本發(fā)明涉及遠程教學
技術領域：
，特別是涉及一種基于近紅外成像儀的遠程學習者類型快速確定方法。
背景技術：
：現在的遠程教學資源大部分是將傳統(tǒng)課堂教學的內容，放到網絡服務器供學習者學習，沒有針對性，學習效率比較低?，F代遠程學習是以自我學習為主，不同于傳統(tǒng)的班級學習。強調個性化學習，資源要有針對性。要想做到這些，就要對學習者分類。在學習者類型分類的基礎上，有目的的開發(fā)教學資源。另一方面對于遠程學習者，在進行學習前，也要進行測試，確定學習者的類型，有目的的推送教學資源。資源的組成圖文占大部分，它的主要元素：字體色、背景色和/或邊框色、字方位。字方位包括上、下、左、右、左上、左下、右上、右下。如果顏色采用三基色(紅、綠、藍)和純色(黑、白)搭配，雖然可以滿足基本的設計需要，但顏色還是比較單調。如果按在電腦中的rgb混合，并使用整數來表示。通常情況下，rgb各有28＝256級，用數字表示為從0、1、2...直到255。按照計算，256級的rgb色彩總共能組合出約1678萬種色彩，即2563＝16777216。通常也被簡稱為1600萬色或千萬色。也稱為24位色(2的24次方)。再把2563種色彩按背景色、字體色、邊框色搭配，搭配方案有2566(不包括字方位)。這是一個龐大的組合搭配，這種組合搭配不可能完成測試的。但實驗發(fā)現，人眼的分辨率并不高，一般50級以內的混合是分辨不出太大的差別。如(0，0，0)與(50，0，0)兩種rgb顏色在人眼中認為是同一黑色。所以電腦畫板基本色的混合級是26＝64，27＝128，28＝256。因此可將0-255分成4級，即0、64、128、255?；旌仙?3＝64種。再把64種色彩按背景色、字體色、邊框色搭配，搭配方案有643＝262144，即使去掉重復搭配642＝4069，仍有262144-4069＝258048種搭配，按常規(guī)試驗測試也是很難完成的。如果按均勻設計有64*4＝256種搭配，仍然偏大。目前也缺少能夠結合搭配方案制作的圖片對遠程學習者的類型進行快速、準確確定的方法。技術實現要素：本發(fā)明提供了一種基于近紅外成像儀的遠程學習者類型快速確定方法，能有效地減少標準圖片的張數，以縮短測試時間，快速準確地確定學習者的類型。本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種基于近紅外成像儀的遠程學習者類型快速確定方法，包括以下步驟：1)選擇相應的正交試驗設計：標準圖片中包括字方位因數和若干個顏色因素，該若干個因素因素包括字體色、背景色和/或邊框色，各個顏色因素按rgb色彩組合，且各個顏色因素的r、g、b的0-255灰度分別分成預設的n級，分別表示n個水平；在現有的正交試驗設計中選擇水平數b＝n，且因素數c大于或等于標準圖片的總因素數的正交試驗設計及其正交試驗設計表；2)原始正交試驗設計表設定：行號設定：1-a表示試驗號，a是正交試驗設計的試驗次數和行數；列號設定：選擇1-c中的一個列號表示字方位，將其余的幾個列號分成或組合成與顏色因素數相等的若干組，且每組包括三個列號，分別表示相應顏色因素的r、g、b；顏色級設定：將顏色因素所在列中的各個不同的原始碼分別表示rgb色彩所分成的n個級別；方位設定：將字方位所在列中的各個不同的原始碼分別表示預設的若干個不同的方位；3)對原始正交試驗設計表的原始碼進行修正，使各個顏色因素在同一個方案中具有不同的顏色，得到a種搭配方案，并將該a種搭配方案制作成a張標準圖片；4)將所述原始正交試驗設計表中表示顏色級、方位的原始碼進行數字化編碼；播放所述a張標準圖片，用近紅外成像儀采集學習者觀看每張標準圖片時的含氧血紅蛋白濃度，并將含氧血紅蛋白濃度和所述數字化編碼用統(tǒng)計分析軟件進行統(tǒng)計分析，得到學習者關于各個因素的數學模型，確定學習者的類型。進一步的，所述步驟1)中，所述標準圖片中包括字方位、字體色、背景色和邊框色這四個因素，各個顏色因素的r、g、b的0-255灰度分別劃分為4級，包括0級、64級、128級、255級，選擇正交試驗設計l32(410)及其正交試驗設計表；所述原始正交試驗設計表設定為：行號設定：1-32表示試驗號；列號設定：第1列表示字方位，第2-4列表示背景色的rgb，第5-7列表示字體色的rgb，第8-10列表示邊框色的rgb；顏色級設定：1為0級，2為64級，3為128級，4為255級；方位設定：1為左上，2為左下，3為右上，4為右下；根據原始正交試驗設計表得出32種搭配方案，并將該32種搭配方案制作成32張標準圖片。進一步的，所述步驟1)中，所述標準圖片中包括字方位、字體色、背景色和邊框色這四個因素，各個顏色因素的r、g、b的0-255灰度分別劃分為4級，包括0級、64級、128級、255級，選擇正交試驗設計l16(45)及其正交試驗設計表；所述原始正交試驗設計表設定為：行號設定：1-16表示試驗號；列號設定：第1列表示字方位，第2、3、4列表示背景色的r、g、b，第3、4、5列表示字體色的r、g、b，第2、4、1列表示邊框色的r、g、b；顏色級設定：1為0級，2為64級，3為128級，4為255級；方位設定：1為左上，2為左下，3為右上，4為右下；根據原始正交試驗設計表得出16種搭配方案，并將該16種搭配方案制作成16張標準圖片。進一步的，所述步驟1)中，所述標準圖片中包括字方位、字體色、背景色和邊框色這四個因素，各個顏色因素的r、g、b的0-255灰度分別劃分為5級，包括0級、64級、128級、192級、255級，選擇混合正交試驗設計l20(4*55)及其正交試驗設計表；所述原始正交試驗設計表設定為：行號設定：1-20表示試驗號；列號設定：第1列表示字方位；第2-4列表示背景色的rgb；第3-5列表示字體色的rgb；第4-6列表示邊框色的rgb；顏色級設定：1為0級，2為64級，3為128級，4為192級，5為255級；方位設定：1為左上，2為左下，3為右上，4為右下；根據原始正交試驗設計表得出20種搭配方案，并將該20種搭配方案制作成20張標準圖片。進一步的，所述步驟4)中，標準圖片的播放順序是隨機的，且每張標準圖片的觀看時間由學習者確定。相較于現有技術，本發(fā)明具有以下有益效果：本發(fā)明采用正交試驗設計對元素的組合進行設計，科學有效地大幅度減少標準圖片的張數和組合搭配，從而可以縮短測試時間，以便于快速準確地確定學習者的類型。本發(fā)明的方法簡單、使用方便，通過制作的標準圖片結合采集學習者觀看每張標準圖片時的含氧血紅蛋白，并借助統(tǒng)計分析軟件進行統(tǒng)計分析，得到學習者關于各因素的數學模型，可以快速、準確地確定學習者的類型，以便于后續(xù)能根據學習者的主觀意圖制定學習內容，提高學習效率，及提高學習者的主觀能動性。以下結合通過實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明；但本發(fā)明的一種基于近紅外成像儀的遠程學習者類型快速確定方法不局限于實施例。具體實施方式正交試驗設計是利用正交試驗設計表來安排與分析多因素試驗的一種設計方法。它是由試驗因素的全部水平組合中，挑選部分有代表性的水平組合進行試驗的，通過對這部分試驗結果的分析了解全面試驗的情況，找出最優(yōu)的水平組合。正交設計用la(bc)表示，l是正交設計；a是試驗次數，即行數；b是水平數；c是因素數，即列數。常用的正交試驗設計表已由數學工作者制定出來，供進行正交設計時選用。2水平正交試驗設計表除l8(27)外，還有l(wèi)4(23)、l16(215)等；3水平正交試驗設計表有l(wèi)9(34)、l27(313)……等。本發(fā)明的一種基于近紅外成像儀的遠程學習者類型快速確定方法，包括以下步驟：1)選擇相應的正交試驗設計：標準圖片中包括背景色、字體色、邊框色、字方位這4個因素，背景色、字體色、邊框色這三個顏色因素按rgb色彩組合，且各個顏色因素的r、g、b的0-255灰度分別分成預設的n級，分別表示n個水平；在現有的正交試驗設計la(bc)中選擇b＝n，且因素數c大于或等于標準圖片的總因素數的正交試驗設計及其正交試驗設計表；2)原始正交試驗設計表設定：行號設定：1-a表示試驗號；列號設定：選擇1-c中的一個列號表示字方位，將其余的幾個列號分成或組合成與顏色因素數相等的若干組，且每組包括三個列號，分別表示相應顏色因素的r、g、b；顏色級設定：將背景色的rgb、字體色的rgb、邊框色的rgb所在列中的各個不同的原始碼分別表示rgb色彩所分成的n個級別，并使三個顏色因素的同一個顏色級別具有相同的原始碼；方位設定：將字方位所在列中的各個不同的原始碼分別表示預設的若干個不同的方位；3)對原始正交試驗設計表的原始碼進行修正，使各個顏色因素在同一個方案中具有不同的顏色，得到a種搭配方案，對應a張標準圖片；4)將所述原始正交試驗設計表中表示顏色級、方位的原始碼進行數字化編碼；播放所述n張標準圖片，用近紅外成像儀采集學習者觀看每張標準圖片時的含氧血紅蛋白濃度，并將含氧血紅蛋白濃度和所述數字化編碼用pasw統(tǒng)計分析軟件進行統(tǒng)計分析，得到學習者關于各因素的數學模型，確定學習者的類型。本實施例中，所述步驟1)中，每個組合的0-255劃分為4級，包括0級、64級、128級、255級，選擇10因素4水平的正交試驗設計l32(410)及其正交試驗設計表，如下表所示：所述原始正交試驗設計表設定為：行號設定：1-32表示試驗號；列號設定：第1列表示字方位，第2-4列表示背景色的rgb，第5-7列表示字體色的rgb，第8-10列表示邊框色的rgb，即第2列表示背景色的r，第3列表示背景色的g，第4列表示背景色的b，第5列表示字體色的r，第6列表示字體色的g，第7列表示字體色的b，第8列表示邊框色的r，第9列表示邊框色的g，第10列表示邊框色的b；顏色級設定：1為0級，2為64級，3為128級，4為255級；方位設定：1為左上，2為左下，3為右上，4為右下；對上述1-4行中的原始碼進行修正，使各個顏色因素在同一個方案中具有不同的顏色，得到32種搭配方案，對應32張標準圖片。由于背景色、字體色、邊框色這3個因素的rgb組合是處于同等的水平，列就可以重復使用，并且因素的水平可以任意放置，只要顏色不重復即可。因此，選擇5因素4水平l16(45)的正交試驗設計表，并對其改造，可以進一步減少實驗次數。只有16種搭配，所述正交試驗設計l16(45)及其正交試驗設計表如下表所示：所述原始正交試驗設計表設定為(所述原始正交試驗設計表的列號設定、顏色級設定和方位設定不局限于下述方式)：行號設定：1-16表示試驗號；列號設定：第1列表示字方位，第2、3、4列表示背景色的r、g、b，第3、4、5列表示字體色的r、g、b，第2、4、1列表示邊框色的r、g、b，即第2列表示背景色的r，第3列表示背景色的g，第4列表示背景色的b，第3列表示字體色的r，第4列表示字體色的g，第5列表示字體色的b，第2列表示邊框色的r，第4列表示邊框色的g，第1列表示邊框色的b；顏色級設定：1為0級，2為64級，3為128級，4為255級；方位設定：1為左上，2為左下，3為右上，4為右下；對上述原始正交試驗設計表中表示顏色級的原始碼進行修正，使各個顏色因素在同一個方案中具有不同的顏色，且修正時保證每一列中表示顏色級的幾種原始碼出現的次數相等，得到16種搭配方案，對應16張標準圖片。修訂后的16種搭配方案，如下表所示：正交試驗設計的搭配方案l16(45)以下列表對部分搭配方案進行說明：近紅外光譜術(nirs)作為一項非侵入式光學監(jiān)測手段，主要被用來觀察皮層區(qū)域含氧血紅蛋白(hbo2)和脫氧血紅蛋白(hb)，以及總血紅蛋白的濃度變化。近紅外腦功能成像機制主要運用的是神經血管耦合機制，大腦的血流供應會隨著功能活動的局部變化而進行局部響應。根據神經活動和腦組織血管耦合的概念，可以用含氧血紅蛋白和脫氧血紅蛋白的濃度變化間接地反映神經活動的強弱。神經活動的強弱與人的注意和興奮程度相關,其中含氧血紅蛋白濃度高，表示神經活動的強，注意力集中，興奮程度高；脫氧血紅蛋白濃度高，表示神經活動的弱，注意力不集中，興奮程度低。因此本發(fā)明以含氧血紅蛋白濃度為指標。將16種搭配方案制作成標準圖片，標準圖片的播放順序是隨機的，每張圖片的觀看時間由學習者確定(點擊鼠標)。用近紅外成像儀采集含氧血紅蛋白濃度，再將含氧血紅蛋白濃度、所述數字化編碼輸入pasw統(tǒng)計分析軟件，通過統(tǒng)計分析得到回歸模型，就可確定學習者的類型。測試過程是由遠程后臺自動完成的。以下舉例說明本發(fā)明的測試方法：采集的二位學習者的每張圖片的含氧血紅蛋白濃度，如下表：設置虛擬變量，即變量數字化編碼。建立pasw統(tǒng)計分析數據輸入表模板：對正交設計中表示方位、顏色級的各原始碼進行編碼，本實施例中，方位設定中，方位設定中，1(表示左上)的數字化編碼為1000，2(表示左下)的數字化編碼為0100，3(表示右上)的數字化編碼為0010，4(表示右下)的數字化編碼為0001；顏色級設定中，1(表示0級)的數字化編碼為1000，2(表示64級)的數字化編碼為0100，3(表示128級)的數字化編碼為0010，4(表示255級)的數字化編碼為0001。具體，參見以下方位編碼表和顏色級編碼表。方位編碼表原始碼方位x11x12x13x141左上10002左下01003右上00104右下0001顏色編碼表x21-x24表示背景色的r，x31-x34表示背景色的g，x41-x44表示背景色的b；x51-x54表示字體色的r，x61-x64表示字體色的g，x71-x74表示字體色的b；x81-x84表示邊框色的r，x91-x94表示邊框色的g，x101-x104表示邊框色的b。以下是關于字方位的pasw統(tǒng)計分析數據輸入表，y是1號學習者的含氧血紅蛋白濃度值：標準方程：y＝a+b1x1+b2x2+……+bmxmy是因變量，x是自變量，只要輸入含氧血紅蛋白濃度y,就可得到學習者關于字方位的回歸方程，即數學模型。由1號學習者的含氧血紅蛋白濃度得到對應關于字方位的數學模型：y＝0.177-1.215x12+0.556x13-1.162x14模型說明：模型中自動排除不相關變量x11?！?”的系數表示該變量是負相關，要減少使用?！?”的系數表示該變量是正相關，要增加使用。以下是關于背景色的pasw統(tǒng)計分析數據輸入表：標準方程：y＝a+b1x1+b2x2+……+bmxmy是因變量，x是自變量。只要輸入含氧血紅蛋白濃度y,就可得到學習者關于背景色的回歸方程，即數學模型。由1號學習者的含氧血紅蛋白濃度得到對應關于背景色的數學模型：y＝-3.440+5.170x22+6.455x23+0.300x24-2.122x32-4.277x33-4.805x34+5.523x42+5.660x43+3.892x44模型說明：模型中自動排除不相關變量x21、x31、x41。“-”的系數表示該變量是負相關，要減少使用?！?”的系數表示該變量是正相關，要增加使用。以下是關于字體色的pasw統(tǒng)計分析數據輸入表：標準方程：y＝a+b1x1+b2x2+……+bmxmy是因變量，x是自變量。只要輸入含氧血紅蛋白濃度y,就可得到學習者關于字體色的回歸方程，即數學模型。由1號學習者的含氧血紅蛋白濃度得到對應關于字體色的數學模型:y＝-0.363-2.122x52-4.277x53-4.805x54+4.523x62+5.660x63+3.892x64-2.035x72-0.627x73+2.278x74模型說明：模型中自動排除不相關變量x51、x61、x71?！?”的系數表示該變量是負相關，要減少使用?！?”的系數表示該變量是正相關，要增加使用。以下是關于邊框色的pasw統(tǒng)計分析數據輸入表：標準方程：y＝a+b1x1+b2x2+……+bmxmy是因變量，x是自變量。只要輸入含氧血紅蛋白濃度y,就可得到學習者關于邊框色的回歸方程，即數學模型。由1號學習者的含氧血紅蛋白濃度得到對應關于邊框色的數學模型：y＝-7.515+5.170x82+6.455x83+0.300x84+4.523x92+5.660x93+3.892x94+3.438x102+1.650x103+0.008x104模型說明：模型中自動排除不相關變量x81、x91、x101?！?”的系數表示該變量是負相關，要減少使用?！?”的系數表示該變量是正相關，要增加使用。通過上述四個數學模型得到該1號學習者為對字方位右上、背景色(r64/128/255級、g0級、b64/128/255級)、字體色(r0級、g64/128/255級、b255級)、邊框色(r64/128/255級、g64/128/255級、b64/128/255級)敏感的類型，該1號學習者為對字方位左下/右下、背景色(r0級、g64/128/255級、b0級)、字體色(r64/128/255級、g0級、b0/64/128級)、邊框色(r0級、g0級、b0級)不敏感的類型。根據學習者的類型開發(fā)相應的教學資源，將采用自動生成的方式。即資源素材是以文本的格式和圖片的格式存在，當學習者的類型確定后，將按模型生成與學習者匹配的教學資源。如果學習者對該資源不滿意，可以選擇重新生成備選組合(限定重新生成次數為5次，超過5次判斷為惡意生成，會被禁止)。為進一步提高精度，增加顏色的種類，可將0-255分成5級，按64間隔劃分，即0、64、128、192、255。選擇6因素5水平的混合正交試驗設計表l20(4x55)，如下表所示：根據上述原始正交試驗設計表得出20種搭配方案，對應20張標準圖片，并根據同一方案中各個顏色因素的顏色不同的原則對其進行修訂，得到修訂后的20種搭配方案，如下表所示：正交試驗設計的搭配方案l20(4x55)其它步驟按上述實施例的方法進行。在其它實施例中，所述標準圖片包括背景色、字體色和字方位這三個因素。上述實施例僅用來進一步說明本發(fā)明的一種基于近紅外成像儀的遠程學習者類型快速確定方法，但本發(fā)明并不局限于實施例，凡是依據本發(fā)明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均落入本發(fā)明技術方案的保護范圍內。當前第1頁12