[发明专利]一种基于增强现实眼镜的在线学习专注力检测系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于增强现实眼镜的在线学习专注力检测系统及方法，属于数字教学技术领域；其特征在于，所述基于增强现实眼镜的在线学习专注力检测系统至少包括；安装于增强现实眼镜上的眼动信号传感器；该眼动信号传感器与增强现实眼镜进行数据通信，将眼动信号实时送入增强现实眼镜的控制器；用于接收眼动信号传感器的检测信息，通过对检测信息的分析处理，进而得到学习专注力结果的眼动信号分析模块。通过采用上述技术方案，本发明利用眼动跟踪技术对学生的注意力进行实时检测，实时发现学生注意力转移等情况，实现有效的注意力管控。通过对学生一定周期内的眼动数据挖掘，可开展课程质量评估以及学生心理及爱好评估工作。

技术领域

本发明属于数字教学技术领域，特别是涉及一种基于增强现实眼镜的在线学习专注力检测系统及方法。

背景技术

众所周知，传统课堂教学模式客观上存在空间局限性和时间局限性，即学生和老师必须在特定的时间到达特定的地点进行教学工作，近年来，随着物联网技术的快速发展，为了克服传统课堂教学模式的上述缺陷，网络教学系统应运而生，目前，现有的网络教学系统主要包括三部分：获取教师或学生音频和视频信息的两个信息录制部、进行数据传送的网络传输部。在新型冠状病毒肺炎疫情防控及教育部延期开学期间“停课不停学”的情况下，网络教学被大量使用，在使用过程中发现，现有的网络教学系统存在如下的缺陷：由于受到周围环境(比如家庭中有人走动、看电视或者是其他活动)的影响，学生的注意力很难长时间集中，为此，设计开发一种基于增强现实眼镜的在线学习专注力检测系统及方法显得是尤为重要。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题，提供一种基于增强现实眼镜的在线学习专注力检测系统及教学方法，利用眼动跟踪技术对学生的注意力进行实时检测，实时发现学生注意力转移等情况，实现有效的注意力管控。通过对学生一定周期内的眼动数据挖掘，可开展课程质量评估以及学生心理及爱好评估工作。

本发明的第一目的是提供一种基于增强现实眼镜的在线学习专注力检测系统，至少包括；

安装于增强现实眼镜上的眼动信号传感器；该眼动信号传感器与增强现实眼镜进行数据通信，将眼动信号实时送入增强现实眼镜的控制器；

用于接收眼动信号传感器的检测信息，通过对检测信息的分析处理，进而得到学习专注力结果的眼动信号分析模块。

进一步，所述眼动信号分析模块用于对回传的眼动传感器数据Si和预先设定的眼动状态模型Mi进行处理分析，求解出专注力评价值Pi，并进行输出。

更进一步，上述眼动信号传感器包括左眼眼动信号传感器和右眼眼动信号传感器。

更进一步，上述眼动信号分析模块包括眼动坐标标定模块和专注力评估模块。

更进一步，所述眼动坐标标定模块首先进行坐标系转换，眼动传感器搭载在学生端增强现实眼镜上，通过现实增强或混合现实设备内对眼镜观察的传感器观察眼睛状态与该设备显示内容的直接关系(并建立有效的对应坐标系)。

具体流程：眼动传感器获得的位置坐标是一个二维坐标系，增强现实眼镜视野范围也可看做一个二维坐标系。由于眼动传感器的按照朝向与眼镜视野的方向相反，且存在斜切角度，因此需要通过设计一种仿射变换算法将眼动传感器获得的坐标与眼镜视野坐标关联。两个独立坐标的关联，首先取眼镜视野的最小外接矩形，以眼镜左眼和左眼眼动传感器为例，该矩形的左下角和右下角，分别设为眼镜视野的原点，和眼动传感器的原点，因此先对眼动传感器坐标(x,y)做反射变换：

因为存在尺度不同和斜切角度，对得到的坐标再次做缩放和斜切：