本發(fā)明涉及一種檢測(cè)系統(tǒng)及方法，特別是涉及一種基于無(wú)線傳輸?shù)膶W(xué)習(xí)者疲勞狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

目前，現(xiàn)有技術(shù)以學(xué)習(xí)者為中心的疲勞學(xué)習(xí)的儀器主要分為以下兩種：采用攝像頭(或其他儀器)來(lái)采集學(xué)習(xí)者的面部圖像信息(主要是眼睛)，再經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)處理得到眼睛眨動(dòng)的次數(shù)，以此來(lái)判斷學(xué)習(xí)者的疲勞狀況。這類檢測(cè)儀器在檢測(cè)手段和數(shù)據(jù)處理上存在如下不足之處：

1、人的頭部定位問題：一般需要兩臺(tái)以上的攝像頭和一臺(tái)高性能的計(jì)算機(jī)(由計(jì)算機(jī)控制一臺(tái)跟蹤頭部定位，另一臺(tái)捕捉面部的圖像)，才能完成面部圖像信息的采集，使得操作復(fù)雜，學(xué)習(xí)者不易完成，很難實(shí)時(shí)獲取眼睛眨動(dòng)的信息。

2、信息處理與傳輸存在的問題：

前端處理，即在客戶端將信息處理成數(shù)字信號(hào)，這樣便于傳輸，但面部圖像信息量大，處理速度比較慢，很難實(shí)時(shí)完成。

后端處理，即在客戶端上將信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)竭h(yuǎn)端的數(shù)據(jù)處理終端，這種方法雖然可以避免客戶端的信息處理，但對(duì)網(wǎng)絡(luò)的帶寬要求很高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于無(wú)線傳輸?shù)膶W(xué)習(xí)者疲勞狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)及方法，通過(guò)將無(wú)線光電鼠標(biāo)裝置制作成眼鏡附加裝置安裝在眼鏡架上，不僅解決了定位和佩戴問題，而且能夠準(zhǔn)確獲取學(xué)習(xí)者的眼瞼眨動(dòng)次數(shù)并實(shí)時(shí)傳輸給外部終端設(shè)備和遠(yuǎn)端監(jiān)控服務(wù)器進(jìn)行分析處理，最終判斷出學(xué)習(xí)者的疲勞學(xué)習(xí)狀態(tài)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種基于無(wú)線傳輸?shù)膶W(xué)習(xí)者疲勞狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)，包括一眼鏡，還包括安裝在所述眼鏡上的無(wú)線光電鼠標(biāo)裝置、具有無(wú)線通信功能的外部終端設(shè)備和遠(yuǎn)端監(jiān)控服務(wù)器；所述無(wú)線光電鼠標(biāo)裝置與所述外部終端設(shè)備相連，所述外部終端設(shè)備與所述遠(yuǎn)端監(jiān)控服務(wù)器相連；所述無(wú)線光電鼠標(biāo)裝置包括眼瞼眨動(dòng)信息采集模塊和無(wú)線通信模塊；所述眼瞼眨動(dòng)信息采集模塊用于通過(guò)光學(xué)引擎實(shí)時(shí)采集學(xué)習(xí)者的眼瞼眨動(dòng)信息，并將所述眼瞼眨動(dòng)信息發(fā)送給所述無(wú)線通信模塊；所述無(wú)線通信模塊用于將所述眼瞼眨動(dòng)信息傳輸給所述外部終端設(shè)備，并接收所述外部終端設(shè)備發(fā)送的語(yǔ)音提醒信息；所述外部終端設(shè)備用于根據(jù)接收到的眼瞼眨動(dòng)信息分析出睜眼、閉眼和眨眼的次數(shù)，并將睜眼、閉眼和眨眼的次數(shù)發(fā)送給所述遠(yuǎn)端監(jiān)控服務(wù)器；所述遠(yuǎn)端監(jiān)控服務(wù)器用于根據(jù)接收到的睜眼、閉眼和眨眼次數(shù)分析出學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)狀態(tài)；其中，所述無(wú)線通信模塊包括型號(hào)為nrf24le1的無(wú)線收發(fā)芯片，所述無(wú)線收發(fā)芯片通過(guò)射頻天線發(fā)送采集的眼瞼眨動(dòng)信息給外部終端設(shè)備。

所述眼鏡包括兩眼鏡框和位于兩眼鏡框的相對(duì)外端的兩眼鏡腿；所述無(wú)線光電鼠標(biāo)裝置通過(guò)一支架與任一所述眼鏡框相連接，通過(guò)另一支架與任一所述眼鏡腿相連接。

所述無(wú)線光電鼠標(biāo)裝置還安裝有供電模塊，用于為所述眼瞼眨動(dòng)信息采集模塊和無(wú)線通信模塊供電；所述供電模塊包括可充電電池、電池充電控制電路、usb充電接口和電源開關(guān)；所述usb充電接口與所述電池充電控制電路的輸入相連接，所述電池充電控制電路的輸出通過(guò)所述電源開關(guān)接至可充電電池的正極，所述穩(wěn)壓電路的輸入通過(guò)所述電源開關(guān)接至可充電電池的正極，穩(wěn)壓電路的輸出構(gòu)成供電端用于控制為所述眼瞼眨動(dòng)信息采集模塊和無(wú)線通信模塊供電。

所述眼瞼眨動(dòng)信息采集模塊包括型號(hào)為paw3205的光學(xué)引擎芯片、發(fā)光二極管和光電采集口；所述光學(xué)引擎芯片與所述發(fā)光二級(jí)管相連接，所述發(fā)光二級(jí)管發(fā)出的光線照射在所述光電采集口表面用于采集眼瞼眨動(dòng)信息；所述光學(xué)引擎芯片通過(guò)所述無(wú)線通信模塊發(fā)射采集的眼瞼眨動(dòng)信息。

所述無(wú)線通信模塊包括型號(hào)為nrf24le1的無(wú)線收發(fā)芯片，所述無(wú)線收發(fā)芯片通過(guò)射頻模塊發(fā)送采集的眼瞼眨動(dòng)信息給外部終端設(shè)備。

一種基于無(wú)線傳輸?shù)膶W(xué)習(xí)者疲勞狀態(tài)檢測(cè)方法，包括如下步驟：

眼瞼眨動(dòng)信息采集模塊通過(guò)光學(xué)引擎實(shí)時(shí)采集學(xué)習(xí)者的眼瞼眨動(dòng)信息，并將所述眼瞼眨動(dòng)信息發(fā)送給無(wú)線通信模塊；

無(wú)線通信模塊將所述眼瞼眨動(dòng)信息傳輸給具有無(wú)線通信功能的外部終端設(shè)備；

外部終端設(shè)備根據(jù)接收到的眼瞼眨動(dòng)信息分析出睜眼、閉眼和眨眼的次數(shù)，并將睜眼、閉眼和眨眼的次數(shù)發(fā)送給遠(yuǎn)端監(jiān)控服務(wù)器；

遠(yuǎn)端監(jiān)控服務(wù)器根據(jù)接收到的睜眼、閉眼和眨眼次數(shù)分析出學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)狀態(tài)。

所述外部終端設(shè)備根據(jù)接收到的眼瞼眨動(dòng)信息分析出睜眼、閉眼和眨眼的次數(shù)的方法為：

當(dāng)外部終端設(shè)備接收到的眼瞼眨動(dòng)信息為在原始位置不變時(shí)，判斷為睜眼；當(dāng)外部終端設(shè)備接收到的眼瞼眨動(dòng)信息為向下移動(dòng)且在預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)不返回時(shí)，判斷為閉眼；當(dāng)外部終端設(shè)備接收到的眼瞼眨動(dòng)信息為向下移動(dòng)且在預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)返回，判斷為眨眼。

由所述眼瞼眨動(dòng)信息采集模塊和所述無(wú)線通信模塊組成的無(wú)線光電鼠標(biāo)裝置安裝于一眼鏡，所述眼瞼眨動(dòng)信息采集模塊對(duì)學(xué)習(xí)者的眼瞼眨動(dòng)信息進(jìn)行采集時(shí)，學(xué)習(xí)者需佩戴該眼鏡。

本發(fā)明的一種基于無(wú)線傳輸?shù)膶W(xué)習(xí)者疲勞狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)及方法，通過(guò)將無(wú)線光電鼠標(biāo)裝置制作成眼鏡附加裝置安裝在眼鏡架上，可以獲取上眼瞼的相對(duì)移動(dòng)方向、移動(dòng)距離和移動(dòng)速度大小，并將這些信息通過(guò)無(wú)線通信模塊傳輸給具有無(wú)線通信功能的外部終端設(shè)備；外部終端設(shè)備通過(guò)對(duì)移動(dòng)軌跡的處理，得到眼瞼眨動(dòng)數(shù)據(jù)，外部終端設(shè)備再將眼瞼眨動(dòng)數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)竭h(yuǎn)端監(jiān)控服務(wù)器；遠(yuǎn)端監(jiān)控服務(wù)器經(jīng)過(guò)對(duì)眼瞼眨動(dòng)數(shù)據(jù)的處理分析，判斷出學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)狀態(tài)。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案帶來(lái)的有益效果是：

1、本發(fā)明直接在現(xiàn)有技術(shù)的眼鏡上安裝無(wú)線光電鼠標(biāo)裝置，不僅可以利用眼鏡方便佩戴特點(diǎn)解決定位和佩戴問題，而且利用光學(xué)引擎檢測(cè)學(xué)習(xí)者的眼瞼眨動(dòng)信息，其與面部圖像/圖片信息采集和傳統(tǒng)檢測(cè)腦電波的方式相比，具有數(shù)據(jù)量小、直接、不需要復(fù)雜加工處理即可進(jìn)行傳輸，完全可以滿足網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的傳送要求，可以幫助家長(zhǎng)或?qū)W校準(zhǔn)確及時(shí)地判斷出學(xué)習(xí)者的疲勞學(xué)習(xí)程度，進(jìn)而采取相應(yīng)的措施；

2、本發(fā)明采用無(wú)線通信模塊對(duì)光學(xué)引擎采集的眼瞼眨動(dòng)信息進(jìn)行傳輸，具有免于連接數(shù)據(jù)線及操作方便等特點(diǎn)；

3、本發(fā)明的無(wú)線通信模塊的主控芯片采用型號(hào)為nrf24le1的芯片，能夠接收光學(xué)引擎芯片采集的學(xué)習(xí)者的眼瞼眨動(dòng)信息，并發(fā)送給外部終端設(shè)備進(jìn)行處理。

以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明；但本發(fā)明的一種基于無(wú)線傳輸?shù)膶W(xué)習(xí)者疲勞狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)及方法不局限于實(shí)施例。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的原理框圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例的眼鏡(安裝有無(wú)線光電鼠標(biāo)裝置)的結(jié)構(gòu)示意圖一；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例的眼鏡(安裝有無(wú)線光電鼠標(biāo)裝置)的結(jié)構(gòu)示意圖二；

圖4是本發(fā)明的眼瞼眨動(dòng)信息采集模塊和無(wú)線通信模塊的電路圖；

圖5是本發(fā)明的供電模塊電路圖。

具體實(shí)施方式

請(qǐng)參見圖1至3所示，本發(fā)明的一種基于無(wú)線傳輸?shù)膶W(xué)習(xí)者疲勞狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)，包括一眼鏡1，還包括安裝在所述眼鏡1上的無(wú)線光電鼠標(biāo)裝置2、具有無(wú)線通信功能的外部終端設(shè)備3和遠(yuǎn)端監(jiān)控服務(wù)器4；所述無(wú)線光電鼠標(biāo)裝置2與所述外部終端設(shè)備3通過(guò)無(wú)線通信相連，所述外部終端設(shè)備3與所述遠(yuǎn)端監(jiān)控服務(wù)器4通過(guò)internet相連；其中：

所述無(wú)線光電鼠標(biāo)裝置2包括眼瞼眨動(dòng)信息采集模塊21和無(wú)線通信模塊23；所述眼瞼眨動(dòng)信息采集模塊21用于通過(guò)光學(xué)引擎實(shí)時(shí)采集學(xué)習(xí)者的眼瞼眨動(dòng)信息，并將所述眼瞼眨動(dòng)信息發(fā)送給所述無(wú)線通信模塊23；所述無(wú)線通信模塊23用于將所述眼瞼眨動(dòng)信息傳輸給所述外部終端設(shè)備3；

所述外部終端設(shè)備3用于根據(jù)接收到的眼瞼眨動(dòng)信息分析出睜眼、閉眼和眨眼的次數(shù)，并將睜眼、閉眼和眨眼的次數(shù)發(fā)送給所述遠(yuǎn)端監(jiān)控服務(wù)器4；

所述遠(yuǎn)端監(jiān)控服務(wù)器4用于根據(jù)接收到的睜眼、閉眼和眨眼次數(shù)分析出學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)狀態(tài)。

進(jìn)一步的，所述眼鏡1包括兩眼鏡框11和位于兩眼鏡框11的相對(duì)外端的兩眼鏡腿12；所述無(wú)線光電鼠標(biāo)裝置2通過(guò)一支架5與任一所述眼鏡框11相連接，通過(guò)另一支架5與任一所述眼鏡腿12相連接。

進(jìn)一步的，所述無(wú)線光電鼠標(biāo)裝置2還安裝有供電模塊22，用于為所述眼瞼眨動(dòng)信息采集模塊21和無(wú)線通信模塊23供電。具體的，如圖4至5所示，所述供電模塊22包括可充電電池bat、電池充電控制電路u1、usb充電接口221和電源開關(guān)222(即供電開關(guān)sw1開關(guān))；所述usb充電接口221與所述電池充電控制電路u1的輸入相連接，所述電池充電控制電路u1的輸出通過(guò)所述電源開關(guān)222接至可充電電池bat的正極，所述穩(wěn)壓電路u2的輸入通過(guò)所述電源開關(guān)222接至可充電電池的正極，穩(wěn)壓電路u2的輸出構(gòu)成供電端vdd用于控制為所述眼瞼眨動(dòng)信息采集模塊21和無(wú)線通信模塊23供電。需要充電時(shí)，按下所述電源開關(guān)222，供電開關(guān)sw1接通，將所述usb充電接口221連接普通手機(jī)充電器即可對(duì)所述可充電電池bat進(jìn)行充電；需要供電時(shí)，按下所述電源開關(guān)222(即供電開關(guān)sw1開關(guān)被按下)，供電端vdd為所述眼瞼眨動(dòng)信息采集模塊21和無(wú)線通信模塊23供電。進(jìn)一步的，二極管d102為共陰極二極管，可滿足充電、供電同時(shí)進(jìn)行。

進(jìn)一步的，所述眼瞼眨動(dòng)信息采集模塊21包括型號(hào)為paw3205的光學(xué)引擎芯片u3、發(fā)光二極管d1和光電采集口211；所述光學(xué)引擎芯片u3與所述發(fā)光二級(jí)管d1相連接，所述發(fā)光二級(jí)管d1發(fā)出的光線照射在所述光電采集口211表面用于采集眼瞼眨動(dòng)信息；所述光學(xué)引擎芯片u3通過(guò)所述無(wú)線通信模塊23發(fā)射采集的眼瞼眨動(dòng)信息。具體的，paw3205內(nèi)置晶振時(shí)鐘、dsp處理芯片及鼠標(biāo)led光源控制系統(tǒng)，能夠自動(dòng)對(duì)發(fā)光二極管d1的亮度進(jìn)行控制。paw3205光學(xué)引擎芯片包括8個(gè)引腳，分別為第1引腳nc，第2引腳motswk，第3引腳sdio，第4引腳sclk，第5引腳led，第6引腳vss，第7引腳vdd，第8引腳vdda，其中，第2引腳是移動(dòng)檢測(cè)輸出端；第3引腳是串行i/o接口；第4引腳是串行時(shí)鐘端；第5引腳是光電二極管輸入端，與所述發(fā)光二極管d1的陰極相連接；第7引腳為電源端，與所述穩(wěn)壓電路的供電端vdd相連接。

進(jìn)一步的，所述無(wú)線通信模塊23包括型號(hào)為nrf24le1的無(wú)線收發(fā)芯片u4，該無(wú)線收發(fā)芯片u4通過(guò)射頻天線ant發(fā)送采集的眼瞼眨動(dòng)信息給外部終端設(shè)備3。

具體的，無(wú)線收發(fā)芯片u4的第24、27引腳為vdd，用于與所述穩(wěn)壓電路u2的供電端vdd相連接接收輸入電源。

具體的，無(wú)線收發(fā)芯片u4的第22引腳ant2通過(guò)射頻天線ant發(fā)送采集的眼瞼眨動(dòng)信息給外部終端設(shè)備3。

具體的，所述光學(xué)引擎芯片u3的第2引腳motswk與所述無(wú)線收發(fā)芯片u4的第12引腳p0.6相連，第3引腳s-dio與所述無(wú)線收發(fā)芯片u4的第28引腳p1.5相連，第4引腳sclk與所述無(wú)線收發(fā)芯片u4的第18引腳p1.4相連。

一種基于無(wú)線傳輸?shù)膶W(xué)習(xí)者疲勞狀態(tài)檢測(cè)方法，包括如下步驟：

眼瞼眨動(dòng)信息采集模塊21通過(guò)光學(xué)引擎實(shí)時(shí)采集學(xué)習(xí)者的眼瞼眨動(dòng)信息，并將所述眼瞼眨動(dòng)信息發(fā)送給無(wú)線通信模塊23；

無(wú)線通信模塊23將所述眼瞼眨動(dòng)信息傳輸給具有無(wú)線通信功能的外部終端設(shè)備3，并接收外部終端設(shè)備3發(fā)送的語(yǔ)音提醒信息；

外部終端設(shè)備3根據(jù)接收到的眼瞼眨動(dòng)信息分析出睜眼、閉眼和眨眼的次數(shù)，并將睜眼、閉眼和眨眼的次數(shù)發(fā)送給遠(yuǎn)端監(jiān)控服務(wù)器4；

遠(yuǎn)端監(jiān)控服務(wù)器4根據(jù)接收到的睜眼、閉眼和眨眼次數(shù)分析出學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)狀態(tài)，并根據(jù)分析結(jié)果選擇是否對(duì)學(xué)習(xí)者發(fā)出語(yǔ)音提醒信息。

所述外部終端設(shè)備3根據(jù)接收到的眼瞼眨動(dòng)信息分析出睜眼、閉眼和眨眼的次數(shù)的方法為：

當(dāng)外部終端設(shè)備3接收到的眼瞼眨動(dòng)信息為在原始位置不變時(shí)，判斷為睜眼；當(dāng)外部終端設(shè)備3接收到的眼瞼眨動(dòng)信息為向下移動(dòng)且在預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)不返回時(shí)，判斷為閉眼；當(dāng)外部終端設(shè)備3接收到的眼瞼眨動(dòng)信息為向下移動(dòng)且在預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)返回，判斷為眨眼。

由所述眼瞼眨動(dòng)信息采集模塊21和所述無(wú)線通信模塊23組成的無(wú)線光電鼠標(biāo)裝置2安裝于一眼鏡1，所述眼瞼眨動(dòng)信息采集模塊21對(duì)學(xué)習(xí)者的眼瞼眨動(dòng)信息進(jìn)行采集時(shí)，學(xué)習(xí)者需佩戴該眼鏡1。

上述實(shí)施例僅用來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的基于無(wú)線傳輸?shù)膶W(xué)習(xí)者疲勞狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)及方法，但本發(fā)明并不局限于實(shí)施例，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均落入本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。