CN110012116A - 一种智能伴学系统及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种智能伴学系统及装置，系统包括：陪伴终端、云管理器以及至少一个移动终端，陪伴终端主要包括：照明模块；扫描模块，通过设置于陪伴终端的摄像头提取目标内容，生成电子文件通过互联网传送给移动终端；视频通话模块，通过内置应用与移动终端进行视频通话；及坐姿提醒模块，根据摄像头实时提取的使用者图像进行语音坐姿矫正提醒。本发明不仅能够通过视频通话功能及远程扫描功能方便进行远程辅导，还能够进行坐姿提醒，兼顾提升孩子学习效果和学习习惯。

Description

一种智能伴学系统及装置

技术领域

本发明涉及教育辅助系统，具体而言，尤其涉及一种智能伴学系统及装置。

背景技术

社会教育、学校教育及家庭教育密切配合能够取得更好的教育结果，已经被普遍认可。孩子的成长只有一次，任何一位家长都不愿意缺席孩子成长的任何一个阶段。家长的陪伴和辅导是对学生在校教育的有效补充和必要辅助。对于家长来说，陪伴孩子学习早已成为生活中的重要部分。但是，多数人除了教育孩子之外，还必须承担其他重要的社会责任，很难实现对孩子的全时陪伴。许多孩子在学习中遇到困难而父母又因为工作等原因不能亲自辅导，虽然可以通过通讯软件实现远程交流，但以方便交流为目的开发的软件解决课业辅导、学习习惯养成等问题非常困难，这严重影响孩子的学习效果。

发明内容

根据上述提出的远程课业辅导困难、缺乏学习习惯养成功能的问题，本发明提供了一种智能伴学系统，不仅能够通过视频通话功能及远程扫描功能方便家长远程辅导，还能够进行坐姿提醒，兼顾提升孩子学习效果和学习习惯。

本发明采用的技术手段如下：

一种智能伴学系统，系统包括：陪伴终端、云管理器以及至少一个移动终端，所述陪伴终端与云管理器间、至少一个移动终端与云管理器间通过互联网传输数据，其特征在于所述陪伴终端主要包括：照明模块；图像录入模块；至少一个处理器；以及至少一个模块，所述至少一个模块被存储在所述存储器中并被配置为由所述至少一个处理器执行，所述至少一个模块包括：

扫描模块，通过图像录入模块提取目标内容，生成电子文件通过互联网传送给所述移动终端；

视频通话模块，通过内置应用与所述移动终端进行视频通话；及

坐姿提醒模块，根据图像录入模块实时提取的使用者图像进行坐姿矫正提醒。

进一步地，所述图像录入模块包括主摄像头和副摄像头；所述主摄像头提取使用者正面图像；所述副摄像头提取所述目标内容。

进一步地，所述系统还包括OCR识别模块，进行文字识别。

进一步地，所述至少一个移动终端包括二维码生成模块，自动将联网信息生成二维码图片，所述陪伴终端的网络模块通过摄像头扫描移动终端生成的二维码进行联网配置。

本发明的另一目的是提供一种应用于上述任意一项所述系统的伴学装置，其特征在于，装置包括照明部、摄像部、语音提示部、显示屏及控制部，其中所述照明部、所述摄像部、所述语音提示部及所属显示屏分别与所述控制部相连接；

所述控制部用于，控制所述照明部的照明色温效果调节，控制所述摄像部在所述照明部的照明范围内进行图像录入，控制所述语音提示部进行语音坐姿提醒。

进一步地，所述照明部包括正白LED灯组、暖白LED灯组以及与所述正白LED灯组、所述暖白LED灯组均连接的灯光调节组件。

进一步地，所述装置还包括与所述控制部相连的存储部。

进一步地，所述装置还包括与所述控制部相连的通信部，所述控制部用于控制所述通信部通过有线或者无线形式进行互联网连接，实现数据交互。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明提供的智能伴学系统及装置，通过与互联网技术结合，实现了远程伴学和远程辅导。其中照明模块具有多种灯光色温效果调节，能够满足学习、阅读和生活场景需求；坐姿提醒模块，能够防止使用者久坐坐姿不正确，影响视力；视频通话模块方便家长与孩子远程视频交流，家长可以不需要在身边就可以与孩子沟通；远程扫描模块可以扫描作业，书本，家长可以在移动端查看内容，帮助解答问题，扫描件可以自动纠边裁边，曲面展平，并且能够OCR文字实时识别，并且朗读播放，变成有声伴读。

基于上述理由本发明可在远程教育等领域广泛推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明系统结构图。

图2为本发明装置结构图。

图3为本发明实施例中照明部连接图。

图4为本发明实施例中照明部调节件电路连接图。

图5为本发明实施例中音频拾取件电路连接图。

图6为本发明实施例中音频解码件电路连接图。

图7为本发明实施例中语音播放件电路连接图。

图8为本发明实施例中显示屏电路连接图。

图9为本发明实施例中触摸按键电路连接图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

如图1所示，本发明公开了一种智能伴学系统，系统包括：陪伴终端、云管理器以及至少一个移动终端。陪伴终端与云管理器间、至少一个移动终端与云管理器间通过互联网传输数据。

陪伴终端主要包括：存储器；网络模块；图像录入模块；至少一个处理器；以及至少一个模块，所述至少一个模块被存储在所述存储器中并被配置为由所述至少一个处理器执行，所述至少一个模块包括照明模块、扫描模块、视频通话模块以及坐姿提醒模块。

图像录入模块包括主摄像头和副摄像头，图像录入模块用于坐姿录入、坐姿识别、视频通话、识别二维码信息以及扫描目标文件。作为本发明较佳的实施方式，主摄像头用于坐姿录入、坐姿识别、视频通话及识别二维码信息，副摄像头用于扫描目标文件。可选地，主副摄像头之间的功能互通，也可通过主摄像头扫描目标文件，在此不做限制。此时将目标文件放置主、副摄像头的摄像区域，根据目标内容实现文件内容的定位。作为本发明更佳的实施方式，将主摄像头的拍摄区域与所述副摄像头的拍摄区域部分重叠，此时可以将目标文件放置在两个摄像头重叠的摄像区域，根据两个摄像头拍摄的角度差异通过内置算法对目标文件内容进行定位。

照明模块，根据使用需求提供多种色温效果灯光。作为本发明较佳的实施方式，照明模块可以选用LED发光器件，为了进一步起到保护使用者视力的作用，还可以在LED灯前端增加防蓝光保护膜，这样可以减轻长时间学习过程中产生的疲劳感，有效保护使用者，尤其是学生的眼睛。此外，在本发明的进一步优选的实施方案中，还可以根据使用环境亮度以及使用者的实际需求，对照明模块的相关参数进行调整，所述相关参数可以为亮度，也可以为色温，或者其他能够调整灯光使用舒适度的参数。

本发明实施例提供陪伴终端除了照明功能以外，还可以各个模块的组合实现其他多样化功能，从而更大程度上满足了用户的需求。

值得说明的是，学生在学习过程中遇到疑难问题，往往需要家长或者老师的辅助指导，一旦辅导者不在身边，疑问得不到解答，必然影响学习效果。如果家长需要长期出差或者外派，很大概率学生成绩会受到影响。为了解决远程辅导困难的问题，本申请中应用视频通话模块和扫描模块配合使用，在辅导者与学生进行视频通话的过程中，陪伴终端将试卷、书籍等辅导必备的非电子文档进行扫描，并与持有移动终端的辅导者通过网络共享，实现双方交流，从而打破空间距离的限制，最大化贴近面对面辅导的效果。

其中视频通话模块，通过内置应用软件与所述移动终端进行视频通话。扫描模块通过设置于所述陪伴终端的扫描摄像头提取目标内容。目标内容可以是纸质文件、书本、习题集等。作为本发明较佳的实施方式，副摄像头也就是扫描摄像头可以是焦距固定的摄像头，根据终端的高度预先设定固定的摄像头焦距，这样，将待扫描的文本纸件放置在固定位置，则摄像头可以拍摄得到清晰的图像，无需用户手动调焦，简化了用户操作。同理，该摄像头的拍摄范围也可以是固定的，例如一张A4纸大小的拍摄范围。另外，在具体实施时，可以将副摄像头内嵌在照明模块中，从而使得摄像头的摄像范围与照明模块的照明范围至少部分重合。这样在摄像头录入图像时，还可以利用照明模块补光。当需要家长帮助学生远程分析试卷时，可以通过摄像头录入试卷图像(也可以为部分试卷图像，例如某一重点题型或者错题)，并将所述图像发送给云服务器。云服务器对接收的图像信息进行存储并将其转发给移动终端。作为本发明一种较优的实施方案，所述云服务器通过预置算法(如申请人在先申请的、申请号为CN201610279456.5的中国专利，步骤包括：通过高清扫描摄像头进行拍照扫描，把图片上传到服务器；服务器端的算法对图片进行特征提取；把提取出来的特征通过算法策略和公式进行剪裁和展平)，并对目标内容进行曲面展平和自动裁边，生成电子文件通过互联网传送给所述移动终端，采用上述方式，学生利用伴学终端做作业时，可以将试卷或者习题本放置在伴学终端的副摄像头的拍摄范围内，使目标内容落入摄像头录入范围内。这样系统经过进一步处理，可以将当前文档以扫描件的形式在远程手持终端上清晰的显示，以便家长进行整卷分析或者进行有针对性的习题辅导。此外，伴学装置还包括OCR识别模块，与图像录入模块配合使用，对手写字体进行识别，生成相应的文字信息。作为本发明一种较优的实施方案，利用主摄像头与副摄像头的拍摄范围重叠部分定位扫描文本，识别外接点读笔在扫描文本中的指向位置内容，通过OCR识别进行文字识别，并转化为相应的语音信息，通过语音播放件实现点读功能。

另外，目前家长对学生在学习过程中的习惯养成问题也比较关心，许多孩子并不注意学习时的姿态，影响生长发育，造成身体的损伤。如果家长能够及时提醒，对孩子优美姿态的养成有着极其正面的作用。而一旦家长不在身边，由于孩子的自制力较差，很难长时间保持标准坐姿。为了解决家长远程监督的难题，本申请中应用坐姿提醒模块，在家长与学生不能进行视频通话时，也能全时自动提醒孩子保持坐姿，而不受终端是否联网的限制，极大的提高了监督的有效性。作为本发明较优的实施方式，可选的采用超声波测距、小型佩带式力学传感器、3d传感器、穿戴式设备等技术，实现使用者坐姿的提取。作为本发明更优的实施方式，还可以通过摄像头录入使用者标准坐姿图像并存储，系统每次使用时，根据摄像头实时提取的使用者图像进行语音坐姿矫正提醒。更进一步地，可以采用一个普通的可见光摄像头作为主摄像头(如普通USB摄像头，电脑前置摄像头)置于坐者前方，获取其正面图像，实时监测人头部的关键点和肩膀的关键点，分析这些关键点与标准坐姿的差异情况，进而判断其是否坐姿良好。具体来说，伴学装置在使用者第一次使用系统时，通过主摄像头提取使用者的标准坐姿图像，并将标准坐姿图像保存至所述存储器中。孩子首次录入的坐姿是否标准，可由家长判断，系统提取标准坐姿的图像后，进行人像抽象化，形成多个检测关键点，进而构建被采集者的个人标准坐姿模型。此后，每当系统被使用时，伴学终端均通过摄像头提取使用者每一帧坐姿图像都提取出来并进行抽象化，形成系统可识别的数据，对比当前坐姿模型与标准坐姿模型，如判断当前坐姿不标准，则通过语音播放件播放提示语音信息，例如“请注意坐姿”。作为本发明更优的实施方式，装置还可以通过提取使用者的面部图像，判断使用者身份，并自动匹配存储的个人标准坐姿模型，进而根据个人标准坐姿模型进行监督提示。

作为本发明的较佳的实施方式，系统中所述的至少一个移动终端包括二维码生成模块，自动将联网信息生成二维码图片，所述陪伴终端的网络模块通过摄像头扫描移动终端生成的二维码进行联网配置。移动终端可以是手机、平板电脑、PC机等能够联网并具有视频通话功能的电子设备。

本发明的另一目的是提供一种应用于上述任意一项所述系统的伴学装置，如图2所示装置包括照明部、摄像部、语音提示部、显示屏及控制部，其中所述照明部、所述摄像部、所述语音提示部及所属显示屏分别与所述控制部相连接。所述控制部用于：控制所述照明部的照明色温效果调节，控制所述摄像部在所述照明部的照明范围内进行图像录入，控制所述语音提示部进行语音坐姿提醒。照明部包括正白LED灯组、暖白LED灯组以及与所述正白LED灯组、所述暖白LED灯组均连接的灯光调节组件。使用者通过调节旋钮达到控制灯光色温的效果。进一步地，装置还包括与所述控制部相连的存储部。存储部用于：存储所述摄像部提取的图像信息，包括使用者身份信息、标准坐姿图像、预置语音提示信息、以及其他保证装置各功能实现的中间数据。进一步地，所述装置还包括与所述控制部相连的通信部，所述控制部用于控制所述通信部通过有线或者无线形式进行互联网连接，实现数据交互。

下面通过一个具体的实施例对本装置的技术方案做进一步说明：

如图3-9所示为本实例各模块较优的电路连接方式。在本实施例中，装置主要包括照明部、摄像部、语音提示部、显示屏及控制部。可选地，照明部包括正白LED灯组、暖白LED灯组以及与所述正白LED灯组、所述暖白LED灯组均连接的调节部组件，本实施例中能够实现4中等级的色温调节。可选地，摄像部包括主、副两个摄像头，实现图像的录入功能，其中包括文件扫描图像录入，当摄像头作为文件扫描设备工作时，提取文件图像经通信模块送至云端处理，生成清晰的扫描文件供移动终端下载浏览。两摄像头可以互为冗余，也可分别进行不同图像的录入。装置还包括OCR部识别，作为本发明较佳的实施方式，将纸质文件放置于两摄像头重合的摄像区域内，利用摄像头之间的相对拍摄角度，可以进行文件内容定位，此时通过点读笔对内容进行指示，装置自动定位指示内容，自动进行OCR识别，并将识别的内容送至语音提示部，实现点读功能。语音提示部可与指示件(例如点读笔或手指)及语音提示部协同工作，实现文件点读功能。具体来说，音频拾取件、音频解码件和语音播放件，其中音频拾取件与音频解码件实现本地音频的拾取与上传，配合显示屏，能够实现远程视频通话。具体地，视频通话通过嵌入装置内部以及移动终端的应用实现，通话可以由装置端发起，也可以由移动终端发起，发起端通过互联网发起通话请求后，接收端自动进行通话提示，待使用者通过触摸按键同意接收后，通话建立。

使用者首次使用装置时，由主摄像头提取使用者的标准坐姿图像，并将标准坐姿图像保存至所述存储器中。在后续使用过程中，摄像头提取使用者每一帧坐姿图像，控制器接收当前坐姿模型并与标准坐姿模型对比，如判断当前坐姿不标准，则由语音模块的语音播放部播放语音提示信息。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种智能伴学系统，系统包括：陪伴终端、云管理器以及至少一个移动终端，所述陪伴终端与云管理器间、至少一个移动终端与云管理器间通过互联网传输数据，其特征在于所述陪伴终端主要包括：照明模块；图像录入模块；至少一个处理器；以及至少一个模块，所述至少一个模块被存储在存储器中并被配置为由所述至少一个处理器执行，所述至少一个模块包括：

扫描模块，通过图像录入模块提取目标内容，生成电子文件通过互联网传送给所述移动终端；

视频通话模块，通过内置应用与所述移动终端进行视频通话；及

坐姿提醒模块，根据图像录入模块实时提取的使用者图像进行坐姿矫正提醒。

2.根据权利要求1所述的智能伴学系统，其特征在于，所述图像录入模块包括主摄像头和副摄像头；所述主摄像头提取使用者正面图像；所述副摄像头提取所述目标内容。

3.根据权利要求2所述的智能伴学系统，其特征在于，所述系统还包括OCR识别模块，进行文字识别。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的智能伴学系统，其特征在于，所述至少一个移动终端包括二维码生成模块，自动将联网信息生成二维码图片，所述陪伴终端的网络模块通过摄像头扫描移动终端生成的二维码进行联网配置。

5.一种应用于权利要求1-4中任意一项所述系统的伴学装置，其特征在于，装置包括照明部、摄像部、语音提示部、显示屏及控制部，其中所述照明部、所述摄像部、所述语音提示部及所属显示屏分别与所述控制部相连接；

所述控制部用于，控制所述照明部的照明色温效果调节，控制所述摄像部在所述照明部的照明范围内进行图像录入，控制所述语音提示部进行语音坐姿提醒。

6.根据权利要求5所述的伴学装置，其特征在于，所述照明部包括正白LED灯组、暖白LED灯组以及与所述正白LED灯组、所述暖白LED灯组均连接的灯光调节组件。

7.根据权利要求6所述的伴学装置，其特征在于，所述装置还包括与所述控制部相连的存储部。

8.根据权利要求6或7所述的伴学装置，其特征在于，所述装置还包括与所述控制部相连的通信部，所述控制部用于控制所述通信部通过有线或者无线形式进行互联网连接，实现数据交互。