CN110658911A - 虚拟现实课程调整系统及方法、虚拟现实头盔、处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种虚拟现实课程调整系统及方法、虚拟现实头盔、处理装置，系统包括虚拟现实头盔和处理装置，虚拟现实头盔用于监测使用者的预设体征信号，并将所述预设体征信号上传至处理装置；处理装置用于根据所述预设体征信号提取出使用者的精神状态信息，根据所述精神状态信息调整课程时间或/和内容。本发明实现了根据用户的反馈进行课程优化的目的，提高了用户的学习效率。
Description
技术领域
本发明涉及虚拟现实和增强现实领域，尤其涉及一种虚拟现实课程调整系统及方法、虚拟现实头盔、处理装置。
背景技术
虚拟现实(Virtual Reality)，简称VR技术，也称灵境技术或人工环境，是利用电脑模拟产生一个三度空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身历其境一般，可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物。使用者进行位置移动时，电脑可以立即进行复杂的运算，将精确的3D世界影像传回产生临场感。目前很多案例尝试将虚拟现实与教育相结合，产生了一定的效果。但是目前这种简单的结合常常存在以下几个问题：首先是由于虚拟现实与真实环境的区别，长时间佩戴虚拟现实头盔会给人带来一定的不适感，使得课程时间过长时使用者由于不适注意力下降，学习能力和效率降低；其次是对于课程内容的设置，无法通过使用者的反馈来进行调整，无法使课程进一步优化、提高学习的效率。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述无法根据用户具体情况优化调整课程，学习效率不高的缺陷，提供一种虚拟现实课程调整系统及方法、虚拟现实头盔、处理装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种虚拟现实课程调整系统，包括虚拟现实头盔和处理装置，其中：
虚拟现实头盔，用于监测使用者的预设体征信号，并将所述预设体征信号上传至处理装置；
处理装置，用于根据所述预设体征信号提取出使用者的精神状态信息，根据所述精神状态信息调整课程时间或/和内容。
可选的，所述预设体征信号包括脑电波信号或/和眼部状态信息，所述精神状态信息包括疲态信息或/和注意力信息。
可选的，所述处理装置包括：
疲态信息提取单元，用于根据脑电波信号的第一脑电波特征变化趋势以及眼部状态信息中第一眼部特征变化趋势，确定整个课程时间的疲态信息；
或/和，注意力信息提取单元，用于根据脑电波信号的第二脑电波特征变化趋势以及眼部状态信息中第二眼部特征变化趋势，确定整个课程时间的注意力信息。
可选的，所述第一脑电波特征包括纺锤波出现的频率，所述第一眼部特征包括眨眼次数或/和瞳孔大小及其维持时间；
所述第二脑电波特征包括脑电波的整体幅值，所述第二眼部特征包括瞳孔聚光程度及其维持时间。
可选的，所述处理装置包括：
课程时间调整单元，用于根据所述疲态信息的变化趋势，将疲态增加的拐点所对应的听课时长，确定为调整后的课程时间；
或/和，课程内容调整单元，用于根据所述注意力信息的变化趋势，将注意力下降的时间段对应的课程内容，确定为需要调整的课程内容。
可选的，所述虚拟现实头盔包括：
脑电波检测装置，用于监测所述脑电波信号；
或/和，眼部状态监测装置，用于监测所述眼部状态信息。
可选的，所述眼部状态监测装置为一组眼部摄像装置，所述一组眼部摄像装置设置于所述虚拟现实头盔的光学镜片两侧，所述脑电波检测装置集成在所述虚拟现实头盔的头带上。
本发明还要求保护一种虚拟现实课程调整方法，包括：
虚拟现实头盔监测使用者的预设体征信号，并将所述预设体征信号上传至处理装置；
处理装置根据所述预设体征信号提取出使用者的精神状态信息，根据所述精神状态信息调整课程时间或/和内容。
可选的，所述的根据所述预设体征信号提取出使用者的精神状态信息，包括：
根据脑电波信号的第一脑电波特征变化趋势以及眼部状态信息中第一眼部特征变化趋势，确定整个课程时间的疲态信息；
或/和，根据脑电波信号的第二脑电波特征变化趋势以及眼部状态信息中第二眼部特征变化趋势，确定整个课程时间的注意力信息。
可选的，所述的根据所述精神状态信息调整课程时间或/和内容，包括：
根据所述疲态信息的变化趋势，将疲态增加的拐点所对应的听课时长，确定为调整后的课程时间；
或/和，根据所述注意力信息的变化趋势，将注意力下降的时间段对应的课程内容，确定为需要调整的课程内容。
本发明还要求保护一种虚拟现实头盔，包括特征信息监测装置，用于监测使用者的预设体征信号，并将所述预设体征信号上传至处理装置；
其中，所述处理装置用于根据所述预设体征信号提取出使用者的精神状态信息，根据所述精神状态信息调整课程时间或/和内容。
可选的，所述特征信息监测装置包括：
脑电波检测装置，用于监测所述脑电波信号；
或/和，眼部状态监测装置，用于监测所述眼部状态信息。
本发明还要求保护一种处理装置，包括：
精神状态信息提取模块，用于根据虚拟现实头盔上传的预设体征信号提取出使用者的精神状态信息；
课程调整模块，用于根据所述精神状态信息调整课程时间或/和内容。
可选的，所述精神状态信息提取模块包括：
疲态信息提取单元，用于根据脑电波信号的第一脑电波特征变化趋势以及眼部状态信息中第一眼部特征变化趋势，确定整个课程时间的疲态信息；
或/和，注意力信息提取单元，用于根据脑电波信号的第二脑电波特征变化趋势以及眼部状态信息中第二眼部特征变化趋势，确定整个课程时间的注意力信息。
可选的，所述课程调整模块包括：
课程时间调整单元，用于根据所述疲态信息的变化趋势，将疲态增加的拐点所对应的听课时长，确定为调整后的课程时间；
或/和，课程内容调整单元，用于根据所述注意力信息的变化趋势，将注意力下降的时间段对应的课程内容，确定为需要调整的课程内容。
本发明的虚拟现实课程调整系统及方法、虚拟现实头盔、处理装置，具有以下有益效果：本发明可以监测使用者在课程时间内释放的预设体征信号，并根据这些预设体征信号提取出精神状态信息，进而可以根据精神状态信息调整课程时间或/和内容，因此实现了根据用户的反馈进行课程优化的目的，提高了用户的学习效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图：
图1是本发明实施例一提供的虚拟现实课程调整系统的原理框图；
图2是虚拟现实头盔的结构示意图一；
图3是虚拟现实头盔的结构示意图二；
图4是疲态信息和注意力信息的变化曲线示意图；
图5是本发明实施例二提供的虚拟现实课程调整方法的流程图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的典型实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
需要说明的是，所述“相连”或“连接”，不仅仅包括将两个实体直接相连，也包括通过具有有益改善效果的其他实体间接相连。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
本说明书中使用的“第一”、“第二”等包含序数的术语可用于说明各种构成要素，但是这些构成要素不受这些术语的限定。使用这些术语的目的仅在于将一个构成要素区别于其他构成要素。例如，在不脱离本发明的权利范围的前提下，第一构成要素可被命名为第二构成要素，类似地，第二构成要素也可以被命名为第一构成要素。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明总的思路是：利用虚拟现实头盔监测使用者的预设体征信号，并将所述预设体征信号上传至处理装置；再利用处理装置，根据所述预设体征信号提取出使用者的精神状态信息，根据所述精神状态信息调整课程时间或/和内容。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本发明实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
实施例一
参考图1，本实施例公开了一种虚拟现实课程调整系统，包括虚拟现实头盔101和处理装置102，其中：
虚拟现实头盔101，用于监测使用者的预设体征信号，并将所述预设体征信号上传至处理装置102；
处理装置102，用于根据所述预设体征信号提取出使用者的精神状态信息，根据所述精神状态信息调整课程时间或/和内容。
本实施例中，预设体征信号包括脑电波信号和眼部状态信息，所述精神状态信息包括疲态信息和注意力信息。可以理解的是，所述预设体征信号还可以只包括脑电波信号、眼部状态信息中的一种，相应的，所述精神状态信息也可以只包括疲态信息、注意力信息中的一种。另外，精神状态信息还可以包括烦躁信息等，本实施例仅为一个示意说明，并不是用于限制本发明。
相应的，参考图2-3，所述虚拟现实头盔101包括：脑电波检测装置1011、眼部状态监测装置1012、头带1013、外壳、缓冲装置、光学透镜1014、显示屏、PCB板。其中，脑电波检测装置1011用于监测所述脑电波信号。眼部状态监测装置1012用于监测所述眼部状态信息。具体的，所述脑电波检测装置1011集成在头带1013上，在使用时可以贴在人体的头部。所述眼部状态监测装置1012为一组眼部摄像装置，所述眼部摄像装置设置在光学透镜1014的两侧，方便拍摄人眼的情况
相应的，本实施例的所述处理装置可以采用不但不限于计算机，所述处理装置具体包括：
疲态信息提取单元1021，用于根据脑电波信号的第一脑电波特征变化趋势以及眼部状态信息中第一眼部特征变化趋势，确定整个课程时间的疲态信息。其中，所述第一脑电波特征包括纺锤波出现的频率，所述第一眼部特征包括眨眼次数或/和瞳孔大小及其维持时间。例如，如果纺锤波出现的频率增加，说明使用者产生疲态，无法再进行高质量的学习。再例如，如果眨眼次数明显变少，瞳孔缩小且不稳定且维持较长时间，则说明使用者产生疲态，无法再进行高质量的学习。
注意力信息提取单元1022，用于根据脑电波信号的第二脑电波特征变化趋势以及眼部状态信息中第二眼部特征变化趋势，确定整个课程时间的注意力信息。其中，所述第二脑电波特征包括脑电波的整体幅值，所述第二眼部特征包括瞳孔聚光程度及其维持时间。例如，如果脑电波的整体幅值上下漂移，说明此时使用者注意力不集中，在想与教学内容无关的内容。再例如，瞳孔聚光程度变为发散且持续时间较短，说明此时使用者注意力不集中。
课程时间调整单元1023，用于根据所述疲态信息的变化趋势，将疲态增加的拐点所对应的听课时长，确定为调整后的课程时间。
课程内容调整单元1024，用于根据所述注意力信息的变化趋势，将注意力下降的时间段对应的课程内容，确定为需要调整的课程内容。
可以理解的是，因为本实施例中疲态信息和注意力信息都是基于脑电波信号和眼部状态信息这两个评价指标综合确定的，针对每一个评价指标，可以根据其对应的特征变化趋势的大小确定相应的数值以将疲态信息、注意力信息进行量化，例如：针对脑电波信号的评价指标，第一脑电波特征变化趋势以及眼部状态信息中第一眼部特征变化趋势越大，则意味着疲态越严重，则可以给一个越小的数值当然也可以给越大的数值，只要数值大小的变化能反应整个听课过程中的疲态信息的变化趋势即可。同时，因为本实施例中疲态信息和注意力信息都是基于脑电波信号和眼部状态信息这两个评价指标综合确定的，所以在描述疲态信息和注意力信息时，可以给每一种评价指标设置一个权重，如此将疲态信息和注意力信息都量化后，就可以得到疲态信息和注意力信息随听课时间的变化曲线，如图4所示，横坐标为听课时间，曲线a代表疲态信息的变化曲线，简称疲态曲线，其纵坐标是量化后的疲态信息，纵坐标越大，代表疲态越轻。曲线b代表注意力信息的变化曲线，简称注意力曲线，其纵坐标是量化后的注意力信息，纵坐标越大，代表注意力越集中。从图4中可以看出，疲态曲线a在课程开始时为最高，随着时间的增长逐渐下降，在t2时刻大幅下滑，t2到t4时刻之间会有各种体征信号密集释放出来，根据该曲线a，可知时刻t2为疲态增加的拐点，因此，课程时间应该设置在t2时间以内。注意力曲线b在t1时刻和t2-t3区间有大幅减少，说明课程中t1时刻的内容和t2—t3时间段的内容对于使用者的吸引力不够，需要对课程内容进行调整。
实施例二
参考图5，基于同一发明构思，本实施例公开了一种虚拟现实课程调整方法，方法包括：
S201、虚拟现实头盔监测使用者的预设体征信号，并将所述预设体征信号上传至处理装置；
S202、处理装置根据所述预设体征信号提取出使用者的精神状态信息，根据所述精神状态信息调整课程时间或/和内容。
其中，步骤S202中所述的根据所述预设体征信号提取出使用者的精神状态信息，包括：
根据脑电波信号的第一脑电波特征变化趋势以及眼部状态信息中第一眼部特征变化趋势，确定整个课程时间的疲态信息；
或/和，根据脑电波信号的第二脑电波特征变化趋势以及眼部状态信息中第二眼部特征变化趋势，确定整个课程时间的注意力信息。
其中，步骤S202中所述的根据所述精神状态信息调整课程时间或/和内容，包括：
根据所述疲态信息的变化趋势，将疲态增加的拐点所对应的听课时长，确定为调整后的课程时间；
或/和，根据所述注意力信息的变化趋势，将注意力下降的时间段对应的课程内容，确定为需要调整的课程内容。
其他具体内容，可以参考实施例一，此处不再赘述。
实施例三
基于同一发明构思，本实施例公开了一种虚拟现实头盔，包括特征信息监测装置，用于监测使用者的预设体征信号，并将所述预设体征信号上传至处理装置。其中，所述处理装置用于根据所述预设体征信号提取出使用者的精神状态信息，根据所述精神状态信息调整课程时间或/和内容。
具体的，所述特征信息监测装置包括：
脑电波检测装置，用于监测所述脑电波信号；
或/和，眼部状态监测装置，用于监测所述眼部状态信息。
其他具体内容，可以参考实施例一，此处不再赘述。
实施例四
基于同一发明构思，本实施例公开了一种处理装置，包括：
精神状态信息提取模块，用于根据虚拟现实头盔上传的预设体征信号提取出使用者的精神状态信息；
课程调整模块，用于根据所述精神状态信息调整课程时间或/和内容。
具体的，所述精神状态信息提取模块包括：
疲态信息提取单元，用于根据脑电波信号的第一脑电波特征变化趋势以及眼部状态信息中第一眼部特征变化趋势，确定整个课程时间的疲态信息；
或/和，注意力信息提取单元，用于根据脑电波信号的第二脑电波特征变化趋势以及眼部状态信息中第二眼部特征变化趋势，确定整个课程时间的注意力信息。
具体的，所述课程调整模块包括：
课程时间调整单元，用于根据所述疲态信息的变化趋势，将疲态增加的拐点所对应的听课时长，确定为调整后的课程时间；
或/和，课程内容调整单元，用于根据所述注意力信息的变化趋势，将注意力下降的时间段对应的课程内容，确定为需要调整的课程内容。
其他具体内容，可以参考实施例一，此处不再赘述。
需要指出的是，上文对各种模块的描述中，分割成这些模块，是为了说明清楚。然而，在实际实施中，各种模块的界限可以是模糊的。例如，本文中的任意或所有功能性模块可以共享各种硬件和/或软件元件。又例如，本文中的任何和/或所有功能模块可以由共有的处理器执行软件指令来全部或部分实施。另外，由一个或多个处理器执行的各种软件子模块可以在各种软件模块间共享。相应地，除非明确要求，本发明的范围不受各种硬件和/或软件元件间强制性界限的限制。
综上所述，本发明的虚拟现实课程调整系统及方法、虚拟现实头盔、处理装置，具有以下有益效果：本发明可以监测使用者在课程时间内释放的预设体征信号，并根据这些预设体征信号提取出精神状态信息，进而可以根据精神状态信息调整课程时间或/和内容，因此实现了根据用户的反馈进行课程优化的目的，提高了用户的学习效率。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
Claims (15)
1.一种虚拟现实课程调整系统，其特征在于，包括虚拟现实头盔和处理装置，其中：
虚拟现实头盔，用于监测使用者的预设体征信号，并将所述预设体征信号上传至处理装置；
处理装置，用于根据所述预设体征信号提取出使用者的精神状态信息，根据所述精神状态信息调整课程时间或/和内容。
2.根据权利要求1所述的虚拟现实课程调整系统，其特征在于，所述预设体征信号包括脑电波信号或/和眼部状态信息，所述精神状态信息包括疲态信息或/和注意力信息。
3.根据权利要求2所述的虚拟现实课程调整系统，其特征在于，所述处理装置包括：
疲态信息提取单元，用于根据脑电波信号的第一脑电波特征变化趋势以及眼部状态信息中第一眼部特征变化趋势，确定整个课程时间的疲态信息；
或/和，注意力信息提取单元，用于根据脑电波信号的第二脑电波特征变化趋势以及眼部状态信息中第二眼部特征变化趋势，确定整个课程时间的注意力信息。
4.根据权利要求3所述的虚拟现实课程调整系统，其特征在于，
所述第一脑电波特征包括纺锤波出现的频率，所述第一眼部特征包括眨眼次数或/和瞳孔大小及其维持时间；
所述第二脑电波特征包括脑电波的整体幅值，所述第二眼部特征包括瞳孔聚光程度及其维持时间。
5.根据权利要求2所述的虚拟现实课程调整系统，其特征在于，所述处理装置包括：
课程时间调整单元，用于根据所述疲态信息的变化趋势，将疲态增加的拐点所对应的听课时长，确定为调整后的课程时间；
或/和，课程内容调整单元，用于根据所述注意力信息的变化趋势，将注意力下降的时间段对应的课程内容，确定为需要调整的课程内容。
6.根据权利要求2所述的虚拟现实课程调整系统，其特征在于，所述虚拟现实头盔包括：
脑电波检测装置，用于监测所述脑电波信号；
或/和，眼部状态监测装置，用于监测所述眼部状态信息。
7.根据权利要求6所述的虚拟现实课程调整系统，其特征在于，所述眼部状态监测装置为一组眼部摄像装置，所述一组眼部摄像装置设置于所述虚拟现实头盔的光学镜片两侧，所述脑电波检测装置集成在所述虚拟现实头盔的头带上。
8.一种虚拟现实课程调整方法，其特征在于，包括：
虚拟现实头盔监测使用者的预设体征信号，并将所述预设体征信号上传至处理装置；
处理装置根据所述预设体征信号提取出使用者的精神状态信息，根据所述精神状态信息调整课程时间或/和内容。
9.根据权利要求8所述的虚拟现实课程调整方法，其特征在于，所述的根据所述预设体征信号提取出使用者的精神状态信息，包括：
根据脑电波信号的第一脑电波特征变化趋势以及眼部状态信息中第一眼部特征变化趋势，确定整个课程时间的疲态信息；
或/和，根据脑电波信号的第二脑电波特征变化趋势以及眼部状态信息中第二眼部特征变化趋势，确定整个课程时间的注意力信息。
10.根据权利要求8所述的虚拟现实课程调整方法，其特征在于，所述的根据所述精神状态信息调整课程时间或/和内容，包括：
根据所述疲态信息的变化趋势，将疲态增加的拐点所对应的听课时长，确定为调整后的课程时间；
或/和，根据所述注意力信息的变化趋势，将注意力下降的时间段对应的课程内容，确定为需要调整的课程内容。
11.一种虚拟现实头盔，其特征在于，包括特征信息监测装置，用于监测使用者的预设体征信号，并将所述预设体征信号上传至处理装置；
其中，所述处理装置用于根据所述预设体征信号提取出使用者的精神状态信息，根据所述精神状态信息调整课程时间或/和内容。
12.根据权利要求11所述的虚拟现实头盔，其特征在于，所述特征信息监测装置包括：
脑电波检测装置，用于监测所述脑电波信号；
或/和，眼部状态监测装置，用于监测所述眼部状态信息。
13.一种处理装置，其特征在于，包括：
精神状态信息提取模块，用于根据虚拟现实头盔上传的预设体征信号提取出使用者的精神状态信息；
课程调整模块，用于根据所述精神状态信息调整课程时间或/和内容。
14.根据权利要求13所述的处理装置，其特征在于，所述精神状态信息提取模块包括：
疲态信息提取单元，用于根据脑电波信号的第一脑电波特征变化趋势以及眼部状态信息中第一眼部特征变化趋势，确定整个课程时间的疲态信息；
或/和，注意力信息提取单元，用于根据脑电波信号的第二脑电波特征变化趋势以及眼部状态信息中第二眼部特征变化趋势，确定整个课程时间的注意力信息。
15.根据权利要求13所述的处理装置，其特征在于，所述课程调整模块包括：
课程时间调整单元，用于根据所述疲态信息的变化趋势，将疲态增加的拐点所对应的听课时长，确定为调整后的课程时间；
或/和，课程内容调整单元，用于根据所述注意力信息的变化趋势，将注意力下降的时间段对应的课程内容，确定为需要调整的课程内容。
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