注意力集中辅助系统

摘要

一种注意力集中辅助系统，其收音装置包括可被用户带动水平偏转的载具，及安装在载具的麦克风阵列、耳机模块与语音追踪模块。所述语音追踪模块会根据所述载具的水平偏转位移切换启动安装在所述载具的对应位置的麦克风，并以波束成形技术控制所述麦克风恒朝预定方向进行语音提取以得到语音信号，并经由所述耳机模块输出所述语音信号以供聆听。通过收音装置的定向追踪模式能持续朝讲者方向提取语音的设计，可持续提供来自讲者的语音内容供用户聆听，可帮助用户将注意力集中向所述讲者，讲者也更容易通过讲话内容唤回用户的注意力。

说明书

技术领域

本发明涉及一种辅具，特别是涉及一种用于辅助集中注意力的辅助系统。

背景技术

注意力不集中是一种会影响学习与生活的症状，具有注意力不集中症状的学童的注意力容易因周遭一点声音刺激而被转移，无法专心听讲与做功课，也很难集中注意力完成一件工作或游戏。如不适时进行治疗，会严重影响学童的学习与成长。

目前针对注意力不集中症状的主要治疗方式为药物治疗，特别是当学童本身症状已严重妨碍到学习、人际关系及人格发展时，药物治疗可以有效帮助这些学童。但是因为治疗药物会引发一些副作用，例如头痛、肠胃不适、食欲降低、恶心及失眠等，所以许多家长与老师担心药物治疗会影响学童的成长发育与生活作息，而排斥采用药物治疗。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可用于辅助改善注意力不集中症状的注意力集中辅助系统。

本发明注意力集中辅助系统，包含用于供用户配戴的收音装置与随身装置。所述收音装置包括用于供配戴在所述用户头部且能被所述用户带动水平偏转位移的载具，及安装在所述载具的麦克风阵列、耳机模块、影像撷取模块与语音追踪模块。所述麦克风阵列具有多个间隔设置在所述载具的麦克风。所述耳机模块具有两个用于供分别设置在所述用户双耳的耳机本体。所述影像撷取模块能朝所述载具正面方向进行影像撷取以得到视野影像。所述语音追踪模块内建有预定讲者追踪模式，会于启动所述预定讲者追踪模式时，控制启动所述影像撷取模块，并将所述视野影像传送至所述随身装置，且会以波束成形技术控制所述麦克风阵列朝所述随身装置回传的预定讲者方位进行语音提取以得到语音信号，并经由所述等耳机本体输出所述语音信号以供聆听。所述随身装置信号连接所述收音装置，包括预定讲者分析模块及讲者定位模块，所述预定讲者分析模块包括讲者特征比对单元，所述讲者特征比对单元能根据对应预定讲者的讲者影像特征参数分析所述视野影像中的人物以识别得到讲者影像，所述讲者定位模块会分析所述讲者影像于所述视野影像中的位置以得到所述预定讲者方位。

本发明所述的注意力集中辅助系统，所述语音追踪模块包括定向追踪单元及语音提取单元，所述定向追踪单元能用于侦测所述载具的水平偏转角度以得到偏转角度值，且能被操作而以所述载具当前的正面方向为零度基准重新侦测得到所述偏转角度值，所述语音提取单元内建有多个分别对应不同偏转角度值的收音策略，且会根据当前的所述偏转角度值启动对应的收音策略，而以波束成形技术控制预定位置与预定数量的麦克风朝所述偏转角度值为零的方向进行语音提取以得到语音信号，所述语音追踪模块还内建有定向追踪模式，会于启动所述定向追踪模式时，使所述定向追踪单元致能而能被操作。

本发明所述的注意力集中辅助系统，所述预定讲者分析模块还包括讲者特征建立单元，所述讲者特征建立单元能供操作输入所述预定讲者的人物影像，且会分析撷取所述人物影像的人物特征以建立所述讲者影像特征参数。

本发明所述的注意力集中辅助系统，所述语音追踪模块还内建有小组收音模式，且会于启动所述小组收音模式时，将所述视野影像传送至所述随身装置，所述随身装置还包括会于所述语音追踪模块启动所述小组收音模式被触发启动的可能性讲者分析模块，所述可能性讲者分析模块能分析所述视野影像中的所有人脸影像相对于所述用户的距离与方位，并根据所述人脸影像的距离和方位，对所述人脸影像作为讲话对象的可能性进行演算分类，而得到可能性信号源分类，所述可能性信号源分类规划有多个分别具有不同可能性的级别，所述讲者定位模块会分析被分类于可能性最高的级别内的每一人脸影像于所述视野影像中的位置以得到可能性讲者方位，并将所述可能性讲者方位回传至所述收音装置，所述语音提取单元会以波束成形技术控制所述麦克风阵列朝每一可能性讲者方位对应的方向进行语音提取以得到语音信号，并经由所述耳机模块输出所得到的每一语音信号。

本发明所述的注意力集中辅助系统，所述可能性讲者分析模块具有可能性分析单元，所述可能性分析单元内建有用于分析所述人脸影像作为讲话对象的可能性的可能性分类基准，所述可能性分类基准就人脸影像相对于所述用户的距离远近、方位与左右偏转角度大小设定有不同的运算权重比，所述可能性分析单元会根据所述可能性分类基准所设定的运算权重对所述人脸影像作为讲话对象的可能性进行演算分类，以得到所述可能性信号源分类，而将每一人脸影像分类于对应的可能性级别中。

本发明所述的注意力集中辅助系统，所述可能性讲者分析模块还具有嘴唇开合分析单元，所述嘴唇开合分析单元会分析被分类在最高可能性级别中的每一个人脸影像的嘴唇是否开合动作，并将嘴唇有开合动作的每一个人脸影像判断为可能讲者，所述讲者定位模块会分析被判断为所述可能讲者的每一人脸影像于所述视野影像中的位置以得到所述可能性讲者方位。

本发明的功效在于：通过该收音装置的该定向追踪模式设计，使得该收音装置能持续朝该讲者方向进行语音提取，除了可通过该耳机模块降低周遭环境杂音对该用户的干扰，还可持续提供来自该讲者的语音内容供该用户聆听，可帮助该用户持续将注意力集中向该讲者，而该讲者也更容易通过讲话内容唤回该用户的注意力。

附图说明

本发明的其他的特征及功效，将于参照图式的实施方式中清楚地呈现，其中：

图1是本发明注意力集中辅助系统的一个实施例供一位用户配戴使用时的立体示意图；

图2是该实施例的立体图；及

图3是该实施例的功能方块图。

具体实施方式

在本发明被详细描述前，应当注意在以下的说明内容中，类似的组件是以相同的编号来表示。

参阅图1、图2与图3，本发明注意力集中辅助系统200的实施例，适用于供一位用户900配戴使用，并包含一个用于供配戴在该用户900的头部的收音装置3，及一个用于供该用户900随身携带或配戴的随身装置4，且该收音装置3与该随身装置4间可通过有线通信技术及/或无线通信技术信号连接以进行数据传输，所述无线通信技术例如但是不限于蓝牙与wifi等。

该收音装置3包括一个载具31，及安装在该载具31的一个麦克风阵列32、一个耳机模块33、一个影像撷取模块34与一个语音追踪模块35。

在本实施例中，该载具31设计成眼镜形式，可供该用户900配戴在头部，该载具31具有一个左右延伸的镜框311，及两个前后延伸且分别安装在该镜框311左右两端部的镜脚312。但是实施时，在本发明的其它实施态样中，该载具31类型不以此为限，只要可供配戴设置在该用户900的头部，且可被该用户900带动水平偏转位移。

该麦克风阵列32包括多个间隔分布设置在该载具31的该镜框311与所述镜脚312的麦克风321，所述麦克风321可被控制启动以进行收音。该耳机模块33具有两个左右间隔设置在该载具31的所述镜脚312而可用于输出声音的耳机本体331，所述耳机本体331可供该用户900分别配戴在双耳。该影像撷取模块34设置在该载具31的该镜框311中心部位，而可用于朝该用户900的正面方向进行影像撷取以得到一个视野影像。

该语音追踪模块35信号连接该麦克风阵列32、该耳机模块33与该影像撷取模块34，且内建有可被切换启动的一个定向追踪模式351、一个预定讲者追踪模式352与一个小组收音模式353，并具有一个定向追踪单元354、一个语音提取单元355，及一个嵌装外露在该载具31外表面以供操作的按键单元356，该按键单元356可供操作以切换启动该定向追踪模式351、该预定讲者追踪模式352与该小组收音模式353，以及控制该定向追踪单元354的运作。

该定向追踪单元354可用于侦测该载具31的水平偏转以得到一个偏转角度值，且可被控制而以该载具31当前的一个正面方向为零度基准重新侦测得到该偏转角度值，也就是说，可通过操作该按键单元356的方式，控制该定向追踪单元354将当前测得的该偏转角度值归零，而以该载具31当前配戴在该用户900使用时该正面方向的水平方位为零度基准，重新开始侦测该载具31被该用户900头部带动产生的水平偏转角度。实施时，该定向追踪单元354可通过例如但是不限于陀螺仪、三轴加速度传感器或感测地磁的磁场传感器等来达到侦测该载具31的水平偏转角度的目的。

该语音提取单元355内建有多个分别对应不同偏转角度值的收音策略，每一收音策略会与预定位置与数量的麦克风321对应，该语音提取单元355会根据该定向追踪单元354测得的该偏转角度值启动其中一种收音策略，而以波束成形技术控制启动对应的麦克风321相配合朝该偏转角度值为零的方向进行语音提取以得到一个语音信号，并将该语音信号传送至该耳机模块33，而经由所述耳机本体331输出以供该用户900聆听。

此外，该语音追踪模块35于启动该定向追踪模式351时，会触发启动该定向追踪单元354、该语音提取单元355与该按键单元356，会使该定向追踪单元354可被控制以将该偏转角度值归零，而以该载具31当前的正面方向为基准重新侦测该载具31的该偏转角度值。

具体而言，在启动该定向追踪模式351情况下，当用户900头部带动该载具31水平转向面对一位讲者800时，可操作该按键单元356以控制该定向追踪单元354将当前的偏转角度值归零，而以该用户900当前面向该讲者800的方位为零度基准重新侦测水平方向的该偏转角度值，且该语音提取单元355会根据当前测得的该偏转角度值启动对应的收音策略。

例如当该偏转角度值为0度时，会以波束成形技术控制位于该镜框311预定位置的多个麦克风321往该偏转角度值为0度的方向进行指向性收音以得到该语音信号。当用户900头部往右水平偏转，而该定向追踪单元354测得偏转角度值是往右30度时，该语音提取单元355会切换启动对应的收音策略，以波束成形技术控制位于该镜框311与左侧镜脚312的预定位置的多个麦克风321往该偏转角度值为0度的方向进行指向性收音以得到该语音信号。也就是说，当该用户900将该讲者定位为零度基准后，就算该用户900头部水平偏转，该语音提取单元355也会根据对应的收音策略控制启动对应的麦克风321朝该偏转角度值为0度的方向进行语音提取，而会持续朝该讲者800方向进行语音提取，所以就算该用户900转头而视线偏移该讲者800，依然会清楚听到来自该讲者800方向的讲话内容。

当该语音追踪模块35于启动该预定讲者追踪模式352时，会控制启动该影像撷取模块34与该语音提取单元355，并将该影像撷取模块34撷取的该视野影像传送至该随身装置4，且会接收该随身装置4对应回传的一个预定讲者方位。该语音提取单元355会以波束成形技术控制该麦克风阵列32朝该预定讲者方位对应的方向进行语音提取以得到一个语音信号，并经由该耳机模块33输出该语音信号以供该用户900聆听。

当该语音追踪模块35于启动该小组收音模式353时，会控制启动该影像撷取模块34与该语音提取单元355，会将该视野影像传送至该随身装置4，并接收该随身装置4对应回传的所有可能性讲者方位。该语音提取单元355会以波束成形技术控制该麦克风阵列32朝每一可能性讲者方位对应的方向进行语音提取以得到一个语音信号，并经由该耳机模块33输出该语音信号以供该用户900聆听。

该随身装置4包括一个预定讲者分析模块41、一个可能性讲者分析模块42，及一个讲者定位模块43。该预定讲者分析模块41可供操作以控制启动该收音装置3的该影像撷取模块34的影像撷取功能，用户900可转动头部以带动该收音装置3的该影像撷取模块34朝向一位讲者800进行影像撷取，借以撷取得到该讲者800的人物影像，此外，该预定讲者分析模块41也可供操作以通过其它输入接口输入该讲者800的人物影像。所述讲者800的人物影像例如但是不限于头部，或者是半身照、全身照等。所述输入接口例如但是不限于USB接口或网络接口等。

该预定讲者分析模块41会于该语音追踪模块35启动该预定讲者追踪模式352时被触发启动，并具有一个讲者特征建立单元411，及一个讲者特征比对单元412。该讲者特征建立单元411会分析撷取该讲者800的所有人物影像的人物特征以建立一个讲者影像特征参数。在本实施例中，是撷取每一人物影像中的头部影像区域的人物特征来建立该讲者影像特征参数，所述人物特征例如但是不限于脸形、脸部五官外形、发型、头发颜色，以及头部配件或饰品等特征，但是实施时，在本发明的另一实施态样中，还可进一步分析每一人物影像的衣着的颜色、花纹与型态等来得到所述人物特征，并汇整前述头部影像区域的人物特征与衣着的人物特征以建立该讲者影像特征参数。由于通过分析人物影像的人物特征以建立该讲者影像特征参数的方式众多，因此实施时不以上述态样为限。

该讲者特征比对单元412，可根据该讲者影像特征参数分析该视野影像中所存在的人物影像的影像特征，判断该视野影像中是否存在该讲者800，借以从该视野影像中识别出对应该讲者800的一个讲者影像。

该讲者定位模块43会分析定位出该讲者影像于该视野影像中的位置以得到一个预定讲者方位，并将该预定讲者方位回传至该收音装置3。

该可能性讲者分析模块42会于该语音追踪模块35启动该小组收音模式353时被触发启动，包括一个可能性分析单元421，及一个嘴唇开合分析单元422。该可能性分析单元421内建有用于分析所述人脸影像作为讲话对象的可能性的可能性分类基准，该可能性分类基准就人脸影像相对于该用户900的距离远近、方位与左右偏转角度大小设定有不同的运算权重比。所述距离远近系根据所述人物影像大小、脸部影像大小、影像前后重叠情况等影像特征来进行每一人物影像相对距离的演算。所述方位是指每一人脸影像左右偏离该视野影像的一个视野中心的角度。所述左右偏转角度是指每一人脸影像面向该用户900的角度。由于分析取得该视野影像中的所述人脸影像的距离、方位与左右偏转角度的影像分析处理技术众多，因此不再详述。

该可能性分析单元421会分析该视野影像中的所有人脸影像相对于该用户900的距离、方位与偏转角度，并根据该可能性分类基准所设定的运算权重进行分析运算，进而对所述人脸影像作为讲话对象的可能性进行分类，而得到一个可能性信号源分类，该可能性信号源分类依据作为讲话对象的可能性高低，分设有多个不同可能性级别，例如最高可能性级别、中度可能性级别，及低可能性级别等，会根据所述人脸影像作为讲话对象的可能性分析结果，将每一人脸影像分类于对应的可能性级别中。该嘴唇开合分析单元422会分析被分类在最高可能性级别中的每一个人脸影像的嘴唇是否开合动作，并将嘴唇有开合动作的每一个人脸影像判断为一个可能性讲者。然后，该讲者定位模块43会分析被判断为该可能性讲者的每一人脸影像于该视野影像中的位置以得到一个可能性讲者方位，并将分析得到的每一可能性讲者方位回传至该收音装置3。

由于现今的手机与平板计算机等行动装置，以及可供随身携带的笔记本电脑的功能都相当强大，所以本发明实施时，可将该预定讲者分析模块41与该可能性讲者分析模块42以APP(mobile application)等软件程序的方式实施在具备与该收音装置3进行通讯的行动装置或笔记本电脑上，借以构成该随身装置4。

本发明注意力集中辅助系统200使用时，可将该收音装置3的该载具31配戴在需要进行注意力集中辅助的用户900的头部，并将该耳机模块33的所述耳机本体331分别设置在该用户900的双耳。

当启动该收音装置3与该随身装置4后，用户900可根据当前环境情况，操作该收音装置3的该按键单元356以选择启动该定向追踪模式351、该预定讲者追踪模式352或该小组收音模式353。

当讲者800会待在固定位置讲话时，例如坐在座位上讲话，则可选择启动该定向追踪模式351。此时，可让该用户900先转头面向该讲者800，并操作该按键单元356以控制该定向追踪单元354以当前的正面方向为零度基准，重新侦测该偏转角度值。该语音提取单元355会根据接续测得的该偏转角度值启动对应的收音策略，控制对应位置与数量的麦克风321对该偏转角度值为零度的方向进行语音提取以得到该语音信号，并将该语音信号传送至该耳机模块33输出以供该用户900聆听。因此，就算该用户900转头偏离该讲者800，该收音装置3依然会对该讲者800方向进行收音，并经由该耳机模块33输出该语音信号，让该用户900能持续听到该讲者800的讲话内容。

借此设计，一方面可通过设置在该用户900双耳的该耳机模块33阻隔周遭环境声音的干扰，另一方面可通过持续对该讲者800方向进行语音提取并输出该语音信号，来帮助具有注意力不集中症状的该用户900持续将注意力集中向该讲者800，也可让该讲者800更有效地通过讲话内容唤回该用户900的注意力。

当该讲者800会走动时，例如会在讲台区域左右走动，则可选择切换启动该预定讲者追踪模式352。该收音装置3会将撷取得到的该视野影像传送至该随身装置4，该随身装置4会根据已存储的该讲者影像特征参数分析该视野影像，借以从该视野影像中识别出该讲者影像，并分析得到该讲者影像在该视野影像中的该预定讲者方位，且将该预定讲者方位回传给该收音装置3。该收音装置3的该语音提取单元355会控制对应的麦克风321朝该预定讲者方位进行语音提取以得到该语音信号，并将该语音信号传送至该耳机模块33输出以供该用户900聆听，同样可让该用户900持续听到该讲者800讲话内容。

当该用户900前方有多位人士可能会是讲者，而又无法确定谁是讲话者时，则可选择启动该小组收音模式353。此时，该收音装置3会将该用户900前方的该视野影像传送至该随身装置4，该随身装置4会对该视野影像中的所有人物影像进行可能性分类演算，借以找出可能性讲者，并分析被判断为可能性讲者的每一人脸影像的该可能性讲者方位，且将所有可能性讲者方位回传至该收音装置3。该收音装置3的该语音提取单元355会控制对应的麦克风321朝该可能性讲者方位进行语音提取以得到该语音信号，并将该语音信号传送至该耳机模块33输出以供该用户900聆听，同样可让该用户900持续听到该讲者800讲话内容。

在本实施例中，该可能性讲者分析模块42会通过该嘴唇开合分析单元422分析该最高可能性级别中的人脸影像的嘴唇，借以判断该人脸影像是否为可能性讲者800。但是实施时，在本发明的其它实施态样中，该可能性讲者分析模块42不以设置该嘴唇开合分析单元422为必要，可直接将被归类在最高可能性级别的每一个人脸影像都设定为可能性讲者，该讲者定位模块43直接分析被判断为可能性讲者的每一人脸影像的该可能性讲者方位，并将所有可能性讲者方位回传给该收音装置3。

再者，实施时，该收音装置3不以设置该影像撷取模块34为必要，此时，该随身装置4也非必要，该语音追踪模块35可只通过该定向追踪模式351持续朝该偏转角度值为零度的方向对该讲者800进行收音。

综上所述，通过该收音装置3可供选择该定向追踪模式351与该预定讲者追踪模式352的设计，以及该随身装置4会根据该讲者影像特征参数分析定位出该视野影像的该讲者影像的讲者方位的设计，使得该收音装置3能持续朝该讲者方向进行语音提取，可通过该耳机模块33降低周遭环境杂音对该用户900的干扰，并持续提供来自该讲者800的语音内容供该用户900聆听，可帮助该用户900持续将注意力集中向该讲者800，而该讲者800也更容易通过讲话内容唤回该用户900的注意力。

此外，进一步通过该收音装置3的该小组收音模式353的设计，以及该随身装置4会对该视野影像中的所有人脸影像进行可能性分类演算，并将最高可能性级别中的人脸影像判断为可能性讲者，或者进一步配合判断人脸影像的嘴唇的动作来判断是否为可能性讲者的设计，使得配戴本发明注意力集中辅助系统200的用户900在多人团体活动中，也能清楚聆听到可能的讲者800的讲话内容，而将注意力集中在可能的讲者800。因此，本发明注意力集中辅助系统200确实是一种有助于改善注意力不集中症状的创新辅具，确实能达成本发明的目的。

惟以上所述者，只为本发明的实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，凡是依本发明权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，都仍属本发明涵盖的范围内。