отклонения поведения экзаменуемого, принимают решение об удалении. Сигнал о нарушении выглядит как небольшой фрагмент съемки, где красным квадратом выделяют акт нарушения. 

Например, ученик сильно наклонился и смотрит под стол, пытается что-то достать из кармана или странно себя ведет. Это зафиксирует алгоритм. 

Таким образом, сама камера не принимает решения, она лишь отслеживает странное поведение в объективе и посылает уведомления о возможном нарушении правил. 

Правовая инструкция для участников ЕГЭ

Учителя и организаторы ЕГЭ, как правило, не говорят о правовых инструкциях, касаемо видеонаблюдения. Поэтому большинство учеников не знают как себя вести под камерами. 

Каждый экзаменуемый должен знать: 

• камеры наблюдения нельзя размещать в туалетных комнатах; 
• в аудитории, где идет съемка, должно быть уведомление об этом в виде таблички “идет видеонаблюдение”. Скрытые камеры запрещены в России;
• в классах работает “умный” мониторинг с обработкой биометрии. Поэтому перед началом экзамена ученики должны дать свое письменное согласие на сбор персональных данных.

Больше информации про правовое регулирование наблюдения можно узнать в статье: “Запрет на видеонаблюдение. Что это такое?”.

Если в процессе экзамена был нарушен хоть 1 пункт из 3, учащийся с его родителями имеет право подать заявление в суд. Причем победа в 100% будет на стороне экзаменуемого. 

Подводя итоги 

Введение системы мониторинга позволило в России проводить справедливые экзамены. Каждый, и ученик, и организатор защищены от ошибочных решений друг друга. А в случае возникновения спора, объективным доказательство будет выступать запись с камер.

Больше половины школьников, сдающих ЕГЭ (53%), признались, что усилия организаторов экзаменов по борьбе со шпаргалками не слишком результативны — возможность списывать всё равно остается. Выпускники рассказали «Известиям», как можно обмануть металлодетекторы, камеры и учителей. А вот в Рособрнадзоре убеждены, что борьба со списыванием идет успешно и массовое использование шпаргалок осталось позади. По данным ведомства, в этом году с первых четырех экзаменов за нарушения из классов были удалены 367 участников ЕГЭ, из них только 139 имели шпаргалки.

Шиты нитками

Металлодетекторы, видеокамеры и присутствие учителей усложняют использование шпаргалок, но не исключают такой возможности, считают 48% участников опроса образовательной компании Maximum Education. Исследование проводилось 7 и 8 июля среди 1 тыс. выпускников, сдающих ЕГЭ по всей России. Примерно столько же (47%) уверены в обратном: меры по контролю за проведением экзамена не оставляют никаких шансов на списывание. А 5% школьников заявили, что вообще не видят особых помех при использовании шпаргалок.

Сами выпускники признались «Известиям», что они обзаводились шпаргалками накануне экзаменов. Ученик одной из московских школ Игорь рассказал, что при подготовке к ЕГЭ его одноклассники учли, что их будут досматривать с помощью современных технических средств.

— Все шпаргалки изготавливаются без использования металлических частей, — сообщил выпускник. — Например, у нас в классе популярны так называемые веера — набор шпаргалок, один из углов которых сшивается нитками. Кстати, при работе над шпаргалками я узнал, что такое наперсток — бабушка объяснила, что с его помощью проще протыкать иголкой стопку бумаги. До экзаменов, признаться, не брал в руки ни иголку, ни нитки. Конечно, удобнее было бы использовать металлические скрепки, как раньше, но их обнаружили бы металлодетекторы.

Так как в классах были установлены видеокамеры, шпаргалками пользовались в туалетах, поделилась своим опытом московская выпускница Елизавета.

— У нас во время экзамена можно было выйти несколько раз, — рассказала она. — Одна из моих одноклассниц отпрашивалась семь раз. Каждый раз нас сопровождали учительницы, которые стояли рядом с умывальниками и слушали, не шуршат ли «шпоры».

Больше всего школьницы боялись уронить шпаргалку на пол, но обошлось. Елизавета отметила, что мальчишкам повезло больше: учителей-мужчин у них на экзаменах почти не было, а те, которые пришли, оказались добрыми. В туалет они не заходили и уж тем более не контролировали шорох бумаги. Один раз только на экзамене физики, когда ребята сильно задержались, их попросили поторопиться.

— Многие шпаргалками так и не воспользовались, — призналась выпускница. — Делали их больше для самоуспокоения.

Технологии побеждают

Школьники из года в год заявляют, что пользуются шпаргалками, но благодаря появлению новой техники списывать стало невозможно, уверен заслуженный учитель РФ, директор Центра образования № 109 Евгений Ямбург.

— Сейчас везде работают видеокамеры, а пронести в классы гаджеты нереально, — отметил он. — Хорошо, что такой перелом произошел. На самом деле, дав другу списать, ты оказываешь ему дурную услугу. Причем рано или поздно сам пострадаешь от любителей схалтурить. Врачи, которые всё время надеялся на шпаргалки, в итоге начинают гробить людей. Это, конечно, жесткий пример, но справедливый.

Ректор РГСУ Наталья Починок напомнила, что в этом году за ходом проведения ЕГЭ наблюдают студенты — они работают дистанционно. Это сделано из-за напряженной эпидемиологической обстановки в стране. Все наблюдатели, рассказала она, полностью подготовлены к дистанционной работе, обучены и имеют доступ к необходимому программному обеспечению. Это позволяет успешно проводить наблюдение за ЕГЭ, не выходя из дома.

— Школьники хорошо знают, как устроена система наблюдения, и на самих экзаменах предпочитают не списывать, — отметила Наталья Починок. — Десятки студентов РГСУ, наблюдающие за ходом сдачи экзаменов из самых разных уголков страны, на сегодняшний день выявили всего одну попытку списывания.

Но нарушителей, конечно, больше. В пресс-службе Рособрнадзора отметили, что по итогам первых четырех дней экзаменов — 3, 6, 7 и 10 июля — 367 участников ЕГЭ удалены за нарушения. В том числе 188 человек — за наличие средств связи, 139 — за шпаргалки, 40 — за иные нарушения.

— Динамика свидетельствует о некотором снижении их количества в 2020 году, но окончательные выводы можно будет сделать только после завершения экзаменов, — отметили в Рособрнадзоре.

Июнь для подготовки

Согласно исследованию, почти половина школьников (46%) посчитали, что экзамен по русскому языку прошел без неожиданностей — задания были примерно той сложности, на которую выпускники и рассчитывали. Почти треть респондентов, по их собственным словам, неплохо подготовились к ЕГЭ: 32% опрошенных заявили, что на экзамене им было даже проще, чем они ожидали. И только 23% рассказали, что им попались задания сложнее, чем предполагалось.

Почти 70% опрошенных одиннадцатиклассников заявляют, что перенос экзаменов с июня на июль позитивно сказался на их подготовке к ЕГЭ.

— Это связано с тем, что всё больше выпускников доверяют свою подготовку к экзаменам курсам или репетиторам, — рассказал «Известиям» генеральный директор Maximum Education Михаил Мягков. — Они продолжали готовить одиннадцатиклассников к ЕГЭ даже после окончания учебного года.

Тот факт, что лишь 7% опрошенных школьников проигнорировали возможность дополнительно подготовиться к экзаменам в июне, позволяет надеяться, что средние баллы по ЕГЭ будут не ниже, чем в прошлом году. Даже несмотря на дистанционное обучение, резюмировал Михаил Мягков.

В школах во время ЕГЭ старались придерживаться правил безопасности, направленных на предотвращение заражения COVID-19, отмечается в исследовании. Почти половина (46%) опрошенных выпускников заявили, что обеспечивали себя средствами индивидуальной защиты самостоятельно, 28% респондентов получили маски и перчатки в школе, а 26% рассказали, что были на экзамене без них.

При этом 80% школьников, которые взяли маски и перчатки на экзамен, не использовали их. В аудиториях для профилактики распространения COVID-19 обеспечивались зигзагообразная рассадка и 1,5-метровое расстояние между выпускниками.