一种智能专注力的监测系统的制作方法

1.本发明属于计算机视觉技术与人工智能技术领域，具体涉及一种智能专注力的监测系统。


背景技术：

2.专注力是表示对一件事专心及投入的程度，指一个人专注于某一事情或活动时的心理状态。专注力是完成事情或学习新事物的重要基础，专注力影响着孩子的成绩，也影响着孩子的自信心，更影响着孩子的未来发展。根据国家统计局发布的数据：1637.80万入学新生，75％的孩子存在着专注力不足的现象，94％的老师认为孩子注意力需要重点培养。这是数字说明了专注力的重要性。专注力可以高孩子的学习能力，有助于提高孩子对某事的兴趣，对锻炼孩子的毅力有帮助，可以激发孩子潜藏的好奇心，有利于提高孩子的自信心。
3.专注力不集中的表现形式有好动，坐不住；无精打采，心不在焉，或者想入非非，走神；粗心，马虎，差错多，做事无效率；拖沓，磨蹭等，这些的外在表现都可以在学生学习时的学习状态中体现出来。
4.但是现有技术中并没有一个准确的针对学生学习状态的监测系统，尤其是能针对学习状态，如通过头面部微动作进行检测、识别、分析，从而能够系统的帮助人们锻炼专注度。


技术实现要素：

5.为了解决上述问题，本发明公开了一种智能专注力的监测系统，包括：后台服务器、监测装置和终端设备；
6.所述监测装置用于拍摄使用者学习中的图像，通过图像中使用者的表现分析专注力状态，所述监测装置与后台服务器实现数据通信，将该用户的专注力信息以数据形式发送到后台服务器；所述后台服务器对专注力数据进行存储和分析，将分析后的数据发送至终端设备；所述终端设备对这些数据进行图形化展示。
7.进一步地，所述监测装置包括电源和充放电模块、摄像头模块、存储和数据通讯模块、音频模块以及核心模块；所述电源和充放电模块为监测系统提供电力；所述摄像头模块用于采集图像信息，将图像传输至核心模块处理；所述音频模块采集用户的语音指令，将收集到的音频信息传输至核心模块；所述存储和数据通讯模块用于与外部进行信息交换。
8.进一步地，所述核心模块中包含ai运算单元、控制单元、接口单元；所述的接口单元，与设备中的其他模块相连，用来传递控制信息和数据；所述控制单元用于控制整个监测系统的工作流程，协调各部分模块的工作；所述ai运算单元内部搭载了用于分析专注力状态的识别算法，通过算法对摄像头模块采集到的信息进行识别计算，分析人员的专注力情况。
9.进一步地，所述专注力情况包括：当前的时间节点以及该时间节点下的用户专注力等级；所述的专注力等级是用户专注力水平的量化表达方式，通过智能监测装置的分析
判断，对使用者的专注力水平进行打分，使用从0到100的整数分数值来代表用户从完全分心到特别专注的状态。
10.进一步地，所述终端设备包括：专注力数据展示模块、专注力训练提升模块、用户登陆模块和装置控制模块；所述专注力数据展示模块用于在各个维度展示用户的专注力状态；所述专注力训练和提升模块用于协助用户制定专注力提升计划；所述用户登陆模块用于录入用户信息。
11.进一步地，所述后台服务器定时获取所述监测装置的状态信息，判断监测装置当前的工作状态，发送至终端设备，通过终端设备查看监测装置当前的工作状态，并对监测装置的状态进行控制。
12.进一步地，当所述监测装置检测到用户专注力不能达到训练计划时，通过语音进行提示，或采用积分奖励对用户进行奖励，通过反复训练，达到提升用户专注力水平的目的。
附图说明
13.图1为本发明智能专注力的监测系统的结构示意图；
14.图2为本发明智能专注力的监测装置的结构示意图；
15.图3为本发明智能专注力的监测装置的功能模块结构示意图；
16.图4为终端设备上专注力展示图表示意图；
具体实施方式
17.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下通过实施例并参照附图对本发明的内容进一步详细说明，但是本发明的实施方式不仅限于此。需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
18.如图1所示，为本发明智能专注力的监测系统的结构示意图，该监测系统包括：后台服务器、监测装置和终端设备。
19.监测装置主要用于拍摄使用者学习中的图像，通过图像中使用者的表现分析专注力状态，通过连接wifi网络，监测装置与后台服务器实现数据通信，将该用户的专注力信息以数据形式发送到后台服务器。后台服务器对该用户的专注力数据进行存储，将整理好的数据转发至终端设备中。
20.后台服务器对该用户的专注力数据进行存储，将整理好的数据转发至终端设备中，终端设备对这些数据进行图形化展示，方便使用者查看。同时，用户在查看自身的专注力状态后，可以针对自身的不足进行训练。通过终端设备制定专注力训练提升计划。所述的训练计划，包括学习时长、专注力平均分值目标、连续专注状态时长、分心状态时长限定等目标。目标可以通过终端设备，根据用户目前的水平自动生成，也可以用户自行进行设定。在用户设定好训练计划后，可以在智能监测装置开机的状态下进行学习训练，当智能监测
装置检测到用户专注力不能达到训练计划时，可以通过语音进行提示，也可采用积分奖励等手段对用户进行奖励，激励用户更加专注的学习，达到提升专注力的训练效果。通过反复训练，达到提升用户专注力水平的目的。
21.本发明的监测装置能够通过终端设备进行数据展示、用户登陆和对设备进行控制等；通过后台服务器对监测装置获取的用户的专注力数据进行存储，将整理好的数据转发至终端设备。所述终端设备可以为手机、平板电脑等。
22.终端设备主要包括：专注力报告展示模块、专注力训练提升模块、用户信息和登陆模块、装置控制模块。
23.所述的专注力报告展示模块，主要用于展示用户一次学习过程中的专注力状态。如图4所示是一次学习的专注力报告示例。具体的，专注力报告包括以下几个部分：第一部分是学习专注力总评展示，用来整体评价用户本次学习的专注力状态，以及与上一次学习的对比情况。第二部分是本次学习情况的图形化展示，用于展示不同时刻下用户的专注力水平。第三部分是消息提醒，用于提示学习开始、学习暂停、专注学习时长达标等信息。用户在查看自身的专注力状态后，可以针对自身的不足进行训练，通过专注力训练和提升模块制定专注力训练提升计划。
24.所述的专注力训练和提升模块，主要用于协助用户制定专注力提升的相关学习计划。具体的，可以制定逐日提升的专注力时长要求。在用户设定好训练计划后，可以在智能监测装置开机的状态下进行学习训练，当智能监测装置检测到用户专注力不能达到训练计划时，可以通过语音进行提示，也可采用积分奖励等手段对用户进行奖励，激励用户更加专注的学习，达到提升专注力的训练效果。通过反复训练，达到提升用户专注力水平的目的。
25.所述的用户登陆模块，主要用于录入设置用户信息，控制用户账户的登陆和注销功能。具体地，用户可以通过微信号、手机号等信息注册并登陆到终端设备中，用户可以在终端设备中录入自己的人脸图像，该图像可通过后台服务器进行人脸识别和存储。
26.在智能监测装置工作过程中，会定时将监测装置的状态信息传递到后台服务器，所述的监测装置状态信息包括：电池电量、工作或状态指示、监测装置时间、连续工作时间、摄像头照片等信息，后台服务器对这些信息进行分析，可以判断设备当前的工作状态，将一些用户关心的信息，如电池电量、当前时刻摄像头照片等，发送至终端设备上，用户也可以通过终端设备查看智能监控设备当前的工作状态，并对智能监测设备的状态进行控制，或通过拍照来抓取当前用户的学习图像至终端设备中。具体地，用户可以通过终端设备对控制参数进行设置，所述的控制参数包括：设备音量、时间、照片拍摄控制等信息。终端设备将这些信息传输至后台服务器，后台服务器基于以上信息对设备发出控制代码，变更设备的设置参数。
27.如图2所示，为监测系统中智能监测装置的模块结构示意图，包括电源和充放电模块、摄像头模块、存储和数据通讯模块、音频模块，以及核心模块；
28.电源和充放电模块为系统提供电力，包括：电池模组、电压转换模块、各级电源、电源管理单元pmu和充电接口，电池模组通过电压转换模块与各级电源连接，通过各级电源对其他模块供电，电源管理单元pmu与各级电源连接，对各级电源的供电电压进行管理。充电接口对接电池模组，当电池模组电量不足的情况下，通过在充电接口上外接充电线可以给电池模组进行充电。
29.摄像头模块用于采集图像信息，将图像传输至核心模块处理；摄像头模块包括：图像传输接口和摄像头模组两部分，摄像头模组通过图像传输接口与核心模块相连。
30.音频模块包括：扬声器、麦克风和编译码器codec；扬声器和麦克风分别与编译码器codec相连，codec又与核心模块相连。核心模块将需要外放的音频输入到codec中，扬声器从codec中获取音频信号，转化成声音进行外放。麦克风将收集到的环境声音信息输入到codec中，经过编码成为数字信号传输给核心模块。扬声器用于播报声音，可发出声音提示或语音提示、也可用于播放音频。麦克风用于录制环境中的音频信息，采集用户的语音指令，将收集到的音频信息传输至核心模块，核心模块通过对音频进行分析，提取语音信息，分析语音是否为预设的指令内容，如果相符，则按照预设的指令要求来实现对应的处理。存储和数据通讯模块包括：通信设备、存储器接口、数据线接口和存储器；存储器通过存储器接口与核心模块通信连接；核心模块通过通信设备获取信息，实现联网和数据通信功能，数据线接口用于连接外部数据线，进行设备与外部的信息交换，软件升级等功能。通信设备的接口可以是wifi接口、蓝牙接口和/或串口，通过wifi接口通讯传输图像、声音等数据信息，通过蓝牙接口和/或串口进行参数设置和状态同步。
31.核心模块中包含ai运算单元、控制单元、接口单元；所述的接口单元，与设备中的其他模块相连，用来传递控制信息和数据。控制单元用于控制整个监测系统的工作流程，协调各部分模块的工作。具体地，摄像头模块采集到图像后，通过接口单元将图像数据传输至控制单元，控制单元对这些数据进行解码和编码，将编码后的数据传输至ai运算单元。ai运算单元内部搭载了用于分析专注力状态的识别算法，通过算法对摄像头模块采集到的信息进行识别计算，分析人员的专注力情况。ai运算单元将计算得到的数据传输到控制单元，控制单元对专注力数据进行格式化编写，增加时间点、分数段等便于用户理解的信息，之后通过接口单元将这些数据传输至存储和数据通讯模块，通过存储和通讯模块，将数据发送至终端设备，方便用户查看。
32.在优选实施例中，专注力信息包含以下内容：当前的时间节点、该时间节点下的用户专注力等级。所述的专注力等级是用户专注力水平的一种量化表达方式，通过智能监测装置的分析判断，对使用者的专注力水平进行打分，使用从0到100的整数分数值来代表用户从“完全分心”到“特别专注”的状态。
33.如图3所示，是系统中智能监测装置的结构示意图，设备主要由镜头片1、上盖2、支架3、摄像头4、麦克风5、扬声器6、电池7、开关8、主板9、下盖10几部分组成。
34.所述的摄像头4、麦克风5、扬声器6、电池7、开关8、主板9几个部件，固定连接于支架的相应位置，摄像头4、麦克风5、扬声器6、电池7、开关8又分别通过连接线连接到主板上，支架3和各个部件固定于上盖2内，下盖10固定于上盖3下方。镜头片1固定于上盖中相应位置，起到保护摄像头的功能。
35.本发明的智能专注力的监测系统的工作流程如下：
36.步骤一：将监测装置的电源开启；
37.步骤二：打开终端设备上的app软件；
38.步骤三：通过终端设备的蓝牙进行信号扫描，扫描监测装置；
39.步骤四：通过蓝牙信号将终端设备和监测装置连接，将wifi网络的账户和密码传输到智能监测设备中；
40.步骤五：将监测装置连接到wifi网络中；
41.步骤六：通过终端设备的app软件进行用户登陆、用户信息录入；
42.步骤七：监测装置调用摄像头模块识别获取到用户的人脸信息，当获取到的人脸信息为绑定的用户信息时，监测装置视为用户开始学习，进入学习监督状态，识别专注力状态；终端设备实时接收用户的专注力状态信息，形成可视化图表，方便用户随时查看；
43.步骤八：用户在终端设备中查看不同时间维度下的个人专注度分析图表；查看自身专注力排名情况，与其他用户数据进行对比；根据检测到的自身专注力状态制定专注力学习训练计划；
44.步骤九：监测装置重复进行步骤七至步骤八，在使用中实施反馈专注力水平；在监测装置运行过程中，后台服务器持续处于运行状态，实时进行数据接收和转发，终端设备和监测装置间的所有数据通讯均通过后台服务器进行。
45.步骤十：当监测装置电量较低，可以通过指示灯、语音等方式提醒用户，用户可使用充电器和数据线对监测装置进行充电。
46.步骤十一：使用完成，关闭监测装置设备开关，退出终端设备上的app软件。
47.优选地，通过其他终端的远程设备可以随时查看摄像头获取到的图像来监督用户的学习状态。
48.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。