一种智能实验台的预警控制方法及智能实验台

摘要

本发明提供了一种智能实验台的预警控制方法及智能实验台。其中，所述方法包括：获取智能实验台区域的第一图像，根据所述第一图像提取得出第一操作数据；将所述第一操作数据与标准操作数据进行匹配计算，若匹配计算结果不满足预设条件，则执行预警方案。本发明的方案能够及时识别实验者的不规范甚至错误的实验操作行为，并且通过预警方案的执行有效的降低了实验风险。

说明书

技术领域

本发明涉及智能实验设备技术领域，具体而言，涉及一种智能实验台的预警控制方法、智能实验台、电子设备及存储介质。

背景技术

实验台是医院、学校、化工厂、科研院所等企事业单位进行实验检测及存放仪器所使用的台子。现有的实验台只能提供相关实验设备的安装或者线路接口等，而不能对实验者的操作行为进行识别分析，尤其是对于学生这类并未完全掌握实验规范的人群来说，不能对不规范的实验操作进行预警，进而导致实验风险较高。

发明内容

为了解决上述背景技术中存在的技术问题，本发明提供了一种智能实验台的预警控制方法、智能实验台、电子设备及存储介质。

本发明的第一方面提供了一种智能实验台的预警控制方法，所述方法包括：

获取智能实验台区域的第一图像，根据所述第一图像提取得出第一操作数据；

将所述第一操作数据与标准操作数据进行匹配计算，若匹配计算结果不满足第一条件，则执行预警方案。

可选地，所述根据所述第一图像提取得出第一操作数据，包括：

识别所述第一图像中的手部区域和实验设备区域并进行持续跟踪，以获得手掌操作数据和手掌位置序列数据、实验设备操作数据和实验设备位置序列数据；

对所述手掌位置序列数据和实验设备位置序列数据进行位置匹配计算，以得出若干操作数据对，将若干所述操作数据对作为所述第一操作数据。

可选地，所述标准操作数据通过如下方式获取：

接收主控实验台下发的实验属性数据，根据所述实验属性数据确定所述标准操作数据；

或者，

根据所述第一图像提取实验设备属性，根据所述实验设备属性确定候选实验属性数据；将所述候选实验属性数据输出给实验者，基于所述实验者的反馈操作确定目标实验属性数据，根据所述目标实验属性数据确定所述标准操作数据。

可选地，所述标准操作数据包括若干操作数据，所述操作数据包括操作序号；

所述将所述第一操作数据与标准操作数据进行匹配计算，包括：

按照所述操作序号计算各所述第一操作数据与所述标准操作数据中对应的所述操作数据的第一相似度，若所述第一相似度大于或等于第一阈值则进行标记记录，反之则标记为空；

根据所述操作序号和所述标记记录组建标记序列，判断所述标记序列是否满足第二条件，若是，则设置所述第一操作数据满足第一条件，否则设置所述第一操作数据不满足第一条件。

可选地，所述操作数据还包括操作属性；

则所述判断所述标记序列是否满足第二条件，包括：

确定所述标记序列中的各断点，根据各断点对应的所述操作序号确定所述操作属性；若所述操作属性为关键操作，则判定所述标记序列不满足第二条件，否则，判定所述标记序列满足第二条件。

可选地，所述操作数据对中包括动作数据和位置数据，所述动作数据包括手掌操作数据和实验设备操作数据，所述位置数据包括手掌位置序列数据和实验设备位置序列数据；

则所述计算各所述第一操作数据与所述标准操作数据中对应的所述操作数据的第一相似度，包括：

式中，sim代表第一操作数据与所述标准操作数据中对应的所述操作数据的第一相似度；Y

可选地，在所述匹配计算结果不满足第一条件之后，还包括：

获取主控实验台区域的第二图像，根据所述第二图像提取得出第二操作数据；

计算所述第二操作数据与所述第一操作数据的第二相似度，若所述第二相似度大于或等于第二阈值，则不执行所述预警方案，否则执行所述执行预警方案。

本发明的第二方面提供了一种智能实验台，包括处理模块、存储模块和获取模块，所述处理模块分别与所述存储模块、所述获取模块连接；其中，

所述存储模块上存储有计算机程序；

所述获取模块，用于获取实验台区域的图像数据，并传输给所述处理模块；

所述处理模块用于调用所述计算机程序以实现如上任一项所述的方法。

本发明的第三方面提供了一种计算机存储介质，该存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行如上任一项所述的方法。

本发明的第四方面提供了一种电子设备，该电子设备包括处理器和存储器，所述存储器上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行如上任一项所述的方法。

本发明的有益效果在于：本发明对实验台区域的图像进行获取，通过图像识别技术提取实验者的第一操作数据，然后将其与当前实验对应的标准操作数据进行匹配计算，如果匹配计算结果不合格，则及时执行预警方案。于是，本发明的方案能够及时识别实验者的不规范甚至错误的实验操作行为，并且通过预警方案的执行有效的降低了实验风险。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，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相关的附图。

图1是本发明实施例公开的一种智能实验台的预警控制方法的流程示意图；

图2是本发明实施例公开的一种智能实验台的结构示意图；

图3是本发明实施例公开一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。

实施例一

请参阅图1，图1是本发明实施例公开的一种智能实验台的预警控制方法的流程示意图。如图1所示，本发明实施例的一种智能实验台的预警控制方法，所述方法包括：

获取智能实验台区域的第一图像，根据所述第一图像提取得出第一操作数据；

将所述第一操作数据与标准操作数据进行匹配计算，若匹配计算结果不满足第一条件，则执行预警方案。

在本发明实施例中，如背景技术所述，现有技术中的实验台只能提供实验相关设备及线路接口，对初学者的实验操作行为并不能进行识别分析，无法有效降低不规范实验操作行为所带来的风险。有鉴于此，本发明对实验台区域的图像进行获取，通过图像识别技术提取实验者的第一操作数据，然后将其与当前实验对应的标准操作数据进行匹配计算，如果匹配计算结果不合格，则及时执行预警方案。于是，本发明的方案能够及时识别实验者的不规范甚至错误的实验操作行为，并且通过预警方案的执行有效的降低了实验风险。其中，预警方案可以自由设置，例如通过声和/或光的方式进行报警输出。

需要进行说明的是，本发明中的第一图像可以通过布设于各个智能实验台的摄像机拍摄获得，也可以通过布设于实验室中的至少一个摄像机拍摄获得，其中的摄像机可以为枪机、球机等，具体不作限定。

另外，本发明的方案可以实施于多种处理主体，例如现场处理设备和服务器。其中，现场处理设备可以为布设于单一实验室的处理设备，例如中央处理器(CentralProcessing Unit，CPU)、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、分立门或晶体管逻辑器件、分立硬件组件等；以及，服务器可以是独立的服务器，也可以是提供云服务、云数据库、云计算、云函数、云存储、网络服务、云通信、中间件服务、域名服务、安全服务、内容分发网络(Content Delivery Network，CDN)、以及大数据和人工智能平台等基础云计算服务的云服务器，服务器可以实现对多个实验室的监控。

可选地，所述根据所述第一图像提取得出第一操作数据，包括：

识别所述第一图像中的手部区域和实验设备区域并进行持续跟踪，以获得手掌操作数据和手掌位置序列数据、实验设备操作数据和实验设备位置序列数据；

对所述手掌位置序列数据和实验设备位置序列数据进行位置匹配计算，以得出若干操作数据对，将若干所述操作数据对作为所述第一操作数据。

在本发明实施例中，实验者在实验过程中会有许多与实验本身无关的动作，例如与他人交谈、整理上一次实验的设备等，而这些无关动作可能会导致误判。于是，本发明从第一图像中同时跟踪识别得到手掌操作数据和手掌位置序列数据、实验设备操作数据和实验设备位置序列数据，对以上两类数据进行匹配计算来提取真正的实验操作，能够降低误判的概率。其中，匹配计算可以是计算以上两类数据的位置重合度，即手掌和实验设备位置重合时可判定实验者正在操作实验设备。

其中，手掌操作数据可以包括各种手势数据，例如抓、按压、捏等，实验设备操作数据可以包括各种姿态数据，例如倾斜角度、水平横移、竖直横移等。手掌操作数据和实验设备操作数据可以描述实验者的各个操作动作，而手掌位置序列数据和实验设备位置序列数据则是与各个操作动作对应的操作位置。

可选地，所述标准操作数据通过如下方式获取：

接收主控实验台下发的实验属性数据，根据所述实验属性数据确定所述标准操作数据；

或者，

根据所述第一图像提取实验设备属性，根据所述实验设备属性确定候选实验属性数据；将所述候选实验属性数据输出给实验者，基于所述实验者的反馈操作确定目标实验属性数据，根据所述目标实验属性数据确定所述标准操作数据。

在本发明实施例中，标准操作数据有以上两种确定方式，即实验主导者(例如教师)可以在主控实验台上设置各实验台的实验类型，此时即可基于主控实验台下发的实验属性数据确定得出标准操作数据；或者，还可以通过图像识别技术提取出实验设备属性，进而可以筛选出涉及这些实验设备的若干候选实验属性数据，将其输出给实验者并基于实验者的选择操作而确定出标准操作数据。

可选地，所述标准操作数据包括若干操作数据，所述操作数据包括操作序号；

所述将所述第一操作数据与标准操作数据进行匹配计算，包括：

按照所述操作序号计算各所述第一操作数据与所述标准操作数据中对应的所述操作数据的第一相似度，若所述第一相似度大于或等于第一阈值则进行标记记录，反之则标记为空；

根据所述操作序号和所述标记记录组建标记序列，判断所述标记序列是否满足第二条件，若是，则设置所述第一操作数据满足第一条件，否则设置所述第一操作数据不满足第一条件。

在本发明实施例中，本发明中的标准操作数据包括顺序排列的若干操作数据，在识别得到各第一操作数据之后，将其与标准操作数据中对应的操作数据进行第一相似度计算，如果相似度大于或等于第一阈值则说明该第一操作数据匹配，对该匹配情况进行标记记录；随着第一相似度计算的进行，就可以根据操作序号和标记记录得出比对序列数据，在其满足第二条件时即可说明实验者在先的一系列实验操作是符合规范的。

可选地，所述操作数据还包括操作属性；

则所述判断所述标记序列是否满足第二条件，包括：

确定所述标记序列中的各断点，根据各断点对应的所述操作序号确定所述操作属性；若所述操作属性为关键操作，则判定所述标记序列不满足第二条件，否则，判定所述标记序列满足第二条件。

在本发明实施例中，实际实验情况中，并非所有实验步骤都是关键的、具有危险性的，而且某些实验步骤的顺序适当调整也并不会有太大影响。针对该实际情况，本发明进一步对标准操作数据中的各操作数据进行了关键操作标记(即操作属性)，相应地，对于标记序列中的各断点来说，如果其为关键操作，则说明关键的、具有危险性的实验步骤的操作不规范，此时应当进行预警；反之，则说明不规范的操作仅涉及了不重要的实验步骤，无需进行预警。

可选地，所述操作数据对中包括动作数据和位置数据，所述动作数据包括手掌操作数据和实验设备操作数据，所述位置数据包括手掌位置序列数据和实验设备位置序列数据；

则所述计算各所述第一操作数据与所述标准操作数据中对应的所述操作数据的第一相似度，包括：

式中，sim代表第一操作数据与所述标准操作数据中对应的所述操作数据的第一相似度；Y

在本发明实施例中，本发明将手掌操作数据和实验设备操作数据整合为动作数据，将手掌位置序列数据和实验设备位置序列数据整合为位置数据，于是操作数据对就构成了第一操作数据，再通过上述计算第一操作数据和标准操作数据中对应的操作数据的第一相似度，即可分析出当前的第一操作是否匹配标准操作数据中的对应规范操作。

需要进行说明的是，该相似度计算公式中涉及的动作数据和位置数据应当是进行过归一化处理之后的数据。

可选地，在所述匹配计算结果不满足第一条件之后，还包括：

获取主控实验台区域的第二图像，根据所述第二图像提取得出第二操作数据；

计算所述第二操作数据与所述第一操作数据的第二相似度，若所述第二相似度大于或等于第二阈值，则不执行所述预警方案，否则执行所述执行预警方案。

在本发明实施例中，标准操作数据一般是指导性而非强制性的，于是出现实际的第一操作数据与标准操作数据不同的情况时也有可能是合理的，无需预警的。针对该实际情况，本发明进一步获取主控实验台区域的第二图像，从中提取出指导教师的第二操作数据，如果实验者的第一操作数据与指导教师的第二操作数据的第二相似度大于或等于第二阈值，则说明该实验者是在按照指导教师的要求进行实验，虽然不完全符合标准操作数据，但也属于规范操作的范畴，此时不进行预警操作。其中，第二相似度可以与第一相似度的计算方式相同，当然，也可以采用其它相似度计算方式，本发明在此不作限定。

另外，对于该实施例，本发明进一步提供如下改进方案：

所述操作属性包括关键等级；

则所述获取所述主控实验台区域的第二图像，包括：

获取所述主控实验台区域的预设时段内的所述第二图像，其中，所述预设时段的长度与所述关键等级负相关。

在该改进实施例中，关键操作内部也具有一定的等级，关键等级越高则该关键操作的风险性越高，相应地，指导教师就会延缓实验步骤的进行，以给实验者更多的解释、理解时间。针对该情况，本发明进一步根据关键等级来确定预设时段的长度，并从对应该预设时段的第二图像内提取出指导教师的第二操作数据，于是，关键操作的关键等级越高，则获取更长的预设时段内的第二操作数据，以获取更为全面的、准确的第二操作数据，反之则获取更短的预设时段内的第二操作数据，以避免获取到相邻步骤的第二操作数据，从而提高了第二操作数据的准确性。

其中，预设时段可以是以第一操作数据对应的时刻/时段为起点前溯得到的时段。

实施例二

请参阅图2，图2是本发明实施例公开的一种智能实验台的结构示意图。如图2所示，本发明实施例的一种智能实验台，包括处理模块(101)、存储模块(102)和获取模块(103)，所述处理模块(101)分别与所述存储模块(102)、所述获取模块(103)连接；其中，

所述存储模块(102)上存储有计算机程序；

所述获取模块(103)，用于获取实验台区域的图像数据，并传输给所述处理模块(101)；

所述处理模块(101)，用于调用所述计算机程序以实现如实施例一所述的方法。

该实施例中的一种智能实验台的具体功能参照上述实施例一，由于本实施例中的智能实验台采用了上述实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

实施例三

请参阅图3，图3是本发明实施例公开的一种电子设备，所述设备包括：存储有可执行程序代码的存储器；与所述存储器耦合的处理器；所述处理器调用所述存储器中存储的所述可执行程序代码，执行如实施例一所述的方法。

实施例四

本发明实施例还公开了一种计算机存储介质，该存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行如实施例一所述的方法。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。