[发明专利]学习状态跟踪和分析设备和系统

说明书

本发明提供了学习状态跟踪和分析设备，其通过对预设对象进行拍摄以获得相应的学习过程视频，再对该学习过程视频进行图像帧的分析以确定预设对象在学习过程中的面部区域图像信息和肢体区域图像信息，最后再根据这两种图像信息确定预设对象的实时学习状态分析结果，其利用预设对象在处于不同学习状态时其面部区域的五官表情状态和肢体区域的上肢位姿状态会相应不同，通过对该面部区域和该肢体区域的图像进行预设图像信息分析模型的处理，能够定量化和如实地得到预设对象的实时学习状态，从而提高对预设对象学习状态跟踪和分析的准确性、实时性和有效性，以及便于后续对预设对象的学习状态进行有针对性的提醒和改进。

技术领域

本发明涉及智能教学的技术领域，特别涉及学习状态跟踪和分析设备和系统。

背景技术

学生在学习过程中的学习状态会直接影响其自身的学习效率以及学习进度，但是学生的学习状态是时刻变化的，并且学习状态属于偏主观的评价量，因此在实际操作中，并不能准确地和实时地对学生的学习状态进行跟踪和分析，并且通过现有模型得到的学习状态分析结果并不能真实地和量化地反映学生当前的实际学习状态优劣，其只能对学生的学习状态进行大致定性的分析，这不利于对学生进行及时的和有针对性的提醒与改进。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供学习状态跟踪和分析设备，该学习状态跟踪和分析设备通过对预设对象进行拍摄以获得相应的学习过程视频，再对该学习过程视频进行图像帧的分析以确定预设对象在学习过程中的面部区域图像信息和肢体区域图像信息，最后再根据这两种图像信息确定预设对象的实时学习状态分析结果；该学习状态跟踪和分析设备利用预设对象在处于不同学习状态时其面部区域的五官表情状态和肢体区域的上肢位姿状态会相应不同，通过对该面部区域和该肢体区域的图像进行预设图像信息分析模型的处理，能够定量化和如实地得到预设对象的实时学习状态，从而提高对预设对象学习状态跟踪和分析的准确性、实时性和有效性，以及便于后续对预设对象的学习状态进行有针对性的提醒和改进。

本发明提供学习状态跟踪和分析设备，其特征在于，包括视频拍摄器、图像帧提取与判断器、面部区域图像信息提取器、肢体区域图像信息提取器和学习状态分析判断器；其中，

所述视频拍摄器，用于对预设对象进行拍摄，以此获得所述预设对象的学习过程视频；

所述图像帧提取与判断器，用于从所述学习过程视频中依次提取得到相应的若干图像帧，并在所述图像帧包含超过预定面积比例值的预设对象图像信息时，将对应所述图像帧判断为有效图像帧；

所述面部区域图像信息提取器，用于从所述有效图像帧中，提取所述预设对象面部区域对应的第一图像信息；

所述肢体区域图像信息提取器，用于从所述有效图像帧中，提取所述预设对象肢体区域对应的第二图像信息；

所述学习状态分析判断器，用于通过预设图像信息分析模型对所述第一图像信息和所述第二图像信息进行分析计算，从而得到所述预设对象的实时学习状态分析结果；

进一步，所述视频拍摄器包括双目拍摄单元、对象追踪单元和拍摄动作调整单元；其中，

所述双目拍摄单元包括两个相对于所述预设对象分别处于不同位置处的拍摄仪，两个所述拍摄仪用于分别拍摄所述预设对象在不同视角的学习过程视频；

所述对象追踪单元用于对所述预设对象进行热红外线的定位与跟踪，从而确定所述预设对象的实时位置；

所述拍摄动作调整单元用于根据所述实时位置，调整每一个所述拍摄仪各自的拍摄角度和/或拍摄景深；

进一步，所述视频拍摄器还包括位置偏差确定单元；其中，

所述位置偏差确定单元用于计算所述实时位置与预设对象的期望标准位置之间的水平位置偏差值和纵深位置偏差值；