學(xué)習(xí)場景分段記錄方法和記錄裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種學(xué)習(xí)場景分段記錄方法和記錄裝置，主要步驟包括處理器根據(jù)設(shè)定條件對頭部狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行分段，把同一頭部狀態(tài)段下的眼前場景分為一段；在當(dāng)前場景段，啟動攝像頭拍攝眼前場景；統(tǒng)計反映本段頭部狀態(tài)數(shù)據(jù)長度的持續(xù)值；記錄本段場景照片和持續(xù)值。所述頭部狀態(tài)包括頭部姿態(tài)、眼睛注視方向、大腦狀態(tài)中的至少一種。本發(fā)明把一個復(fù)雜的學(xué)習(xí)過程中的眼前場景數(shù)據(jù)，分成若干段，再進(jìn)一步提取所述段場景的照片與持續(xù)值進(jìn)行記錄，一方面通過照片直觀反映學(xué)習(xí)場景，另一方面通過持續(xù)值反映對場景關(guān)注的時間長度，記錄數(shù)據(jù)簡潔、直觀、易懂，且數(shù)據(jù)量小。本發(fā)明對學(xué)生學(xué)習(xí)場景進(jìn)行監(jiān)測，記錄學(xué)習(xí)過程中的場景數(shù)據(jù)，可以知道學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)容，了解其興趣偏好，及時發(fā)現(xiàn)問題，幫助其健康成長。
【專利說明】
學(xué)習(xí)場景分段記錄方法和記錄裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及電子技術(shù)，特別是一種學(xué)習(xí)場景分段記錄方法和記錄裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]少年兒童自我控制能力相對較差，學(xué)習(xí)過程中，經(jīng)常出現(xiàn)一些不良習(xí)慣，比如東張西望，思想不集中，坐姿不正，閱讀書寫時用眼距離太近等等。如果對學(xué)生學(xué)習(xí)狀況進(jìn)行記錄，反映存在的問題，及時糾正，可以有效幫助少年兒童的成長。在對環(huán)境監(jiān)測記錄中，有錄像機(jī)錄制場景和各種傳感器采集數(shù)據(jù)。錄像機(jī)錄制的資料豐富直觀，但耗費(fèi)大;傳感器采集的數(shù)據(jù)，經(jīng)濟(jì)方便，但記錄資料多是抽象數(shù)字，不直觀，如果記錄數(shù)據(jù)過多，隨著時間積累，數(shù)據(jù)量越來越大，尤其是穿戴設(shè)備，受體積重量限制，存儲能力有限，簡化數(shù)據(jù)的記錄，有利于穿戴設(shè)備使用體驗，和后續(xù)的數(shù)據(jù)處理分析。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的第一個目的是提供一種學(xué)習(xí)場景分段記錄方法，把一段學(xué)習(xí)場景記錄為一個學(xué)習(xí)場景照片和一個場景持續(xù)值，使記錄的學(xué)習(xí)場景簡潔直觀，便于后續(xù)的處理分析。
[0004]本發(fā)明的第二個目的是根據(jù)上述分段記錄方法，提供一種學(xué)習(xí)場景分段記錄裝置，減少學(xué)習(xí)場景記錄量，節(jié)省存儲空間。
[0005]本發(fā)明的第一個技術(shù)方案，一種學(xué)習(xí)場景分段記錄方法，主要步驟包括處理器根據(jù)設(shè)定條件對頭部狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行分段，把同一頭部狀態(tài)段下的眼前場景分為一段;在當(dāng)前場景段，啟動攝像頭拍攝眼前場景;統(tǒng)計反映本段頭部狀態(tài)數(shù)據(jù)長度的持續(xù)值;記錄本段場景照片和持續(xù)值。所述頭部狀態(tài)包括頭部姿態(tài)、眼睛注視方向、大腦狀態(tài)中的至少一種。本發(fā)明把一個復(fù)雜的學(xué)習(xí)過程中的眼前場景數(shù)據(jù)，分成若干段，再進(jìn)一步提取所述段場景的照片與持續(xù)值進(jìn)行記錄，一方面通過照片直觀反映學(xué)習(xí)場景，另一方面通過持續(xù)值反映對場景關(guān)注的時間長度，記錄數(shù)據(jù)簡潔、直觀、易懂，且數(shù)據(jù)量小。
[0006]所述分段方法可以根據(jù)單個頭部狀態(tài)數(shù)據(jù)與設(shè)定條件的比較進(jìn)行場景分段，或根據(jù)多個頭部狀態(tài)數(shù)據(jù)與設(shè)定條件的比較進(jìn)行場景分段;前者根據(jù)單個狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行實時劃分，考慮每個數(shù)據(jù)的個性，后者根據(jù)一批數(shù)據(jù)特性進(jìn)行劃分，主要反映該批數(shù)據(jù)的共性。各段場景之間可以是連續(xù)的，也可以是不連續(xù)的，場景段與段之間連續(xù)，使分段范圍覆蓋全部學(xué)習(xí)場景;如果場景段與段之間存在間斷，記錄主要時段或區(qū)段場景，間斷省略短暫次要場景，針對性強(qiáng)。
[0007]本發(fā)明的第二個技術(shù)方案，一種學(xué)習(xí)場景分段記錄裝置，包括頭戴式框架，置于框架上的頭部狀態(tài)傳感器、攝像頭、處理器和存儲器，頭部狀態(tài)傳感器采集頭部狀態(tài)信號傳送處理器進(jìn)行計算處理，攝像頭設(shè)置方向與人眼方向一致，其特征是:處理器根據(jù)上述分段方法步驟，對頭部狀態(tài)進(jìn)行分段，把同一頭部狀態(tài)段下的眼前場景分為一段;在當(dāng)前場景段，啟動攝像頭拍攝眼前場景；統(tǒng)計反映本段頭部狀態(tài)長度的持續(xù)值;存儲器記錄本段場景照片和持續(xù)值。用照片和持續(xù)值反映一個時段學(xué)習(xí)場景內(nèi)容和對場景關(guān)注的時長，節(jié)省存儲空間，并便于后續(xù)分析處理。
[0008]所述頭部狀態(tài)傳感器包括頭部姿態(tài)傳感器、眼動追蹤傳感器、腦電傳感器;其中，所述頭部姿態(tài)傳感器包括重力加速度傳感器、陀螺儀、地磁儀中的一種，所述眼動追蹤傳感器包括眼動儀、視線檢測儀，所述腦波傳感器包括單通道腦波傳感器、多通道腦波傳感器。
[0009]進(jìn)一步的改進(jìn)，記錄裝置可以設(shè)置數(shù)據(jù)傳輸接口，通過傳輸接口把記錄數(shù)據(jù)傳送到外部設(shè)備，所述數(shù)據(jù)傳輸接口為有線或無線方式;有線方式包括RS232或USB接口，無線方式包括藍(lán)牙和射頻和z igbee和wifi技術(shù)中的任一種。
[0010]進(jìn)一步的改進(jìn)，記錄裝置可以設(shè)置提醒模塊，當(dāng)所述頭部狀態(tài)處入設(shè)定提醒段，處理器觸發(fā)提醒模塊進(jìn)行提醒，所述提醒模塊包括聲、光、微電刺激、低頻脈通刺激、震動、骨傳導(dǎo)中的任一種。
[0011]本發(fā)明對學(xué)生學(xué)習(xí)場景進(jìn)行監(jiān)測，記錄學(xué)習(xí)過程中的場景數(shù)據(jù)，可以知道學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)容，了解其興趣偏好，及時發(fā)現(xiàn)問題，幫助其健康成長。通過分段記錄的學(xué)習(xí)場景，簡潔直觀，數(shù)據(jù)量小，降低對硬件的要求，并易于后續(xù)處理分析。
【附圖說明】
[0012]圖1是學(xué)習(xí)場景分段記錄裝置實施例的配置框圖。
[0013]圖2是學(xué)習(xí)場景分段記錄基本流程圖。
【具體實施方式】
[0014]在圖1所示的學(xué)習(xí)場景記錄裝置配置框圖中，包括頭部狀態(tài)傳感器、攝像頭、處理器和存儲器，其中頭部狀態(tài)傳感器采集頭部狀態(tài)信號傳送處理器，生成頭部狀態(tài)數(shù)據(jù)，處理器根據(jù)設(shè)定條件對頭部狀態(tài)進(jìn)行分段，據(jù)此控制攝像頭對場景的拍攝，把照片和相關(guān)信息數(shù)據(jù)傳送存儲器記錄保存。頭部狀態(tài)傳感器包括頭部姿態(tài)傳感器、眼動追蹤傳感器、腦電傳感器中至少一種。
[0015]頭部姿態(tài)包括頭部傾角、臉部方向等，姿態(tài)傳感器包括重力加速度傳感器、陀螺儀、地磁儀。加速度傳感器置于頭部，用來監(jiān)測頭部傾角，當(dāng)頭部發(fā)生傾斜時，重力在X、Y、Z三個軸向的重力分量輸出信號發(fā)生改變，輸出的大小與3個軸向與豎直方向的夾角有關(guān)，軸向與豎直方向的夾角越小，其輸出就越大，反之，輸出就越小。處理器三個軸向輸出的重力分量大小，計算3個軸向與豎直方向夾角，從而解算出頭部傾角信息。陀螺儀、地磁儀檢測臉部方向變化。比如陀螺儀輸出角速度，通過積分運(yùn)算，可以測量臉部方向角度，順時針為正，逆時針為負(fù)。
[0016]眼動追蹤傳感器包括眼動儀、視線檢測儀，通過檢測跟蹤眼睛或視線的變化測量注視方向，目前在眼動跟蹤方面已申請大量專利技術(shù)。
[0017]腦電傳感器包括單通道或多通道，采用單極或雙極協(xié)議采集腦電信號;所述單通道是只監(jiān)測頭部一個區(qū)域如前額的腦電信號，如神念科技ThingkGear AM芯片為單通道;所述多通道是監(jiān)測頭部如前額、頭頂、后枕等多個區(qū)域的腦電信號，如德州ADS1299芯片為8通道。腦電信號微弱不穩(wěn)定，又受強(qiáng)背景噪聲干擾，腦電傳感器經(jīng)過對腦電信號增強(qiáng)和對背景噪聲的降噪處理，輸出的各波段腦電信號可以直接用來做進(jìn)一步的應(yīng)用分析。以神念科技單通道EEG腦電采集傳感器ThingkGear AM系列芯片為例，與人腦接觸的A、B、C三個金屬電極分別與腦電傳感器的采集電極EEG、比較電極REF和接地端GND相連，腦電傳感器每秒采集512個腦電信號數(shù)據(jù)點(diǎn)，提取八個波段(DeIta、Theta、LowAlpha、HighAlpha、LowBeta、HighBeta、LowGamma、MiddleGamma)的腦電信號，和三個eSense參數(shù):專注度、放松度和眨眼偵測，通過端口 TXD輸出。不同波段腦電信號反映不同的大腦狀態(tài)，比如De I ta (0.5Hz?3Hz )波反映的是睡眠狀態(tài)，又稱“深睡波”，The ta (3Hz?7Hz )波反映的是困倦狀態(tài)，又稱“淺睡波”，Alpha(7Hz?13Hz)波反映的是輕松狀態(tài)，又稱“放松波”，Beta( 13Hz?30Hz)波反映的是意識活躍狀態(tài)，又稱“興奮波”，GammaC30 Hz -50 Hz)波反映的是緊張狀態(tài)，又稱“壓力”波。通過基于實驗數(shù)據(jù)庫的神經(jīng)算法，使用上述波段的功率頻譜數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計算，可以反映不同的精神狀態(tài)，如入睡、困倦、疲勞、放松、冥想、專注、思考、焦慮、壓力、興奮、緊張、喜歡、高興、沮喪等。根據(jù)頻譜數(shù)據(jù)可以計算反映精神狀態(tài)水平的指標(biāo)，比如上述專注度和放松度就是通過腦電信號計算生成的精神狀態(tài)指標(biāo)，是范圍在O—100的數(shù)值，專注度值越大，說明專注度越高，反之專注度越低;放松度值越大，說明越放松，反之，說明放松度越低；另夕卜，根據(jù)頻譜數(shù)據(jù)還可以建立精神狀態(tài)判斷標(biāo)準(zhǔn)，從而劃分出不同的精神狀態(tài)。腦電信號分析方法有:①時域分析，主要分析EEG波形的幾何性質(zhì)，如幅度、均值、方差、偏歪度、峭度等；②頻域分析，主要是利用功率譜進(jìn)行分析，如功率頻譜分析、相干分析等;③時頻分析，把時間和頻率結(jié)合進(jìn)行處理，如對睡眠紡錘波的匹配跟蹤分析等。本申請所述大腦狀態(tài)包括各波段腦電信號或根據(jù)腦電信號計算的精神狀態(tài)，所述腦電信號包括頻率、功率、振幅、功率譜、功率頻譜
在圖2所示的學(xué)習(xí)場景分段記錄方法基本步驟流程圖中，首先設(shè)置分段值，通過與分段值的比較，判斷頭部狀態(tài)所屬分段，進(jìn)而控制攝像頭對眼前場景的拍攝，具體步驟如下:〈步驟1>開機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)初始化，進(jìn)入下一步；
〈步驟2>根據(jù)設(shè)定條件設(shè)置分段值，對頭部狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行分段，把同一分段條件下的眼前場景分為一段；
〈步驟3>采集頭部狀態(tài)信號，傳送處理器生成頭部狀態(tài)數(shù)據(jù)，進(jìn)入下一步；
〈步驟4>根據(jù)設(shè)定分段值，判斷當(dāng)前狀態(tài)數(shù)據(jù)所屬分段；
〈步驟5>判斷所屬分段是否改變，如果是，表明當(dāng)前頭部狀態(tài)已轉(zhuǎn)入新的分段，記錄照片和持續(xù)值，轉(zhuǎn)入步驟3，如果否，表明仍處入原分段，進(jìn)入下一步；
〈步驟6>累計反映本段頭部狀態(tài)數(shù)據(jù)長度的持續(xù)值，進(jìn)入下一步；
〈步驟7>如果該段場景尚未拍攝，而且該段頭部狀態(tài)持續(xù)值大于拍攝閥值，啟動攝像頭拍攝一次，轉(zhuǎn)入步驟3;如果該段場景尚未拍攝，但該段頭部狀態(tài)持續(xù)值小于拍攝閥值，轉(zhuǎn)入步驟3;如果已經(jīng)拍攝，轉(zhuǎn)入步驟3。
[0018]上述分段方法包括對頭部狀態(tài)進(jìn)行區(qū)段劃分，把同一區(qū)段的頭部狀態(tài)分為一段，或是對頭部狀態(tài)進(jìn)行時段劃分，把一個連續(xù)時間段的數(shù)據(jù)分為一段，把同一分段條件下的眼前場景分為一段。所述持續(xù)值包括所述段的持續(xù)時間長、或所述段開始時間與結(jié)束時間、或所述段頭部狀態(tài)數(shù)據(jù)的累計頻數(shù)、或所述段頭部狀態(tài)數(shù)據(jù)的累計頻率、或所述段持續(xù)時長占總時長的比率中的任一種。累計頻率是本段頭部狀態(tài)的累計頻數(shù)占所有區(qū)段累計頻數(shù)總和的比率，與之對應(yīng)的是時間比率，是本段頭部狀態(tài)的持續(xù)時間長占所有區(qū)段頭部狀態(tài)采集時間總長的比率，在腦電傳感器采集時間間隔不變的情況下，頻數(shù)與采集間隔的乘積就是時間長，即頻數(shù)比率與時間比率相同，頻數(shù)比率或時間比率反映本段數(shù)據(jù)在總數(shù)據(jù)中占的比重，更加直觀反映頭部狀態(tài)分布特征。
[0019]在〈步驟7>中的拍攝閥值是一個判斷用戶對當(dāng)前場景關(guān)注時間長度的時間閥值，小于設(shè)定閥值說明當(dāng)前場景停留時間短，說明是次要的短暫場景，可以不記錄，對超過設(shè)定值、達(dá)到一定關(guān)注時間的場景進(jìn)行拍攝。此外，如果在當(dāng)前場景停留的時間很長，還可以設(shè)置一個拍攝間隔，當(dāng)距離上次拍攝的時間長度超過該間隔，再次對眼前場景進(jìn)行拍攝，依次對同一個場景進(jìn)行多個時段拍攝，可以對該段狀態(tài)進(jìn)行持續(xù)記錄。在〈步驟5>中還可以記錄所述段的特征值，或把照片和持續(xù)值記錄在反映該段頭部狀態(tài)數(shù)據(jù)大小或狀態(tài)的特征值下，所述特征值包括所述段的頭部狀態(tài)數(shù)據(jù)統(tǒng)計值、或所述段頭部狀態(tài)數(shù)據(jù)分段值、或所述段精神狀態(tài)分類、或所述段的時段中的任一種。
[0020]下面結(jié)合具體實施例加以說明。
[0021]區(qū)段劃分
根據(jù)頭部狀態(tài)進(jìn)行區(qū)段劃分，是根據(jù)頭部狀態(tài)的數(shù)值大小，按照設(shè)定的分段值進(jìn)行分段，分段值作為特征值固定不變，即使是該段數(shù)據(jù)的統(tǒng)計值作為特征值，統(tǒng)計值的變化也在分段值范圍內(nèi)，因此，根據(jù)區(qū)段劃分的每段頭部狀態(tài)狀態(tài)已經(jīng)明確，對于大腦狀態(tài)而言，可以與精神狀態(tài)相關(guān)聯(lián)。區(qū)段劃分包括根據(jù)頭部狀態(tài)設(shè)置分段值，把同一區(qū)段的頭部狀態(tài)分為一段;或是根據(jù)頭部狀態(tài)中精神狀態(tài)進(jìn)行分類，把同一類精神狀態(tài)下的頭部狀態(tài)分為一段。
[0022](I)根據(jù)頭部狀態(tài)設(shè)置分段值，包括根據(jù)頭部狀態(tài)的大小、或波形參數(shù)中的任一種數(shù)值設(shè)置分段值，把同一區(qū)段的頭部狀態(tài)分為一段。
[0023]根據(jù)頭部狀態(tài)的大小設(shè)置分段值的一個優(yōu)選例是分組，根據(jù)頭部狀態(tài)的大小范圍設(shè)定分段值，把落入同一分段區(qū)間的數(shù)據(jù)歸為一組，分組可以是等組距或異距分組。
[0024]首先對大腦狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行說明，更以大腦精神狀態(tài)中的專注度為例，專注度是O?100的數(shù)值范圍，可以等距分成五個組，組距為20，分別對應(yīng)困倦、放松、平靜、專注、興奮五種精神狀態(tài)。以[80，100)區(qū)段為例(“[”表示等于，“)”表述不等)，當(dāng)專注度數(shù)值大于或等于80落入該區(qū)間，表明當(dāng)前大腦處于興奮狀態(tài)，統(tǒng)計該段持續(xù)值，當(dāng)持續(xù)值大于拍攝閥值時，控制攝像頭拍攝眼前場景一次，如果在當(dāng)前興奮狀態(tài)下停留時間較長，可以根據(jù)設(shè)定拍攝間隔值進(jìn)行多次拍攝，達(dá)到對興奮狀態(tài)的持續(xù)監(jiān)測。一旦專注度數(shù)值小于80，表明轉(zhuǎn)入下一組專注狀態(tài)，本段興奮狀態(tài)結(jié)束，開始統(tǒng)計下一組的持續(xù)值。持續(xù)值包括累計頻數(shù)或持續(xù)時間長，如果采集間隔不變，累計頻數(shù)與采集間隔的乘積就是本段數(shù)據(jù)的持續(xù)時長。如果采集間隔是變化的，以最新數(shù)據(jù)的采集時間點(diǎn)為兩段記錄的時間分界點(diǎn)，或是該時間點(diǎn)減去一個采集時間間隔作為時間分界點(diǎn)，記錄上次時間分界點(diǎn)作為本段開始時間，本次分界點(diǎn)作為本段結(jié)束時間；或是記錄兩個時間點(diǎn)之差，作為本段數(shù)據(jù)的持續(xù)時長，記錄本組照片及其持續(xù)值。進(jìn)一步的優(yōu)化，還可以記錄反映照片拍攝時頭部狀態(tài)信息的特征值，特征值可以是分組的上限值或下限值或組中值中的任一種，或是本段頭部狀態(tài)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計值，統(tǒng)計值包括平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、中位數(shù)、眾數(shù)中的任一種，或是把本組照片記錄在興奮狀態(tài)下。再比如以大腦狀態(tài)中Beta波功率譜數(shù)據(jù)為例，其大小范圍是O?20( X 105μν2)，設(shè)置5、10、15三個分段值，可以劃分入睡、困倦、清醒、興奮四種精神狀態(tài)，以該狀態(tài)下的Beta波功率譜數(shù)據(jù)統(tǒng)計值作為特征值，或以分段值作為特征值，以Beta波采集累計頻數(shù)或持續(xù)時長作為持續(xù)值，分別對每種狀態(tài)下的眼前場景進(jìn)行拍攝記錄。
[0025]用同樣的方法對頭部傾角進(jìn)行分段，首先把頭部傾角分成前后和左右兩個相互垂直的平面，端正平視時的角度為O度，在前后平面中低頭為正，后仰為負(fù)，主要變化范圍在-50°?50*3之間；在左右平面中以左傾為正，右傾為負(fù)，主要變化范圍在-30*3?30*3之間，分別以組距St3進(jìn)行等距分組，以累計采集頻數(shù)作為持續(xù)值，以分組界限值或組中值作為特征值，分別對每組頭部傾角下的眼前場景進(jìn)行拍攝記錄。
[0026]對用眼距離而言，根據(jù)GP2D12的電壓與距離輸出曲線，在10-50cm之間對應(yīng)電壓數(shù)據(jù)為2.55?0.61ν，如果每5cm為一組，共分8個組即Ai<Ni <Bi(i=l，2，3."8):2.55v<Nl <1.79v^l.79v<N2 < 1.40v^l.40v<N3 < 1.18v^ 1.18v<N4 < 0.99v^0.99v<N5 < 0.88v^0.88v<N6 < 0.78v^0.78v<N7 < 0.69v^0.69v<N8 < 0.61v，以累計采集頻數(shù)或持續(xù)時長作為持續(xù)值，以分組界限值或組中值作為特征值，分別對每組用眼距離下的眼前場景進(jìn)行拍攝記錄。
[0027]分段值的設(shè)置可以是一個到多個，其中，對于多個分段值，可以等距設(shè)置，或異距設(shè)置，縮小重點(diǎn)監(jiān)測部分的間距，放大其余部分，做到重密輕疏，或采取間斷方法，把次要區(qū)段數(shù)據(jù)間斷省略掉。
[0028]根據(jù)波形參數(shù)進(jìn)行分段，波形是大腦狀態(tài)中腦波分布的幾何形狀，特殊精神狀態(tài)下的腦電波，具有特殊的幾何形狀，如反映睡眠狀態(tài)的紡錘波。波形參數(shù)分析是根據(jù)波形特征進(jìn)行匹配跟蹤，把同種波形的大腦狀態(tài)分為同一段，比如把出現(xiàn)紡錘波形的大腦狀態(tài)歸為睡眠段。波形特征主要通過時域分析的方法提取幾何性質(zhì)，如過零截點(diǎn)分析、直方圖分析、方差分析、相干分析等。根據(jù)波形參數(shù)設(shè)置的分段值是組合值，波形參數(shù)包括幅度、均值、方差、偏歪度、峭度等，不同的波形有不同的參數(shù)組合，把大腦狀態(tài)幾何形狀分成匹配或不匹配，在匹配狀態(tài)下拍攝眼前場景照片，計算匹配狀態(tài)下的頭部狀態(tài)數(shù)據(jù)統(tǒng)計值作為特征值，或把對應(yīng)的精神狀態(tài)作為特征值，以持續(xù)時長或累計頻數(shù)作為持續(xù)值，或記錄開始時間和結(jié)束時間。
[0029](2)根據(jù)頭部狀態(tài)中精神狀態(tài)進(jìn)行分類，是直接通過精神狀態(tài)進(jìn)行區(qū)段劃分，把同一種精神狀態(tài)下的頭部狀態(tài)分為一段，比如根據(jù)困倦、放松、平靜、專注、興奮五種精神狀態(tài)的判斷標(biāo)準(zhǔn)劃分五個區(qū)段，把困倦下的頭部狀態(tài)分為一段，拍攝該狀態(tài)下的眼前場景，統(tǒng)計該狀態(tài)數(shù)據(jù)的累計頻數(shù)或持續(xù)時長作為持續(xù)值，以“困倦”精神狀態(tài)作為特征值進(jìn)行記錄；同樣拍攝記錄其它精神狀態(tài)下照片數(shù)據(jù)。判斷精神狀態(tài)的一種方法是根據(jù)預(yù)存的腦電波頻率范圍或腦波數(shù)據(jù)特征表，判斷所屬精神狀態(tài)，如果大腦狀態(tài)數(shù)據(jù)與設(shè)定范圍或特征相匹配，可以確定當(dāng)前精神狀態(tài)分類。此外，判斷精神狀態(tài)還可以通過神經(jīng)算法計算得來，即根據(jù)腦電波頻譜數(shù)據(jù)計算建立判斷標(biāo)準(zhǔn)，不同的神經(jīng)算法計算的精神狀態(tài)會有偏差，通常結(jié)合實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行，建立的判斷標(biāo)準(zhǔn)可以是單個設(shè)定閥值，也可能是由多個數(shù)值組合的復(fù)合條件，不同算法依據(jù)的腦電波數(shù)據(jù)也各不相同，精神狀態(tài)判斷方法可以查閱相關(guān)技術(shù)資料。
[0030]時段劃分
所述時段劃分包括根據(jù)頭部狀態(tài)的相對大小進(jìn)行分段，把波動在設(shè)定范圍的一個連續(xù)時間段的頭部狀態(tài)分為一段，或是根據(jù)時間進(jìn)行時段設(shè)定，把處于設(shè)定時間段的頭部狀態(tài)分為一段。根據(jù)頭部狀態(tài)進(jìn)行的時段劃分與根據(jù)時間條件進(jìn)行的時段劃分，都是按照時間順序依次記錄，但是兩者反映的側(cè)重點(diǎn)不同，根據(jù)頭部狀態(tài)進(jìn)行的時段劃分，其持續(xù)值和特征值都在不斷變化，反映的是每個時段的頭部狀態(tài)的大小和持續(xù)性的長短，根據(jù)時間條件進(jìn)行的時段劃分，其特征值不斷變化，而持續(xù)值是設(shè)定的，側(cè)重反映的是每個時段的頭部狀態(tài)的大小。
[0031](I)根據(jù)頭部狀態(tài)相對大小進(jìn)行時段劃分，是把大小相近的頭部狀態(tài)分為一段，通過頭部狀態(tài)差值、或比值、或離散度設(shè)置分段值，把波動在設(shè)定范圍的一個連續(xù)時段的頭部狀態(tài)分為一個時段，拍攝當(dāng)前時段下的眼前場景，以本時段頭部狀態(tài)統(tǒng)計值作為特征值，以累計頻數(shù)或持續(xù)時長作為持續(xù)值進(jìn)行記錄。
[0032]頭部狀態(tài)差值是比較兩個頭部狀態(tài)之間的距離大小，根據(jù)差值法設(shè)置的一個分段值，把相距小于分段值的頭部狀態(tài)分為同一段，即把波動變化在一定幅度范圍的頭部狀態(tài)分為同一段，當(dāng)差值大于分段值時，說明波動變大，超出范圍，把前一個數(shù)據(jù)歸為當(dāng)前時段，最新的數(shù)據(jù)歸為下一時段統(tǒng)計，兩段的時間分界點(diǎn)是最新數(shù)據(jù)的采集時間，或是該時間點(diǎn)提前一個采集時間間隔作為分界點(diǎn)。差值的計算方法有位置差值法和中心差值法。位置差值是對頭部狀態(tài)按升序或降序進(jìn)行排序，計算兩個特定序位數(shù)值的差，即第N位數(shù)據(jù)與倒數(shù)第N位數(shù)據(jù)的絕對離差，比如最大值與最小值之差、或上四分位數(shù)與下四分位數(shù)絕對離差，根據(jù)位置差值設(shè)置的分段值反映的是數(shù)據(jù)波動的上下幅度范圍，當(dāng)其小于設(shè)定分段值，說明數(shù)值大小相近，歸為同一時段。中心差值是計算頭部狀態(tài)與中心數(shù)值的差，中心數(shù)值包括平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、中位數(shù)和眾數(shù)中的任一種，頭部狀態(tài)與中心數(shù)值的差，反映該數(shù)據(jù)偏離中心的距離，中心差值分為上位差(大于中心值的數(shù)據(jù)與中心數(shù)值之差)和下位差(小于中心值的數(shù)據(jù)與中心數(shù)值之差絕對值)，根據(jù)中心差值設(shè)定的分段值反映的是數(shù)據(jù)波動的上半幅或下半幅范圍，中心差值的判定采用上下位差同時小于設(shè)定區(qū)段值。中心數(shù)值可以先通過位置差值判斷建立，當(dāng)同一段的數(shù)據(jù)個數(shù)大于N，計算中心數(shù)值，建議N不小于6。中心數(shù)值建立后，可以保持不變，也可以根據(jù)該段數(shù)據(jù)的增加而統(tǒng)計更新，或是變換新的頭部狀態(tài)進(jìn)行重新統(tǒng)計。
[0033]頭部狀態(tài)比值反映的是數(shù)據(jù)相對偏離度，包括位置比值和中心比值。位置比值是計算兩個特定序位數(shù)值的比，或計算兩個特定序位數(shù)值的差，再除以中心數(shù)值、或上端位置數(shù)值、或下端位置數(shù)值中的任一數(shù)值，中心比值是計算頭部狀態(tài)與中心數(shù)值的比，或計算頭部狀態(tài)與中心差值后，再除以中心數(shù)值。根據(jù)比值設(shè)定的一個分段值，是把所述比值小于設(shè)定值的數(shù)據(jù)歸為同一時段，具體方法同差值分段方法。
[0034]離散度反映頭部狀態(tài)的差異性，是評判頭部狀態(tài)離中心的趨勢，是對數(shù)據(jù)個性的測度，離散度包括異眾比率、四分位差、平均差、標(biāo)準(zhǔn)差、離散系數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)化值中任一種。離散度作為一種統(tǒng)計值，應(yīng)有N個數(shù)據(jù)統(tǒng)計得出，建議N不小于6。根據(jù)離散度設(shè)置的分段值是一個設(shè)定閥值，如果一批數(shù)據(jù)的離散度小于設(shè)定閥值，說明該批數(shù)據(jù)具有較強(qiáng)的共性，把該批數(shù)據(jù)分為同一段，一直持續(xù)統(tǒng)計下去，一旦離散度大于設(shè)定閥值，說明數(shù)據(jù)的差異性變大，把使離散度變大的最新數(shù)據(jù)分為下一時段，該數(shù)據(jù)以前的數(shù)據(jù)分為同一時段，計算不包括最新數(shù)據(jù)的這一段數(shù)據(jù)的統(tǒng)計值作為特征值，作為持續(xù)值的持續(xù)時間長或累計頻數(shù)的結(jié)束點(diǎn)也在最新數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)的采集時間是本時段結(jié)束時間點(diǎn)和新時段開始時間點(diǎn)。標(biāo)準(zhǔn)差在離散度計算中是一個關(guān)鍵值，當(dāng)樣本數(shù)量較大時，后續(xù)樣本的對標(biāo)準(zhǔn)差的影響會減弱，建議根據(jù)頭部狀態(tài)應(yīng)用特點(diǎn)控制標(biāo)準(zhǔn)差的樣本數(shù)量，即對同一時段統(tǒng)計標(biāo)準(zhǔn)差的數(shù)據(jù)再分段。
[0035](2)根據(jù)時間條件進(jìn)行時段劃分，是根據(jù)時間進(jìn)行時段設(shè)定，把滿足時間條件的一段連續(xù)頭部狀態(tài)數(shù)據(jù)分為一個時段，拍攝當(dāng)前時段下的眼前場景，以本時段頭部狀態(tài)統(tǒng)計值作為特征值，以累計頻數(shù)或持續(xù)時長作為持續(xù)值進(jìn)行記錄;或進(jìn)一步對設(shè)定時間段的頭部狀態(tài)進(jìn)行區(qū)段劃分，依次拍攝設(shè)定時段內(nèi)的每個區(qū)段下的眼前場景，以該分段頭部狀態(tài)數(shù)據(jù)統(tǒng)計值作為特征值，以累計頻數(shù)或持續(xù)時長作為持續(xù)值進(jìn)行記錄。比如以學(xué)生上課場景為例，根據(jù)課堂時刻表設(shè)定時段進(jìn)行劃分，分別拍攝記錄每堂課的學(xué)習(xí)場景和頭部狀態(tài)信息，避免課間活動時段的無用記錄;或是對堂課過程按時間進(jìn)行分段記錄，比如設(shè)定每1、或3、或5分鐘作為一個時段拍攝記錄一次，以每個時段的學(xué)習(xí)狀態(tài)數(shù)據(jù)統(tǒng)計值作為特征值，持續(xù)值為設(shè)定時段長或累加頻數(shù)，還可以記錄每個時段開始時間；進(jìn)一步的細(xì)化，還可以對堂課時段的學(xué)習(xí)狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行區(qū)段劃分，把同一區(qū)段下一個連續(xù)時段的狀態(tài)數(shù)據(jù)分為一個時段，依次拍攝記錄不同時段的學(xué)習(xí)場景和頭部狀態(tài)信息，反映課堂學(xué)習(xí)過程中的場景內(nèi)容、對場景關(guān)注度以及頭部狀態(tài)特征。通過時段劃分記錄的數(shù)據(jù)，可以反映用戶每堂課場景內(nèi)容、興趣偏好以及頭部狀態(tài)特征隨著上課時間的變化情況，再現(xiàn)課堂學(xué)習(xí)過程，對比不同課程的學(xué)習(xí)狀態(tài)，并把課間活動時段間斷省略掉。
[0036]前述根據(jù)頭部狀態(tài)的分段方法是單個數(shù)據(jù)與分段值的實時進(jìn)行比較，逐個判斷每個數(shù)據(jù)所屬分段，為避免異常數(shù)據(jù)的影響，可以根據(jù)一批M個頭部狀態(tài)的平均值進(jìn)行比較判斷，當(dāng)平均值滿足分段要求，說明這M個數(shù)據(jù)相近，可以歸為同一段，為了保持判斷的連續(xù)性，在出現(xiàn)一個新數(shù)據(jù)后，把這M個數(shù)據(jù)的第一個數(shù)據(jù)歸為該段統(tǒng)計，繼續(xù)保持為M個數(shù)據(jù)，計算其平均值進(jìn)行判斷，如果平均值不滿足分段要求，說明出現(xiàn)的新數(shù)據(jù)是另一段的數(shù)據(jù)，把最后一個數(shù)據(jù)歸為下一段，再把其它數(shù)據(jù)全部歸為前一段，并統(tǒng)計該段的持續(xù)值。
[0037]另一種多數(shù)據(jù)判斷方法是當(dāng)M個頭部狀態(tài)中有N個數(shù)據(jù)滿足分段要求，把這M個數(shù)據(jù)歸為同一段，為了保持判斷的連續(xù)性，在出現(xiàn)一個新數(shù)據(jù)后，把這M個數(shù)據(jù)的第一個數(shù)據(jù)歸為該段統(tǒng)計，繼續(xù)保持為M個數(shù)據(jù)，當(dāng)滿足分段要求的數(shù)據(jù)個數(shù)少于N個，說明出現(xiàn)的新數(shù)據(jù)是另一段的數(shù)據(jù)，把最后一個數(shù)據(jù)歸為下一段，再把其它數(shù)據(jù)全部歸為前一段，并統(tǒng)計該段的持續(xù)值。上述M個數(shù)據(jù)為連續(xù)數(shù)據(jù)，N個數(shù)據(jù)可以是連續(xù)或不連續(xù)數(shù)據(jù)。相同的方法還可以根據(jù)在設(shè)定時長內(nèi)滿足分段要求的時間總和來判斷。
[0038]優(yōu)選地，記錄裝置還可以設(shè)置提醒模塊，當(dāng)頭部狀態(tài)落入某一設(shè)定區(qū)段，處理器觸發(fā)提醒模塊進(jìn)行提醒，比如根據(jù)頭部姿態(tài)設(shè)定的分段值，選擇歪斜角度偏大的區(qū)段或設(shè)置一個歪斜角度提醒閥值，當(dāng)頭部姿態(tài)進(jìn)入該區(qū)段或大于該閥值，處理器觸發(fā)提醒模塊提醒；或是根據(jù)用眼距離設(shè)定的分段值，設(shè)定不同提醒距離區(qū)段，并根據(jù)不同提醒區(qū)段采取不同提醒方法，比如較近距離區(qū)段輕微提醒，近距離區(qū)段稍重提醒，很近距離區(qū)段重度提醒等。另外，還可以在入睡到興奮的幾種精神狀態(tài)中，選擇某種精神狀態(tài)，如放松狀態(tài)、困倦狀態(tài)、入睡狀態(tài)的分段值或判斷標(biāo)準(zhǔn)作為提醒閥值，當(dāng)所述頭部狀態(tài)值落入該段范圍或呈現(xiàn)不良精神狀態(tài)，處理器觸發(fā)提醒模塊進(jìn)行提醒，并根據(jù)不同精神狀態(tài)采用不同提醒程度或方式，比如放松狀態(tài)下進(jìn)行稍微提醒，困倦狀態(tài)下進(jìn)行稍重提醒，入睡狀態(tài)下進(jìn)行重度提醒。以LED指示燈為例，稍微提醒進(jìn)行慢閃爍，稍重提醒進(jìn)行快閃爍，重度提醒持續(xù)明亮。
【主權(quán)項】
1.一種學(xué)習(xí)場景分段記錄方法，其特征包括以下步驟: (1)處理器根據(jù)設(shè)定條件對頭部狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行分段，把同一頭部狀態(tài)段下的眼前場景分為一段； (2)在當(dāng)前場景段，啟動攝像頭拍攝眼前場景； (3)統(tǒng)計反映本段頭部狀態(tài)數(shù)據(jù)長度的持續(xù)值； (4)記錄本段場景照片和持續(xù)值。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的記錄方法，其特征是:所述分段包括對頭部狀態(tài)進(jìn)行區(qū)段劃分，把同一區(qū)段的頭部狀態(tài)分為一段，或?qū)︻^部狀態(tài)進(jìn)行時段劃分，把一個連續(xù)時段的頭部狀態(tài)分為一個段。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的記錄方法，其特征是:所述區(qū)段劃分包括根據(jù)頭部狀態(tài)數(shù)據(jù)設(shè)置分段值，把同一區(qū)段的頭部狀態(tài)分為一段，或根據(jù)頭部狀態(tài)中的精神狀態(tài)進(jìn)行分類，把同一類精神狀態(tài)下的頭部狀態(tài)分為一段。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的記錄方法，其特征是:所述根據(jù)頭部狀態(tài)數(shù)據(jù)設(shè)置分段值包括根據(jù)頭部狀態(tài)數(shù)據(jù)的大小、或波形參數(shù)中的任一種數(shù)值設(shè)置分段值，把同一區(qū)段的頭部狀態(tài)分為一段。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的記錄方法，其特征是:所述時段劃分包括根據(jù)頭部狀態(tài)數(shù)據(jù)的相對大小進(jìn)行分段，把波動在設(shè)定區(qū)段的一個連續(xù)時段的頭部狀態(tài)分為一個時段，或根據(jù)頭部狀態(tài)中的精神狀態(tài)進(jìn)行分類，把同一類精神狀態(tài)下的一個連續(xù)時段頭部狀態(tài)分為一個時段，或根據(jù)時間進(jìn)行時段設(shè)定，把處于設(shè)定時段的頭部狀態(tài)分為一個時段。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的記錄方法，其特征是:所述設(shè)定區(qū)段包括根據(jù)頭部狀態(tài)數(shù)據(jù)的差值、或比值、或離散度中的任一種數(shù)值設(shè)置分段值，把同一區(qū)段的一個連續(xù)時段的頭部狀態(tài)分為一段。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的記錄方法，其特征是:所述持續(xù)值包括所述段的持續(xù)時間長、或所述段開始時間與結(jié)束時間、或所述段頭部狀態(tài)數(shù)據(jù)的累計頻數(shù)、或所述段頭部狀態(tài)數(shù)據(jù)的累計頻率、或所述段持續(xù)時長占總時長的比率中的任一種。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的記錄方法，其特征是:如果頭部狀態(tài)處于所述段的持續(xù)值大于設(shè)定值，啟動攝像頭拍攝眼前場景。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的記錄方法，其特征是:所述記錄還包括反映所述段頭部狀態(tài)特征的特征值，所述特征值包括所述段的頭部狀態(tài)數(shù)據(jù)統(tǒng)計值、或所述段頭部狀態(tài)數(shù)據(jù)分段值、或所述段精神狀態(tài)分類、或所述段的時段中的任一種。10.一種頭戴式學(xué)習(xí)場景分段記錄裝置，包括頭戴式框架，置于框架上的頭部狀態(tài)傳感器、攝像頭、處理器和存儲器，頭部狀態(tài)傳感器采集頭部狀態(tài)信號傳送處理器進(jìn)行計算處理，攝像頭設(shè)置方向與人眼方向一致，其特征是: 處理器執(zhí)行權(quán)利要求1?9所述方法步驟，對頭部狀態(tài)進(jìn)行分段，把同一段頭部狀態(tài)下的眼前場景分為一段;在當(dāng)前場景段，啟動攝像頭拍攝眼前場景；統(tǒng)計本段頭部狀態(tài)的持續(xù)值； 存儲器記錄本段場景照片和反映對場景關(guān)注度的持續(xù)值。
【文檔編號】A61B5/11GK105962931SQ201610120009
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年3月3日
【發(fā)明人】胡漸佳
【申請人】胡漸佳