[发明专利]学习注意力检测与预判系统

说明书

本发明公开了可变光环境下学习注意力检测与预判系统，其包括光色传感单元、图像采集单元、心率采集单元、控制单元和可调光灯组，基于各传感、采集单元的输入，可调光灯组用调光以获得变化的光环境，控制单元以各种光环境下工作面照度、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，以学习者眼睛开度、视线专注度、心率、视线移动速率等参数的注意力因素作为输出量，建立人工神经网络，对环境的光照条件与人员注意力之间的映射关系进行建模；经训练的神经网络在变化后的光环境中用来对现场光照条件下学习者的注意力进行多因素预测，从而向学习者进行光环境评价提示，并为潜在的高注意力光环境的推荐提供依据。

本申请为申请号201910263070.9、申请日2019年04月02日、发明名称“可变光环境下学习注意力检测与预判装置和方法”的分案申请。

技术领域

本发明涉及智能照明及学习辅助领域，具体涉及一种学习注意力检测与预判系统。

背景技术

人们通过视觉从外界获取信息，并且迅速作出反应，工作和学习效率都直接受制于环 境的照明条件，而维持基本的视觉功能也依赖于照明。

影响视觉的环境照明因素有很多方面，其中比较重要的有：照度水平、亮度分布、颜 色显现、光影光色等，而这些因素对作业效率的影响程度是不同的。作业的用眼强度，用眼时间，都会影响视觉的疲劳程度，进而影响工作效率。

不同光环境下，人员的作业效率是不同的。人眼视网膜上的第三类感光细胞即本征感 光视网膜神经结细胞被发现后，已被证明它可以通过对进入人眼的可见光辐射产生一系列 化学生物反应来控制人的生理节律、生物钟和人眼瞳孔大小，从而对人的生理、心理等产 生影响。光环境的物理特性包括光通量、照度、眩光、亮度、光谱等。一般认为照度水平 是影响视觉器官和工作效率的主要因素之一，光谱色温等也有重要作用。

作业效率通常被定义为一定时间内产出与投入之比，在社会向信息化社会迈进的同 时，人们工作的性质也逐渐发生着变化，脑力劳动对社会生产力的贡献越来越大。脑力劳 动者的队伍空前壮大，与体力劳动相比，脑力劳动的评价更困难。脑力劳动使劳动从有形 作业变为无形作业，人从劳动动力变为思维工具，劳动对人的生理要求变成了心理需求。 如，对建筑工人，可以以单位工作时间内的砌砖数来衡量其工作效率，但对技术开发人员 等这些从事创造性劳动的工作人员，怎么定量地衡量其工作产出并进而评价其工作效率 呢？

为了研究照明对作业效率的影响机制，很多学者从理论与实验两方面出发进行了研 究。如2010年上海交通大学的兰丽在其博士学位论文《室内环境对人员工作效率影响机理与评价研究》中，用气候舱模拟办公室对受试者进行实验测试，并通过主观问卷调查和生理参数测量来对光环境进行评价，结果表明照度过低对人员的工作效率有负面影响，照度过高也可能不利于人员长期工作，对人员的工作效率，应该存在一个最佳的照度水平。

现有研究中对作业效率基于某种任务如算术、图形辨识等的完成速度来进行换算，这 类方法带有一定的主观性、且缺乏个体针对性。

以人为对象、环境为介质、工作效率输出为目标的研究涉及到一个多维的研究方法。 许多以前的研究得出了不一致甚至相互矛盾的结果，部分原因也是因为评价指标中有部分 是主观评价如主观问卷调查，而个体之间又存在经验等差异。

因此，目前需要一种需要一种通过客观检测来将各种光环境影响与作业者的作业、学 习效率相关联的系统，以及能对不同光照环境下人员学习效率相关因素进行检测和预判的 方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种能对各种光照条件下的个体注意力进行检测和判断的装置、 系统和方法，并且该装置、系统和方法要具有较强的泛化能力，以对未测试过的其他不同 光照条件进行预测判定：在该未测试过的光照条件下，个体将表现出何种注意力。从而， 在向该个体进行潜在的高注意力光环境的推荐时，能有据可依。