In education and intervention programs, person's engagement has been identified as a major factor in successful program completion. Automatic measurement of person's engagement provides useful information for instructors to meet program objectives and individualize program delivery. In this paper, we present a novel approach for video-based engagement measurement in virtual learning programs. We propose to use affect states, continuous values of valence and arousal extracted from consecutive video frames, along with a new latent affective feature vector and behavioral features for engagement measurement. Deep learning-based temporal, and traditional machine-learning-based non-temporal models are trained and validated on frame-level, and video-level features, respectively. In addition to the conventional centralized learning, we also implement the proposed method in a decentralized federated learning setting and study the effect of model personalization in engagement measurement. We evaluated the performance of the proposed method on the only two publicly available video engagement measurement datasets, DAiSEE and EmotiW, containing videos of students in online learning programs. Our experiments show a state-of-the-art engagement level classification accuracy of 63.3% and correctly classifying disengagement videos in the DAiSEE dataset and a regression mean squared error of 0.0673 on the EmotiW dataset. Our ablation study shows the effectiveness of incorporating affect states in engagement measurement. We interpret the findings from the experimental results based on psychology concepts in the field of engagement.


翻译:在教育和干预方案中,人们的参与被确定为成功完成方案的一个主要因素; 个人参与的自动衡量为教员提供了有用的信息,以达到方案目标和使方案交付个性化; 在本文件中,我们提出了虚拟学习方案中基于视频参与的计量新颖方法; 我们提议使用影响国家、持续的价值价值和从连续视频框中提取的令人振奋的图像,以及新的潜在影响性特征矢量和行为特征,以衡量参与; 深度学习为基础的时间和传统的机械学习非时空模型,分别就框架级和视频级特点进行培训和验证; 除了传统的集中学习外,我们还在分散化的联邦学习设置中采用拟议方法,并研究参与计量模式个人化的影响; 我们评价了仅两个公开提供的视频参与计量数据集DAiSEE和EmotiW的绩效,其中载有学生在在线学习方案中的视频。 我们的实验显示,参与水平达63.3 % 和对脱离接触视频视频视频的准确分类。 在DASEE 730 的实地分析研究中,我们用于对DISE 数据回归的实地分析结果。

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