CN103595753A - 一种基于眼动轨迹跟踪的远程学习监控系统及其监控方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于眼动轨迹跟踪的远程学习监控系统及其监控方法，该监控系统包括：学习者计算机、信号采集装置，用来实时采集学习者注视屏幕的眼动轨迹；通讯网络，监控中心，用来对输入的数据进行分析、判断和处理，并输出对应的处理结果；信号采集装置与学习者计算机进行数据通讯，学习者计算机通过通讯网络与监控中心实现数据通讯。本发明通过对学习者的眼动轨迹进行实时采集和分析、判断，并根据判断结果做出相应的处理，以此对远程学习者进行实时监控，从中提高学习者的远程学习效率，并填补了现今远程教育的学习模式无法监管的技术空白。
Description
技术领域
本发明涉及一种监控系统及其监控方法，特别是涉及一种基于眼动轨迹跟踪的远程学习监控系统及其监控方法。
背景技术
近年来，随着网络技术的成熟和普及，远程教育作为终身学习的一种手段，已被人们普遍接受。然而，由于远程教育与课堂学习存在较大区别：课堂学习是在教师的监管下完成的，而远程教育是一种自主学习，没有教师的监管的学习模式，容易受学习者自身原因、环境因素等的影响，导致远程教学的学习效果很难达到课堂学习的效果，甚至导致有些学习者无法顺利完成学习任务。可见，远程教育的学习监控问题是一个亟待解决的问题。
关于眼动研究，早在19世纪就有人通过考察人的眼球运动来研究人的心理活动，通过分析记录到的眼动数据来探讨眼动与人的心理活动的关系。本发明正是基于学习者的眼动轨迹跟踪，提供一种远程学习监控系统及监控方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种基于眼动轨迹跟踪的远程学习监控系统及其监控方法，其通过对学习者的眼动轨迹进行实时采集和分析、判断，并根据判断结果进行相应的处理，以此对远程学习者进行实时监控，从中提高学习者的远程学习效率。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于眼动轨迹跟踪的远程学习监控系统，包括：
学习者计算机，其提供一学习者学习用的屏幕；
信号采集装置，用来实时采集学习者注视学习者计算机屏幕的眼动轨迹；
通讯网络，用来提供数据的远程传输；
监控中心，用来对输入的数据进行分析、判断和处理，并输出对应的处理结果；
信号采集装置与学习者计算机进行数据通讯，前者将所采集到的学习者的眼动轨迹信息传输给后者；学习者计算机通过通讯网络与监控中心实现数据通讯，前者将所接收的眼动轨迹信息转化为眼动轨迹数据，并传输给后者，由后者对所接收的眼动轨迹数据进行分析、判断和处理，并将对应的处理结果以数据或语音形式传输至学习者计算机。
所述监控中心包括用来对输入的数据进行分析和判断的数据服务器、用来根据输入的数据进行处理的监控终端；数据服务器通过所述通讯网络与所述学习者计算机实现数据通讯，数据服务器与监控终端进行通讯连接，前者将判断结果输出给后者，由后者根据判断结果进行处理，并将对应的处理结果以数据或语音形式传输至学习者计算机。
所述监控终端包括监控者计算机和/或教师计算机，监控者计算机和教师计算机分别提供一屏幕。
所述信号采集装置为红外摄像头采集装置，该红外摄像头采集装置通过蓝牙通信设备或USB接口与所述学习者计算机实现数据通讯。
所述监控终端通过所述数据服务器及通讯网络与所述学习者计算机实现数据通讯，或者，所述监控终端通过所述通讯网络与所述学习者计算机实现数据通讯。
一种基于眼动轨迹跟踪的远程学习监控系统的监控方法，包括如下步骤：
信号采集装置对学习者注视学习者计算机屏幕的眼动轨迹进行实时采集，并将所采集的眼动轨迹信息传输给学习者计算机；
学习者计算机将所接收的眼动轨迹信息转化为眼动轨迹数据，并通过通讯网络传输给监控中心；监控中心对所接收的眼动轨迹数据进行分析，判断该眼动轨迹数据是否异常；
监控中心对所接收的判断结果进行处理：若该判断结果异常，则监控中心以数据或语音形式向学习者计算机传输相应的处理结果，若该判断结果正常，则监控中心不像学习者计算机传输任何处理结果。
所述眼动轨迹数据包括学习者眼睛的注视点和注视时间。
所述判断结果包括学习者的眼睛注视点没有规律、学习者的眼睛注视点离开屏幕、学习者的眼睛注视点在屏幕的某个位置停留时间过长、学习者的眼睛注视点有规律。
所述处理结果包括学习内容的变换、学习内容的播放方式的改变、暂停播放学习内容、学习者状态的提醒和互动中的一种或者几种。
所述监控中心包括数据服务器和监控终端，监控终端包括监控者计算机和/或教师计算机，监控者计算机和/或教师计算机分别提供一屏幕；所述学习者计算机将眼动轨迹数据传输给数据服务器，数据服务器对所接收的眼动轨迹数据进行分析和判断，并输出判断结果给监控者计算机和/或教师计算机；若判断结果为异常，则监控者计算机和/或教师计算机以数据或语音形式向学习者计算机传输相应的处理结果，若判断结果正常，则监控者计算机和/或教师计算机不向学习者计算机传输任何处理结果。
本发明的有益效果是，本发明采用学习者计算机、信号采集装置、通讯网络和监控中心构成的远程学习监控系统，能够对远程学习者的眼动轨迹进行实时采集，并对所采集的眼动轨迹信息依次进行转化、分析和判断，最终根据判断结果进行处理，以此对学习者进行远程管理和监控，从中一方面有利于提高远程学习者的学习效率，另一方面也填补了现今远程教育的学习模式无法监管的技术空白。
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的一种基于眼动轨迹跟踪的远程学习监控系统及其监控方法不局限于实施例。
附图说明
图1是本发明的原理框图；
图2是本发明的眼动轨迹采集示意图。
具体实施方式
请参见图1所示，本发明的一种基于眼动轨迹跟踪的远程学习监控系统，包括：
学习者计算机1，其提供一学习者学习用的屏幕，即学习者屏幕2；
信号采集装置9，用来实时采集学习者注视学习者屏幕的眼动轨迹；
通讯网络3，此为INTERNET网络，用来提供数据的远程传输；
监控中心，该监控中心又包括数据服务器4和监控终端，其中，数据服务器4用来对输入的数据进行分析和判断，并输出对应的判断结果；监控终端，用来根据输入的数据进行处理，并输出对应的处理结果；
信号采集装置9与学习者计算机1进行数据通讯，前者将所采集到的学习者的眼动轨迹信息传输给后者；学习者计算机1通过通讯网络3与数据服务器4实现数据通讯，前者将所接收的眼动轨迹信息转化为眼动轨迹数据，并传输给后者；数据服务器4与监控终端进行通讯连接，前者对所接收的眼动轨迹数据进行分析和判断，并将判断结果输出给后者，由后者根据判断结果进行处理，并将对应的处理结果以数据或语音形式传输至学习者计算机1。
作为一种优选，上述监控终端包括监控者计算机5和教师计算机7，监控者计算机5和教师计算机7分别提供一屏幕，即分别为监控者屏幕6和教师屏幕8，这里，监控者计算机5和教师计算机7分别依次通过数据服务器4、通讯网络3与学习者计算机1实现数据通讯，或者，监控者计算机5和教师计算机7也可以分别直接通过通讯网络3与学习者计算机1实现数据通讯。
作为一种优选，上述信号采集装置9为红外摄像头采集装置，其通过蓝牙通信设备或者USB接口与学习者计算机1实现数据通讯。
本发明的一种基于眼动轨迹跟踪的远程学习监控系统，如图2所示，可将信号采集装置9，即红外摄像头采集装置安装于学习者屏幕2的相应位置，当学习者的眼睛10注视学习者屏幕2时，学习者屏幕2的光线通过学习者的眼睛瞳孔反射，并被红外摄像头采集装置捕获，形成光点，根据该光点可判断学习者眼睛注视屏幕的方位和注视时间。
本发明的一种基于眼动轨迹跟踪的远程学习监控系统的监控方法，包括如下步骤：
信号采集装置9对学习者注视学习者计算机1屏幕的眼动轨迹进行实时采集，并将所采集到的眼动轨迹信息通过蓝牙通讯设备或USB接口传输给学习者计算机1；
学习者计算机1将所接收到的眼动轨迹信息转化为眼动轨迹数据，该眼动轨迹数据包括学习者眼睛的注视点和注视时间；学习者计算机1通过通讯网络3将所转化的眼动轨迹数据传输给远端的数据服务器4，供数据服务器4进行分析和判断：该数据服务器4中存储有学习者眼动轨迹的标准数据，具体该标准数据是对每个学习资源在开发过程中进行测试和科学统计得到的，包括学习者的眼动轨迹从左到右，从上到下有规律的移动；学习者在屏幕上停留的合理时间和学习者翻页的正常速度；数据服务器4将接收到的眼动轨迹数据与其预先储存的标准数据进行比较，若学习者眼睛的注视点没有规律、经常离开屏幕、在屏幕的某个位置停留时间过长分别表示学习者的眼动轨迹异常，数据服务器4同时向监控者计算机5和教师计算机7输出表示学习者的眼动轨迹异常的判断结果，反之，若学习者的眼动轨迹是从左到右，从上到下有规律的移动或学习者在屏幕上停留的时间合理或学习者翻页的速度正常则表示学习者的眼动轨迹正常，数据服务器4同时向监控者计算机5和教师计算机7输出表示学习者的眼动轨迹正常的判断结果；
监控终端对所接收到的判断结果进行处理：具体，是先由监控者计算机5所在的监控者进行处理，若该监控者不能处理，则转由教师计算机7所在的专职教师进行处理；监控者或专职教师进行处理时，是根据所接收的判断结果进行的。若该判断结果异常，则监控者或专职教师根据异常的具体情况作出相应的处理：若数据服务器4的判断结果为学习者的眼睛注视点没有规律或者学习者的眼睛注视点经常离开屏幕，则监控者以数据或语音形式通过数据服务器4及通讯网络3向学习者计算机1传输提醒信息，以此提醒学习者提高学习注意力；若数据服务器4的判断结果为学习者的眼睛在屏幕的某个位置停留时间过长，表示学习者出现眼睛疲劳或者出现学习障碍，则监控者或专职教师进行如下处理：学习者出现眼睛疲劳，则由监控者变换学习内容，将学习内容换成一些比较轻松的画面或视频，或者暂停学习，供学习者进行短暂休息，或者改变学习内容的播放形式；学习者出现学习障碍，则由专职教师变换学习内容，将原来的学习内容换成难度较低的学习内容，或者进行双方互动，即双方在线讨论问题。若数据服务器向监控者计算机和教师计算机传输的判断结果为学习者的眼睛注视点有规律，则监控者计算机或教师计算机不向学习者计算机1传输任何处理结果，即监控者或教师不采取处理措施。
上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种基于眼动轨迹跟踪的远程学习监控系统及其监控方法，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。
Claims (10)
1.一种基于眼动轨迹跟踪的远程学习监控系统，其特征在于：包括：
学习者计算机，其提供一学习者学习用的屏幕；
信号采集装置，用来实时采集学习者注视学习者计算机屏幕的眼动轨迹；
通讯网络，用来提供数据的远程传输；
监控中心，用来对输入的数据进行分析、判断和处理，并输出对应的处理结果；
信号采集装置与学习者计算机进行数据通讯，前者将所采集到的学习者的眼动轨迹信息传输给后者；学习者计算机通过通讯网络与监控中心实现数据通讯，前者将所接收的眼动轨迹信息转化为眼动轨迹数据，并传输给后者，由后者对所接收的眼动轨迹数据进行分析、判断和处理，并将对应的处理结果以数据或语音形式传输至学习者计算机。
2.根据权利要求1所述的基于眼动轨迹跟踪的远程学习监控系统，其特征在于：所述监控中心包括用来对输入的数据进行分析和判断的数据服务器、用来根据输入的数据进行处理的监控终端；数据服务器通过所述通讯网络与所述学习者计算机实现数据通讯，数据服务器与监控终端进行通讯连接，前者将判断结果输出给后者，由后者根据判断结果进行处理，并将对应的处理结果以数据或语音形式传输至学习者计算机。
3.根据权利要求1所述的基于眼动轨迹跟踪的远程学习监控系统，其特征在于：所述监控终端包括监控者计算机和/或教师计算机，监控者计算机和教师计算机分别提供一屏幕。
4.根据权利要求1所述的基于眼动轨迹跟踪的远程学习监控系统，其特征在于：所述信号采集装置为红外摄像头采集装置，该红外摄像头采集装置装置通过蓝牙通信设备或USB接口与所述学习者计算机实现数据通讯。
5.根据权利要求2或3所述的基于眼动轨迹跟踪的远程学习监控系统，其特征在于：所述监控终端通过所述数据服务器及通讯网络与所述学习者计算机实现数据通讯，或者，所述监控终端通过所述通讯网络与所述学习者计算机实现数据通讯。
6.一种如权利要求1所述的基于眼动轨迹跟踪的远程学习监控系统的监控方法，其特征在于：包括如下步骤：
信号采集装置对学习者注视学习者计算机屏幕的眼动轨迹进行实时采集，并将所采集的眼动轨迹信息传输给学习者计算机；
学习者计算机将所接收的眼动轨迹信息转化为眼动轨迹数据，并通过通讯网络传输给监控中心；监控中心对所接收的眼动轨迹数据进行分析，判断该眼动轨迹数据是否异常；
若监控中心的判断结果显示学习者的眼动轨迹数据异常，则监控中心以数据或语音形式向学习者计算机传输相应的处理结果；若监控中心的判断结果显示学习者的眼动轨迹数据正常，则监控中心不向学习者计算机传输任何处理结果。
7.根据权利要求6所述的基于眼动轨迹跟踪的远程学习监控系统的监控方法，其特征在于：所述眼动轨迹数据包括学习者眼睛的注视点和注视时间。
8.根据权利要求6所述的基于眼动轨迹跟踪的远程学习监控系统的监控方法，其特征在于：所述判断结果包括学习者的眼睛注视点没有规律、学习者的眼睛注视点离开屏幕、学习者的眼睛注视点在屏幕的某个位置停留时间过长、学习者的眼睛注视点有规律。
9.根据权利要求6所述的基于眼动轨迹跟踪的远程学习监控系统的监控方法，其特征在于：所述处理结果包括学习内容的变换、学习内容的播放方式的改变、暂停播放学习内容、学习者状态的提醒和互动中的一种或者几种。
10.根据权利要求6所述的基于眼动轨迹跟踪的远程学习监控系统的监控方法，其特征在于：所述监控中心包括数据服务器和监控终端，监控终端包括监控者计算机和/或教师计算机，监控者计算机和/或教师计算机分别提供一屏幕；所述学习者计算机将眼动轨迹数据传输给数据服务器，数据服务器对所接收的眼动轨迹数据进行分析和判断，并输出判断结果给监控者计算机和/或教师计算机；若判断结果为异常，则监控者计算机和/或教师计算机以数据或语音形式向学习者计算机传输相应的处理结果，若判断结果正常，则监控者计算机和/或教师计算机不向学习者计算机传输任何处理结果。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: Xiangcheng District of Fujian city in Zhangzhou Province, 363000 Front Street No. 36 Applicant after: Minnan Normal University Address before: Xiangcheng District of Fujian city in Zhangzhou Province, 363000 Front Street No. 36 Applicant before: Minnan Normal University |
|
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Ye Xingmei Inventor after: Liu Shuxin Inventor after: Chen Meifen Inventor after: Huang Jinbiao Inventor after: Xu Ling Inventor before: Xu Ling Inventor before: Chen Meifen Inventor before: Zhang Lingcong Inventor before: Huang Jinbiao |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20140219 |