【专利解密】字节跳动布局教育硬件 注意力检测装置及方案
【嘉德点评】字节跳动发明的孩子在学习时注意力是否集中的检测方案，通过孩子在学习时的状态和注意力模型来为其注意力集中程度打分，帮助家长更加智能化的监督孩子的学习。
集微网消息，2012年到2021年，锤子手机走完了其短暂的手机生涯，1月13日字节跳动小范围宣布，原锤子科技团队组建的新石实验室，并入Musical.ly原创始人阳陆育负责的教育硬件团队。
合并后的硬件团队将聚焦教育领域，不再研发坚果手机、TNT显示器等其他无关产品，而这也是字节跳动开辟的一块新的领域——教育。随着社会的进步，人们对教育的重视程度也越来越高，各种具有智能学习功能的教育设备和教育机器人大量推出。
而字节跳动也似乎早就开始布局教育板块，在2019年1月17日，字节跳动申请了一项名为“一种注意力检测方法、装置、设备及存储介质”的发明专利（申请号：201910043884.1），申请人为北京字节跳动网络技术有限公司。
该专利中强调，注意力是否集中是决定学习效率高低的关键性因素，儿童使用教育设备学习时往往缺乏监督，因此儿童会出现注意力不集中的情况，从而导致学习效率下降。目前常用的监督方式就是家长通过对儿童的行为进行观察，确定儿童是否在集中注意力学习，但是这种方案既费精力，又无法做到时刻的监督。为此，该专利发明一种智能化的注意力检测装置以及方法。
根据该专利目前公开的相关资料，让我们一起来看看该方案吧。
如上图，为该专利中发明的注意力检测方法的流程示意图，该方案依赖于点读设备采集孩子的实时学习画面，一般而言，点读设备是现代数码信息技术与最新教学需求完美结合的一种有声互动的学习硬件产品，它能够将文字化的书本教材变成按学习需求任意发声的有声教材，例如我们常见的读书记、点读机等设备。
而孩子的学习画面采集就是利用该设备安装的单个或者双目摄像头，双目摄像头可以采集人体的立体视频，以获取更多关于当前的坐姿参数，以使得后续的检测更加准确。
如上图，为孩子使用点读设备的结构示意图，点读设备上安装有摄像头，可以采集孩子的学习画面，例如间隔10秒采集0.5秒的视频画面。在得到孩子的画面后，将对应的视频帧输入预先训练好的注意力检测模型，从而得到关键的注意力数值。
这种注意力模型通常会利用人工智能算法：如三维卷积网络、交互式三维卷积网络、基于光流和空间的时域分段网络等，以得到训练注意力检测模型。然后根据得到的注意力数值来判断孩子的注意力是否集中，同时还可以输出孩子的注意力等级，通过动态的检测，也可以分析初孩子的注意力曲线，帮助家长更好的监督孩子的学习。
如上图，可以看到该方案主要对于孩子的眼睛401、嘴巴402，耳朵403、胸部404、肩部405、肘部406和手部407等部位进行检测。而上图（左）为孩子集中注意力时的判断标注之一，此时孩子的眼睛直视点读设备，双手放在桌面上；而上图（右）则为孩子没有集中注意力时的判断标准之一，此时仅包含孩子的半个面部图像。
以上就是字节跳动发明的孩子在学习时注意力是否集中的检测方案，通过孩子在学习时的状态和注意力模型来为其注意力集中程度打分，并判断孩子的注意力是否集中，从而能够客观的反映孩子的注意力程度，避免了家长通过观察确定儿童是否注意力集中具有主观性的问题，也在一定程度上帮助家长更加智能化的监督孩子的学习。
（校对/holly）
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