一种教学效果良好的儿童学习机

摘要

本发明提供了一种教学效果良好的儿童学习机，包括摄像头、识别装置、显示模块和语音模块，所述摄像头用于采集感兴趣目标的图像，所述识别装置用于对图像中的目标进行识别，所述显示模块用于显示所述识别结果，所述显示模块为高清显示屏，所述语音模块用于对识别结果进行语音播报。本发明的有益效果为：儿童通过学习机能够对感兴趣的目标进行学习，激发了儿童学习的欲望，达到了良好的教学效果。

说明书

技术领域

本发明涉及儿童学习机技术领域，具体涉及一种教学效果良好的儿童学习机。

背景技术

现有的儿童学习机可供学习的内容丰富多彩，但大多数都是学习机内部存储的文本信息和图片信息，缺乏对外界目标的获取能力和识别能力，儿童无法对世界进行探索。

图像识别的方法很多，大体上可以归纳为统计图像识别、结构图像识别、模糊集图像识别、图像匹配识别。图像匹配是其中最有代表性、应用最为广泛的方法，其在运动目标跟踪、遥感图像识别、机器人视觉等领域都已得到了应用，但现有的识别方法识别性能差，无法进行有效识别。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在提供一种教学效果良好的儿童学习机。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

提供了一种教学效果良好的儿童学习机，包括摄像头、识别装置、显示模块和语音模块，所述摄像头用于采集感兴趣目标的图像，所述识别装置用于对图像中的目标进行识别，所述显示模块用于显示所述识别结果，所述显示模块为高清显示屏，所述语音模块用于对识别结果进行语音播报。

本发明的有益效果为：儿童通过学习机能够对感兴趣的目标进行学习，激发了儿童学习的欲望，达到了良好的教学效果。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是本发明的结构示意图；

附图标记：

摄像头1、识别装置2、显示模块3、语音模块4。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

参见图1，本实施例的一种教学效果良好的儿童学习机，包括摄像头1、识别装置2、显示模块3和语音模块4，所述摄像头1用于采集感兴趣目标的图像，所述识别装置2用于对图像中的目标进行识别，所述显示模块3用于显示所述识别结果，所述显示模块3为高清显示屏，所述语音模块4用于对识别结果进行语音播报。

本实施例儿童通过学习机能够对感兴趣的目标进行学习，激发了儿童学习的欲望，达到了良好的教学效果。

优选的，所述识别装置2包括第一图像预处理模块、第二特征提取模块、第三图像识别模块和第四识别评价模块，所述第一图像预处理模块用于对采集的图像进行预处理，所述第二特征提取模块用于对预处理后的图像特征进行提取，得到目标特征向量，所述第三图像识别模块根据目标特征向量和目标模板进行匹配，对目标进行识别，所述第四识别评价模块用于对第三图像识别模块的识别性能进行评价。

本实施例实现了儿童学习机对目标的准确识别和识别性能的评价。

优选的，所述第一图像预处理模块包括目标分割单元和预处理单元，所述目标分割单元采用Canny算子对图像中目标的外边缘进行提取，将图像中多个目标分割成单一目标图像，所述预处理单元对单一目标图像进行灰度变换和滤波处理。

针对不同目标之间差别，本优选实施例目标分割单元将图像中的多目标分割成多个单一目标，对每个目标图像进行预处理，便于后续提取不同目标特征；针对在图像采集过程中,不可避免地受到各种干扰而混入随机噪声，本优选实施例预处理单元对图像进行灰度化和滤波处理，有助于减少识别误差，更好地保持目标的边缘信息。

优选的，所述第二特征提取模块包括一次处理单元、二次处理单元和三次处理单元，所述一次处理单元用于提取目标的第一特征，所述二次处理单元用于提取目标的第二特征，所述三次处理单元根据第一特征和第二特征生成目标的特征向量。

所述一次处理单元用于提取目标的第一特征，具体为：提取目标的内外边缘，得到目标外轮廓像素和各内轮廓像素的坐标，目标的第一特征为：EH₁＝[EM,YW₁,…,YW_L]；

在式子里，EH₁表示目标的第一特征，EM表示目标外轮廓的特征值，YW_l(l＝1,2,…,L)表示目标第l个内轮廓的特征值，L表示目标的内轮廓的个数；

所述目标外轮廓的特征值通过以下方式获取：对图像进行二值化处理，将外轮廓像素灰度值记为1，其余位置像素灰度值记为0；计算目标外轮廓的特征值EM：

在式子里，I(i,j)表示像素点位置为(i,j)的灰度值，n和m分别表示目标图像的宽和高，表示目标外轮廓像素个数；

所述目标外轮廓的特征值通过以下方式获取：对图像进行二值化处理，将目标第l个内轮廓的像素灰度值记为1，其余位置像素灰度值记为0；计算目标第l个内轮廓的特征值YW_l：

所述二次处理单元用于提取目标的第二特征，具体为：提取目标的外边缘，得到目标的外轮廓包含区域的像素，对图像进行二值化处理，将外轮廓包含区域的像素灰度值记为1，其余位置像素灰度值记为0，计算目标的第二特征值：

在式子里，EH₂表示目标的第二特征；

所述三次处理单元根据第一特征和第二特征生成目标的特征向量，具体为：将目标的第一特征和第二特征构成特征向量：EH＝[EH₁,EH₂]，在式子里，EH表示目标的特征向量。

本优选实施例通过第二特征提取模块对目标特征进行提取，为后续目标匹配和识别奠定了基础，通过建立目标的特征向量，能够对目标进行更为准确的识别，具体的，第一特征充分考虑了目标的外轮廓和内轮廓，第二特征充分考虑了外轮廓内整体像素，目标特征向量综合了第一特征和第二特征，得到了更为完整的目标特征。

优选的，所述第四识别评价模块包括第一识别评价单元、第二识别评价单元和综合识别评价单元，所述第一识别评价单元用于获取识别性能的第一评价值，所述第二识别评价单元用于获取识别性能的第二评价值，所述综合识别评价单元用于根据第一评价值和第二评价值对目标识别性能进行综合评价；

所述第一识别评价单元用于获取识别性能的第一评价值，具体为：

在式子里，CS₁表示第一评价值，ZC表示图像中包含的目标数目，ZC₁表示能够识别的目标个数，ZC₂表示正确识别的目标个数；

所述第二识别评价单元用于获取识别性能的第二评价值，具体为：

在式子里，CS₂表示第二评价值，FS表示待识别的图像数目，FS₁表示的第一评价值大于设定阈值的图像数目；

所述综合识别评价单元用于根据第一评价值和第二评价值对目标识别性能进行综合评价：计算综合评价因子：

在式子里，CS表示综合评价因子；综合评价因子越大，表示目标识别性能越好。

本优选实施例通过第四识别评价模块实现了第三图像识别模块识别性能的评价，保证了目标识别水平，具体的，第一评价值考虑了目标的识别准确性，第二评价值考虑了目标的识别稳定性，目标识别的通过第一评价值和第二评价值计算综合评价因子，能够综合反映识别性能，从而保证了学习机的教学效果。

儿童采用本发明教学效果良好的儿童学习机进行学习，选取5个儿童进行实验，分别为儿童1、儿童2、儿童3、儿童4、儿童5，对学习效率和儿童满意度进行统计，同现有儿童学习机相比，产生的有益效果如下表所示：

学习效率提高儿童满意度提高儿童129％27％儿童227％26％儿童326％26％儿童425％24％儿童524％22％

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。