[发明专利]学习注意力检测与预判系统

权利要求书

1.学习注意力检测与预判系统，其特征在于，包括光色传感单元、图像采集单元、心率采集单元、控制单元和可调光灯组；

所述可调光灯组用来调光以获得变化的光环境；所述光色传感单元采集各种光环境下工作面光照的照度、色温和颜色，所述图像采集单元采集学习者的面部及工作面区域的图像，所述心率采集单元采集学习者的心率所述控制单元中的输出模块用来将注意力因素值输出；

所述控制单元被配置为：

对光色传感单元采集的信号进行处理获取工作面照度、色温以及颜色的xyz色坐标值共5个光色参数，对图像采集单元采集的信号进行处理获取学习者的眼睛开度值、视线专注度值、视线移动速率，并通过读取心率采集单元的信号获取学习者的心率，

以工作面照度、色温、颜色的xyz色坐标值及持续学习时间共6个参数作为输入量，以用来表征注意力因素的学习者眼睛开度、视线专注度、心率共3个体征参数的注意力因素值作为输出量，建立人工神经网络，用训练样本对神经网络进行训练，

在线预测时，神经网络基于当前工作面照度、色温、颜色的xyz色坐标值及持续学习时间，对学习者的眼睛开度、视线专注度度、心率等体征参数的注意力因素值进行预测并向输出模块输出。

2.根据权利要求1所述的学习注意力检测与预判系统，其特征在于，所述可调光灯组采用可调光LED灯，所述控制单元向调光器发送调光信号来调节灯组内各LED灯的驱动电流值，所述调光信号为LED灯驱动电流的PWM波占空比数值。

3.根据权利要求2所述的学习注意力检测与预判系统，其特征在于，所述LED灯为含RGB三基色电流通道的调光灯，通过分别改变其中一个通道的驱动电流值来调节灯出光的光色，

所述训练样本在获取时，在已知的LED灯组调光范围内，以步进的方式改变LED灯组的出光。

4.根据权利要求2或3所述的学习注意力检测与预判系统，其特征在于，所述训练样本按如下方式采集：

将LED灯的各通道电流取值与所对应的在工作面上采集到的照度、色温以及颜色合在一起建立一个变量的映射表，针对照度、色温以及颜色组成的照明向量空间，在其取值区间中以分别仅改变其中一个变量如照度而保留其他变量如色温及颜色不变，逆向查找所述映射表找到当前照明向量对应的LED灯各通道电流值，控制单元通过输出模块的通信接口，将各通道电流的PWM波占空比以信号的形式发送给调光器。

5.根据权利要求1所述的学习注意力检测与预判系统，其特征在于，所述训练样本在获取时，在各光色变量的端值区域采样点可以稀疏，而在中间区域如色温4500k，照度300lx～500lx附近的区域，采样点密集。

6.根据权利要求1所述的学习注意力检测与预判系统，其特征在于，还包括用户接口单元，所述用户接口单元通过一组由颜色粗调旋钮、颜色微调旋钮和亮度调节旋钮组成的光色调节模块来输入调光指令，

所述颜色粗调旋钮和颜色微调旋钮共同决定LED灯出光的RGB比例关系，所述亮度调节旋钮决定LED灯驱动电流的相对大小。

7.根据权利要求6所述的学习注意力检测与预判系统，其特征在于，所述颜色粗调旋钮分为6档，分别对应红、黄、绿、青、蓝、品红，它们对应的RGB值分别为(255，0，0)，(255，255，0)，(0，255，0)，(0，255，255)，(0，0，255)，(255，0，255)。