本发明涉及电子控制领域，尤其涉及一种辅助学习的控制方法及系统。
背景技术
随着社会工作节奏越来越快，学生的课业负担越来越重，家长缺乏时间和精力来教育和辅导小孩课程作业，了解小孩的学习状况。本发明，一种辅助学习的控制方法及系统，力图解决小孩学习作业辅导的问题，试图提醒小孩保持正确的姿势学习，保障小孩的视力和身体脊椎的正常发育，统计小孩各门功课学习花费时间，统计学习效率，当小孩遇到不会的问题，可以申请作业帮助处理，作业帮助处理通过人工智能或者人工处理的方式进行处理。
技术实现要素：
本发明旨在解决上述问题，提供了一种辅助学习的控制方法及系统。
为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的：
本发明一方面提供了一种辅助学习的控制方法，包括：
控制装置，开启、控制输入装置、输出装置、数据采集装置；数据采集装置，获得学习者工作环境数据和/或身体状态数据；
输入装置，获取学习者和/或作业数据，并发送至控制装置；输入装置包含音视频装置，包含摄像头和麦克风，摄像头部署的位置和个数和角度应满足生成学习者正面和侧面身体姿态三维图像要求，满足生成学习者完整作业音视频数据要求；
控制装置，还用于接收数据采集装置、输入装置传来的数据，进行作业请求预处理，生成作业请求，发送至作业处理装置；作业请求预处理，指控制装置，对输入装置和数据采集装置获取的数据进行提取，提取方法包含图像和/或语音的模式识别，和/或人工智能处理，得到请求特征，控制装置将请求特征和匹配规则进行匹配，如匹配，则生成学习者所需的作业处理指令，和作业处理指令所需的指令待处理数据，将作业处理指令和指令待处理数据打包成作业处理请求，将作业处理请求发送给作业处理装置；如不匹配，则按照控制装置默认规则处理；所述匹配规则，指每个请求特征激发相应的控制装置相关动作和/或作业处理指令；默认规则，表示控制装置提取不到特征时，默认的控制装置动作，以及默认的作业处理指令方法。
作业处理装置收到作业处理请求，解析得到作业处理指令和指令待处理数据，按照作业处理指令，对指令待处理数据进行作业处理，包含模式识别处理，和/或人工智能处理，和/或统计分析处理，和/或身体姿态分析，和/或人工处理，形成作业结果数据，并将作业结果数据返回给控制装置；
控制装置将作业处理装置返回的作业结果数据进行输出前处理；所述输出前处理包括，控制装置将对作业结果数据进行解析，得到输出前指令和输出前数据，根据输出前指令进行处理，并将需要输出的处理结果发送到输出装置；
输出装置输出控制装置返回待输出数据。
控制装置的作业请求预处理方法，和/或匹配规则方法和/或默认规则和/或输出前处理方法，可以更新和修改。学习者通过输出装置获悉，通过输入装置修改，所述方法还包括：
学习者通过输入装置输入所需修改规则和/或方法，控制装置处理后生成作业处理请求，发送到作业处理装置，作业处理装置处理后，将更新的规则和/或方法发送给控制装置，控制装置，进行输出前处理，控制装置更新新的相应规则和/或方法，并将更新结果输出到输出装置。
本发明一方面提供了一种辅助学习的系统，包括：控制装置，开启、控制输入装置、输出装置、数据采集装置；数据采集装置，获得学习者工作环境数据和/或身体状态数据；输入装置，获取学习者和/或作业数据，并发送至控制装置；输入装置包含音视频装置，包含摄像头和麦克风，摄像头部署的位置和个数和角度应满足生成学习者正面和侧面身体姿态三维图像要求，满足生成学习者完整作业音视频数据要求；控制装置，还用于接收数据采集装置、输入装置传来的数据，进行作业请求预处理，生成作业请求，发送至作业处理装置；作业请求预处理，指控制装置，对输入装置和数据采集装置获取的数据进行提取，提取方法包含图像和/或语音的模式识别，和/或人工智能处理，得到请求特征，控制装置将请求特征和匹配规则进行匹配，如匹配，则生成学习者所需的作业处理指令，和作业处理指令所需的指令待处理数据，将作业处理指令和指令待处理数据打包成作业处理请求，将作业处理请求发送给作业处理装置；如不匹配，则按照控制装置默认规则处理；所述匹配规则，指每个请求特征激发相应的控制装置相关动作和/或作业处理指令；默认规则，控制装置预设的对无法匹配的输入数据处理方法。
作业处理装置，收到作业处理请求，解析得到作业处理指令和指令待处理数据，按照作业处理指令，对指令待处理数据进行作业处理，包含图像和/或语音模式识别处理，和/或人工智能处理，和/或统计分析处理，和/或身体姿态分析，和/或人工处理，形成作业结果数据，并将作业结果数据返回给控制装置；
控制装置，还用于将作业处理装置返回的作业结果数据进行输出前处理；所述输出前处理，指控制装置将对作业结果数据进行解析，得到输出前指令和输出前数据，根据输出前指令进行处理，并将需要输出的处理结果发送到输出装置；
输出装置输出控制装置返回的待输出数据。
控制装置，还用于更新和升级作业请求预处理和/或输出前处理模块，和/或匹配规则和/或默认规则。通过输出装置获悉需要更新的升级的方法和/或规则，通过输入装置修改；控制装置还可以通过，在输入装置输入所需修改方法，控制装置处理后生成作业处理请求，发送到作业处理装置，作业处理装置处理后，将新的方法和/或规则发送给控制装置，控制装置，进行输出前处理，更新控制装置需修改的方法和/或规则，并将输出前处理结果中待输出数据输出到输出装置。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为本发明实施的一种辅助学习的系统结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种辅助学习的控制方法的流程图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，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，都属于本发明的保护范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“问题求助”、“提交”、”问题回复”、“问题回复完毕”、“xx”、“xx姿势不正确”等表示指令名称或提示语，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有的指令名、提示语，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述。
本发明实施例提供了一种辅助学习的系统，利用该系统，学习者可以在辅助学习系统帮助下，进行学习作业，辅助学习系统将通过音视频输入装置的数据对学习者的学习姿势进行分析，通过输出装置提醒学习者姿势是否正确，并学习者可以通过语音或特定动作输入的方法，呼叫作业处理装置的作业处理帮助，作业处理装置在人工智能或者音视频模式识别处理下回复学习者请求，如果处理不了，可以接入人工处理，作业处理装置将作业处理的结果传回控制装置，控制装置分析作业处理结果，并将作业处理的结果的输出部分通过输出装置反馈给学习者。
图1示出了本发明实施例提供的辅助学习的系统的结构示意图，参见图1，本发明实施例提供的辅助学习的系统，该系统可以至少包括：控制装置10、输入装置20、输出装置30、作业处理装置40以及数据采集装置50。
输入装置20，本实施案例中，包含音视频获取装置，视频获取装置，包含正前方，和正侧面两个双目摄像头，音频获取采用麦克风，音视频获取装置和控制装置相连。
输出装置30，包含音视频输出装置，本实施案例中，视频输出，采用液晶显示屏，音频输出，采用喇叭，音视频输出装置和控制装置相连。
数据采集装置50，包含光线传感器，和控制装置相连。
控制装置10，开启、控制输入装置20，开启输出装置30，开启数据采集装置50；
控制装置10，还用于启动作业请求预处理模块，加载匹配规则，和默认规则；本实施案例当前匹配规则为：当作业请求预处理检测到有“问题求助”语音特征输入时，控制装置通过视频获取装置摄像头拍摄当前学习者的作业图像，并在输出装置上显示作业图像，当作业请求预处理检测到“提交”语音特征输入时，将作业图像和“问题求助”指令打包生成作业处理请求，发送给作业处理装置；
具体地，控制装置10，可以单独作为一个设备设置，也可以作为某些设备中的一个模块实现，这在本发明中并不做限制，只要可以实现本发明控制装置10的功能，均应属于本发明的保护范围。
控制装置10，作业请求预处理的默认规则为：当作业请求预处理模块检测不到任何的语音输入时，控制装置间隔一定时间，通过正面双目摄像头拍摄多组照片，合成作业者的正面三维姿态，算出眼睛到工作台距离，通过侧面双目摄像头，拍摄的多组照片，合成学习者侧面三维姿态，通过和正确姿态的对比，判断姿势是否正确，当“xx”部位姿势不正确时，通过输出装置的麦克风提示学习者“xx姿势不正确“。当数据采集装置，采集的光线强度低于预设的值，或者拍摄的图片不清晰时，通过输出装置提示光线不足。
具体地，控制装置10，作业请求预处理模块、输出前处理模块以及匹配规则和默认规则，可以根据学习者的需求设置和更新，均应属于本发明的保护范围。控制装置，通过输出装置30获悉，通过输入装置20修改配置规则、默认规则、作业请求预处理模块、输出前处理模块；控制装置，还可通过输入装置20输入所需修改配置规则、默认规则，作业请求预处理模块，控制装置10处理后生成作业处理请求，发送到作业处理装置40，作业处理装置40处理后，将新的规则和模块发送给控制装置10，控制装置10，进行输出前处理，更新控制装置10相应方法，并将更新结果输出到输出装置30。
具体地，控制装置10的作业请求预处理模块和/或输出前处理模块，可以单独设置为一个设备也可以设置在控制装置10中作为一个模块，这在本发明中并不做限制。
作为本发明实施例的一个可选实施方式，作业请求预处理模块可定义其它的非“问题求助”语音特征输入，也可以是动作特征或手势，此特征对应的控制装置和学习者交互处理可以是多个交互，且交互过程也可以不同。默认规则的处理过程也可以修改为直接获取输入装置的音视频数据，直接发送给作业处理装置，由作业处理装置进行作业处理。这在本发明中并不做限制，只要可以实现本发明控制装置10的功能，均应属于本发明的保护范围。
作业处理装置40，和控制装置相连，接收到控制装置10传来的作业处理请求，进行作业处理；解析得到“问题求助”的指令，以及对应的作业图像数据，调用图像模式识别算法，识别图像中包含的文字或者数字、字符，提炼成文字表达的问题，进行模式匹配和/或人工智能处理，生成作业结果数据，包含“问题回复”指令，以及此“问题回复”指令的结果数据，其中结果数据以文字或者图片方式表达的问题解答结果和用户提醒交互数据。作业处理装置将作业结果数据发送给控制装置10。
具体地，作业处理装置，例如可以是手机，电脑，服务器，pda，pad等，也可以是一个内置控制程序的终端，这在本发明中并不做限制。
控制装置10，接收到作业结果数据，进行输出前处理；提取出作业结果数据的指令，“问题回复”，以及指令对应的结果数据，问题解答结果和用户提醒交互数据，并将结果数据发送给输出装置30。
输出装置30，接收到控制装置10发送来的数据，直接输出问题解答结果在显示屏上，并通过麦克风回复用户，提醒交互数据“问题回复完毕”。
图2示出了本发明一种辅助学习的控制方法的流程图，本发明实施例提供的一种辅助学习的控制方法应用于上述系统，以下仅对本发明实施例提供的一种辅助学习的控制方法进行简要说明，其他未尽事宜，请参照上述对系统的说明，在此不再赘述。参见图2，本发明实施例提供的一种辅助学习的控制方法，包括：
s201，控制装置开启、控制输入装置、输出装置、数据采集装置；
s202，数据采集装置获得学习者工作环境数据和/或身体状态数据；输入装置获得学习者和工作作业音视频数据；
s203，控制装置对输入的数据进行作业请求预处理；
s204，控制装置的作业请求预处理模块，加载匹配规则，默认规则；
s205，控制装置的作业请求预处理模块，通过语音识别，没有捕获任何语音特征，则进行默认规则处理，进行学习者姿态监控；
s206，控制装置的作业请求预处理模块，通过语音识别，捕获“问题求助”语音输入；
s207，控制装置的作业请求预处理模块，根据“问题求助”语音输入匹配规则，调用输入装置拍摄作业图像，发送到输出装置，本实施例为显示屏；
s208，控制装置的作业请求预处理模块，和学习者语音交互“提交”确认后，将作业图像和“问题求助”指令打包形成作业请求发送作业处理装置；
s209，作业处理装置，进行作业处理，获得“问题求助”指令以及作业图像，进行模式匹配和/或人工智能处理，生成作业结果数据；当不能人工智能处理时，可接入人工处理。
s210，作业处理装置，将作业结果数据发送给控制装置；
s2011，控制装置调用输出前处理模块对作业结果数据进行处理；
s2012，控制装置将作业结果数据中需要输出部分分别输出到显示屏和麦克风。
通过本发明实施例提供的一种辅助学习的控制方法，学习者可以在辅助学习系统帮助下，进行学习作业，辅助学习系统将通过音视频输入装置的数据对学习者的学习姿势进行分析，通过输出装置提醒学习者姿势是否正确，并学习者可以通过语音或特定动作输入的方法，呼叫作业处理装置的作业处理帮助，作业处理装置在人工智能或者音视频模式识别处理下回复学习者请求，如果处理不了，可以接入人工处理，作业处理装置将作业处理的结果传回控制装置，控制装置分析作业处理结果，并将作业处理的结果的输出部分通过输出装置反馈给学习者。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。