[发明专利]一种用于实时检测教师情绪的智能教鞭系统

说明书

本发明涉及一种用于实时检测教师情绪的智能教鞭系统，包括：包括传感器组、硬件处理系统和外围提示电路；传感器组用于采集教师的行为动态数据，包括分别与硬件处理系统连接的音频传感器、MEMS传感器和摄像头；硬件处理系统用于将接收的传感器组的数据信号分别通过音频提取处理算法、运动轨迹提取算法、表情识别算法处理，向外围提示电路输出提示指令；硬件处理系统包括音频处理模块、运动轨迹处理模块、表情识别处理模块和控制模块；外围提示电路用于在接收提示指令后发出震动和/或闪烁信号。本发明运用在教学工作中，可很好的实时检测教师情绪，在其情绪可能会对教学产生不好的影响时对其做出提醒。

技术领域

本发明涉及教学用品和人工智能技术领域，具体地指一种用于实时检测教师情绪的智能教鞭系统。

背景技术

在教育信息化的潮流中，有一些出现在教学一线的问题逐渐浮出水面。其中较为明显的问题之一就是教师关于多媒体教学设备的使用问题。一套多媒体教学系统难以避免的让教师的活动范围限制在了电脑的周围，这不仅不利于教师利用好多媒体设备，而且对课堂教学质量也产生了一些不好的影响。而另一个问题是教师们的教学质量与他们的情绪是有联系的。2019年华中师范大学的研究团队对教师的情绪对课堂教学效果的影响的研究表明，当教师的情绪表现为积极、稳定时，此时的课堂氛围好，能够实现较好的课堂教学效果；而当教师的情绪维持在消极、悲观时，此时课堂氛围紧张，课堂教学效果较差。

在当前市场上，投影仪幻灯片遥控笔的控制技术已十分成熟，但在对于使用者的动作情绪的获取与处理方面并无涉及，而适当的情绪提示对于教师上课质量的提升有着可观的影响。

发明内容

针对上述现有技术的不足之处，本发明提出一种用于实时检测教师情绪的智能教鞭系统，实时分析教师当前情绪状态，并在其情绪可能会对教学产生不好的影响时对其做出提醒，帮助一线教师们为学生们提供更好的教学质量。

为实现上述目的，本发明所设计的一种用于实时检测教师情绪的智能教鞭系统，其特殊之处在于，包括传感器组、硬件处理系统、外围提示电路、无线模块以及Linux服务器和云端存储；

所述传感器组用于采集教师的行为动态数据，包括分别与硬件处理系统连接的音频传感器、MEMS传感器和摄像头；

所述硬件处理系统用于将接收的传感器组的数据信号分别通过音频提取处理算法、运动轨迹提取算法、情绪识别算法处理，向外围提示电路输出提示指令；所述硬件处理系统包括音频处理模块、运动轨迹处理模块、情绪识别处理模块和控制模块；

所述外围提示电路用于在接收提示指令后发出震动或闪烁信号；

所述的无线模块用于智能教鞭与Linux服务器进行数据传输；

所述的Linux服务器用于协助处理图片信息，准确识别表情信息，存储以及上传数据至云端。

进一步地，所述音频处理模块用于将音频传感器传输的音频信号经过音频提取处理算法输出为音频状态，处理过程包括：

11)读取音频传感器传输信号并转换为电压值存入存储区；

12)对存储区的数据求算数平均同时对算结果做累加平均；

13)将处理后的电压值进行FFT变换；

14)通过声音信号的频率以及幅值大小来判断使用者的情绪：声音频率或幅值大于累加平均值的20％，判断为情绪异常并将频率超过的部分以及幅值超过的部分除以累加平均值得到归一化值后输出。

更进一步地，所述系统还包括用于处理图像数据的DSP模块。

更进一步地，所述运动轨迹处理模块用于将MEMS传感器传输的信号经过运动轨迹提取算法输出为运动状态，处理过程包括：

21)将MEMS传感器输出的三轴角速度数据通过姿态矩阵算出重力加速度；