[发明专利]一种学生课堂注意力检测方法

说明书

本发明公开一种学生课堂注意力检测方法，包括以下步骤：采集授课教师的教学图像和上课学生的面部图像；基于集合深度数据的光谱消光方法在帧图像中提取学生眼睛的状态；计算学生眼睛的视线朝向；记录学生课堂教学过程中注意力涣散的时刻，并与教学图像进行交叉对比，分析学生注意力涣散的原因。通过只需要提取学生的眼睛状态，利用课堂教学过程中学生位置、眼睛状态的延续性，可以计算学生注意力情况。该检测方法优化了视频识别算法，减小了运算量，经过数据统一可以得到每一位同学的课堂注意力情况，交叉对比学生大面积注意力涣散的时间点与教师授课内容，有助于教师查找自身教学缺失，提高授课水平，改善教学质量。

技术领域

本发明属于教育信息化技术领域，具体涉及一种学生课堂注意力检测方法。

背景技术

如今科技创新能力已成为国家实力的关键体现，科技的创新与发展离不开教育，教育作为知识、文化、技术传授的基石，对科技创新起到决定性的作用，没有教育，科技创新也无从谈起。如今传统课堂教育与微课教育、反转课题、网络教育等多种现代新型教育手段交织发展，但是无论采用何种教育形式，教育质量的关键还是在于课堂质量，而课堂质量的关键在于教师的授课质量与学生的学习质量。如果授课老师能够在课堂中实时了解学生注意力状况，便能及时调整教学方式，有效提高教学效果。而现有的教室监控系统很少涉及对学生注意力的实时检测与分析。

发明内容

发明目的：本发明提供可实现课堂教学质量检测的一种学生课堂注意力检测方法。

技术方案：所述的学生课堂注意力检测方法，包括以下步骤：采集授课教师的教学图像和上课学生的面部图像；基于集合深度数据的光谱消光方法在帧图像中提取学生眼睛的状态；计算学生眼睛的视线朝向；记录学生课堂教学过程中注意力涣散的时刻，并与教学图像进行交叉对比，分析学生注意力涣散的原因。

进一步，对所述的面部图像中的学生面部与环境背景进行分离，并对面部特征进行提取。

进一步，所述的面部特征提取步骤为：设置消光算法中的当前光照；确定在彩色RGB光谱图中组合比例；在帧图像中寻找最小的组合比例；化简组合比例约当阵，求取特征值；设置消光算子；对比深度数据，重构像素结构。

进一步，所述的提取学生眼睛的状态的步骤为：提取所述的学生的面部活动图像的1帧图像，并对该帧图像进行检测，判断是否检测到人脸，如果没有检测到人脸，则跳出执行状态等待下一帧图像；如果检测到人脸，则检测学生眼部并判断眼睛状态。

进一步，当检测到学生眼部时，首先检测眼睛是否睁开，当检测到眼睛睁开时，眼睛睁开状态自加1，检测后续的20帧图像，并计算眼睛的朝向；当检测到眼睛没有睁开时，眼睛闭合状态自加1，检测后续的10帧图像，如果眼睛变化小于阙值，则注意力涣散状态自加1，否则继续检测下一帧图像。

进一步，当没有检测到学生眼部时，检测次数自加1；同时设有一个检测定时器，一定时间后如果始终没有检测到眼部，即检测次数大于阙值，注意力涣散标记自加1，清将定时器清零；如果检测次数小于阙值，则直接将定时器清零。

有益效果：本发明所述的检测方法，只需要提取学生的眼睛状态，利用课堂教学过程中学生位置、眼睛状态的延续性，可以计算学生注意力情况。该检测方法优化了视频识别算法，减小了运算量，经过数据统一可以得到每一位同学的课堂注意力情况，有助于对学生的实时提醒与事后督促。根据学生课堂注意力变化曲线，交叉对比学生大面积注意力涣散的时间点与教师授课内容，有助于教师查找自身教学缺失，提高授课水平，改善教学质量。

附图说明

图1是本发明课堂教室的环境示意图；

图2是本发明课堂注意力检测方法流程图；

图3是本发明眼睛状态检测的流程图；

图4是本发明学生注意力涣散的时刻与教师的授课视频进行对比的流程图；