一种网络学习辅助方法和系统技术方案

本申请公开了一种网络学习辅助方法和系统，所述方法包括以下步骤：用红外辅助光源照射下，在用户注视至少一个标定点时，采集眼部图像；虹膜内边界通过搜索内部包含光源像点的黑色连通域结合径向梯度检测法定位，虹膜外边界通过径向梯度检测法定位；在虹膜内边界和虹膜外边界范围内提取虹膜特征信息；根据虹膜内边界确定瞳孔中心点位置；在瞳孔中心点附近搜索角点，提取内眼角点位置作为眼动初始化特征参数；建立注视点计算模型。进一步优化的实施例还包含注册的步骤、认证的步骤、视线追踪的步骤等。本申请还包含实施所述方法的网络学习辅助系统。本申请为有效统计学生在线自主学习情况，提供一种高性价比的解决方案。

An assistant method and system of network learning

【技术实现步骤摘要】
一种网络学习辅助方法和系统
本申请涉及计算机
，尤其涉及一种网络学习的辅助方法和网络学习的辅助系统。
技术介绍
网络自主学习系统是利用现代化互联网技术手段进行课程学习的一种学习平台，可以实现快速、便捷、高效、远距离自主学习。但也正是由于其开放性和自主性，在使用时存在一定弊端，不利于教师统计学生出勤情况和掌握学生学习情况，使得自主学习效果得不到保障。因此，辅助网络自主学习系统有效统计学生在线自主学习情况是十分必要的。
技术实现思路
本申请提出一种网络学习辅助方法和系统，旨在辅助网络自主学习系统有效统计学生在线自主学习情况，提供一种高性价比的解决方案。一方面，本申请实施例提出一种网络学习辅助方法，包括以下步骤：用红外辅助光源照射下，在用户注视至少一个标定点时，采集眼部图像；虹膜内边界通过搜索内部包含光源像点的黑色连通域结合径向梯度检测法定位，虹膜外边界通过径向梯度检测法定位；在虹膜内边界和虹膜外边界范围内提取虹膜特征信息。使用虹膜内边界确定双眼瞳孔中心点位置，作为眼动初始化特征参数；进一步地，还包含：在瞳孔中心点周围搜索内眼角点，提取内眼角点位置，作为另一眼动初始化特征参数；利用眼动初始化特征参数建立注视点计算模型。优选地，所述虹膜特征信息和或所述眼动初始化特征参数用作网络学习系统注册信息。进一步优选地，所述虹膜特征信息用作网络学习系统登录认证信息，例如，实时采集用户眼部图像，检测左眼和/或右眼虹膜区域，提取左眼和/或右眼虹膜特征信息，用作网络学习系统登录的身份认证信息。在本申请任意一个方法实施例中，最优地，所述标定点为位于计算机屏幕上的9个位置点。在本申请任意一个方法实施例中，进一步还包含以下步骤：实时采集用户眼部图像，检测双眼瞳孔中心位置坐标和或内眼角点位置坐标作为实时眼动特征数据，代入注视点计算模型，计算注视点。另一方面，本申请实施例还提出一种网络学习辅助系统，专用于本申请任意一项实施例的方法，所述系统包含红外辅助光源、摄像头、虹膜定位单元、虹膜特征提取单元、眼动特征提取单元。所述摄像头用于在用户注视至少一个标定点时，采集眼部图像。所述虹膜定位单元，用于在眼部图像中确定虹膜内边界和虹膜外边界：虹膜内边界通过搜索内部包含光源像点的黑色连通域结合径向梯度检测法定位；虹膜外边界通过径向梯度检测法定位。所述虹膜特征提取单元，用于在左眼和或右眼的虹膜内边界和虹膜外边界范围内提取虹膜特征信息。所述眼动特征提取单元，用于在眼部图像中确定双眼瞳孔中心位置和内眼角点位置坐标作为眼动初始化特征参数：双眼瞳孔中心位置使用虹膜内边界确定；内眼角点位置通过在瞳孔中心点周围进行角点提取定位。优选的，所述系统还包含特征注册模块。所述特征注册模块包含虹膜特征注册单元和眼动初始化特征参数注册单元。所述虹膜特征注册模块，用于建立所述虹膜特征信息和用户信息的对应关系，并存储在数据库中。所述眼动初始化特征参数注册单元，用于记录所述眼动初始化特征参数和用户信息的对应关系，并存储在数据库中。优选的，所述系统还包含身份认证模块。所述身份认证模块包含虹膜特征提取单元和虹膜特征比对单元。所述虹膜特征提取单元，用于在当前采集图像的虹膜内边界和虹膜外边界范围内提取虹膜特征信息；所述虹膜特征比对单元，用于比对当前采集的虹膜特征信息和已经存储在数据库中的虹膜特征信息，对用户进行认证。优选的，所述系统还包含视线追踪模块。所述视线追踪模块包含眼动特征提取单元和注视点计算单元。所述眼动特征提取单元，用于实时确定瞳孔中心点和或内眼角位置，作为实时眼动特征数据。所述注视点计算单元，用于将实时眼动特征数据代入注视点计算模型，计算注视点。本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：本专利技术提供一种基于虹膜识别和视线追踪技术的网络学习辅助方法和辅助系统，虹膜特征采集和眼动特征采集均采用单相机单光源系统，且共用相机和红外辅助光源，基于相同的标定点，比现有技术更为高效和便捷。通过虹膜识别技术对用户进行身份认证同时通过眼动监控技术对用户进行视线追踪，从而掌握对学生在线自主学习情况的，适合计算机网络系统在线实施远程教育。附图说明此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：图1为本申请方法的实施例流程图；图2为本申请系统应用状态示意图；图3为本申请系统组成模块的实施例示意图；图4为本申请系统工作过程的实施例流程图。具体实施方式为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。图1为本申请方法的实施例流程图。本申请实施例提出一种网络学习辅助方法，包括以下步骤：步骤11、用红外辅助光源照射下，在用户注视至少一个标定点时，采集眼部图像。所述标定点是预先设定的视线目标位置，例如屏幕上方的摄像头、以屏幕为中心的其它位置。优选地，所述标定点为位于计算机屏幕上将屏幕平分为四宫格的9个角点。步骤12、在眼部图像中识别虹膜范围，即虹膜内边界和虹膜外边界。虹膜内边界通过搜索内部包含光源像点的黑色连通域结合径向梯度检测法定位，虹膜外边界通过径向梯度检测法定位。步骤13、在虹膜内边界和虹膜外边界范围内提取虹膜特征信息。步骤14、通过虹膜内边界确定瞳孔中心点位置，作为眼动初始化特征参数。也就是说，瞳孔中心通过搜索内部包含光源像点的黑色连通域结合径向梯度检测法定位。步骤15、在瞳孔中心点周围搜索内眼角点，提取内眼角点位置，作为另一眼动初始化特征参数，建立注视点计算模型。例如，内眼角点通过以瞳孔中心为基准按照先验知识截取包含内眼角点的窗口后利用SUSAN算子和内眼角检测算子定位。再例如，通过初始化特征参数，能够得到视线计算模型中用户照片与屏幕间的单应矩阵。优选地，本申请方法还包含以下步骤16。步骤16、所述虹膜特征信息和或所述眼动初始化特征参数用作网络学习系统注册信息。当用作注册信息时，经步骤11～15获得所述虹膜特征信息和或所述眼动初始化特征参数，被计算机系统存储。当作为注册信息使用时，还要向计算机系统输入用户信息。在使用虹膜特征信息作为计算机系统注册信息时，将所述虹膜特征信息与所述用户信息绑定，即所述虹膜特征信息与所述用户信息存在对应关系。在使用眼动初始化特征参数为计算机系统注册信息时，将所述眼动初始化特征参数与所述用户信息绑定，即所述眼动初始化特征参数与所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种网络学习辅助方法，其特征在于，包括以下步骤：/n用红外辅助光源照射下，在用户注视至少一个标定点时，采集眼部图像；/n虹膜内边界通过搜索内部包含光源像点的黑色连通域结合径向梯度检测法定位，虹膜外边界通过径向梯度检测法定位；/n在虹膜内边界和虹膜外边界范围内提取虹膜特征信息；/n使用虹膜内边界确定双眼瞳孔中心点位置，作为眼动初始化特征参数；/n利用眼动初始化特征参数建立注视点计算模型。/n

【技术特征摘要】
1.一种网络学习辅助方法，其特征在于，包括以下步骤：
用红外辅助光源照射下，在用户注视至少一个标定点时，采集眼部图像；
虹膜内边界通过搜索内部包含光源像点的黑色连通域结合径向梯度检测法定位，虹膜外边界通过径向梯度检测法定位；
在虹膜内边界和虹膜外边界范围内提取虹膜特征信息；
使用虹膜内边界确定双眼瞳孔中心点位置，作为眼动初始化特征参数；
利用眼动初始化特征参数建立注视点计算模型。


2.如权利要求1所述方法，其特征在于，还包含以下步骤：
在瞳孔中心点周围搜索内眼角点，提取内眼角点位置，作为另一眼动初始化特征参数。


3.如权利要求1所述方法，其特征在于，还包含以下步骤：
所述虹膜特征信息和或所述眼动初始化特征参数用作网络学习系统注册信息。


4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，还包含以下步骤：
实时采集用户眼部图像，检测左眼和/或右眼虹膜区域，提取左眼和/或右眼虹膜特征信息，用作网络学习系统登录的身份认证信息。


5.如权利要求1～4任意一项所述方法，其特征在于，所述标定点为位于计算机屏幕上的9个位置点。


6.如权利要求1～4任意一项所述的方法，其特征在于，还包含以下步骤：
实时采集用户眼部图像，检测双眼瞳孔中心位置坐标和或内眼角点位置坐标作为实时眼动特征数据，代入注视点计算模型计算注视点。


7.一种网络学习辅助系统，用权利要求1～6任意一项所述方法，其特征在于，包含红外辅助光源、摄像头、虹膜定位单元、虹膜特征提取单元、眼动特征提取单元；
所述摄像头用于在人眼注视至...

【专利技术属性】
技术研发人员：王超楠，郭慧杰，李雨龙，杨帆，
申请(专利权)人：北京无线电计量测试研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11