CN110135404A - 一种智能阅读机器人的阅读系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种智能阅读机器人的阅读系统，阅读系统包括翻页模块、控制器、图像采集模块、信息处理器、存储器、语音系统、UI界面系统。所述翻页模块可自动完成翻书，所述图像采集模块采集书本文本图像，图像采集模块将采集到的文本图像发送给所述信息处理器进行图像处理，然后将处理后的信息保存到存储器，当所述语音系统收到用户发出的语音指令后，语音系统执行相应阅读命令，同时用户可通过语音指令控制所述UI界面系统显示文本信息，且可对文本信息格式进行调整。用户只需通过语音控制即可实现自动翻书、听书、看书。本发明解决了残障人士阅读困难、弥补了市场上类似产品功能单一的问题。

Description

一种智能阅读机器人的阅读系统
技术领域
本发明涉及人工智能领域，尤其是涉及一种智能阅读机器人的阅读系统。
背景技术
随着机器人技术的不断发展，人工智能领域技术的不断成熟，智能机器人越来越多的被应用于家庭生活中。人们对使用智能阅读机器人进行翻书、读书、听书、看书等需求也越来越多，但是目前市场上的智能阅读机器人功能并不完善，使用较复杂，如已公布的专利号为：CN 109166572 A的《机器人阅读的方法和阅读机器人》不能将书本上的文本信息在界面上显示出来，用户无法便捷的实现听书与看书的结合。
目前，我国有很多视力受损的人以及肢体残疾人，他们不能像正常人一样阅读浏览图书、资料，这给他们学习带来了极大的困难。为了解决视力受损或者肢体残疾群体的阅读学习问题，提高机器人的用户体验，需要完善智能阅读机器人的阅读功能，以满足用户日益增长的需求。
发明内容
本发明的主要目的为提供一种智能阅读机器人的阅读系统，旨在解决现有阅读机器人阅读系统功能单一，阅读方法复杂，操作不便等技术问题。
本发明提供一种一种智能阅读机器人的阅读系统，包括翻页模块、图像采集模块、信息处理器、存储器、语音系统、UI界面系统，所述翻页模块与控制器连接，控制器控制翻页模块实现自动翻页，所述控制器与图像采集模块连接，控制器控制图像采集模块在三维空间运动，所述图像采集模块对书本上的文本信息进行采集，所述信息处理器与控制器连接，信息处理器与控制器之间通过RS232串口进行通信，所述存储器、语音系统和UI界面系统分别与信息处理器连接。
所述翻页模块由控制器控制，控制器与语音系统之间通过串口通信，当语音系统向控制器发送的信息与控制器内预设的任意一种执行命令相匹配时，翻页模块执行相应的命令，所述控制器内预设的任意一种执行命令包括：启动翻页、向前翻页、向后翻页、延时翻页、停止翻页，所述向前或向后翻页可实现连续翻页。
所述图像采集模块包括图像采集摄像头和补光灯，每页文本划分为两个区域，分别为上半页和下半页，图像采集摄像头对每个区域分别采集图像，所述补光灯为散光LED灯珠。
所述信息处理器为miniPC处理器，所述miniPC处理器对图像采集模块采集到的文本图像进行处理，处理过程包括：对原始文本图像进行预处理，使用图像几何变换中的透视变换对原始文本图像进行校正，使用自适应直方图均衡化调整图像对比度，实现文本图像亮度的均衡化，创建白色背景掩模，然后对处理后的文本图像进行两次形态操作对每行文字轮廓进行提取，将提取的轮廓与创建的白色背景掩模进行Poisson图像融合，再进行自适应直方图均衡化，得到最终的待识别文本，然后将待识别文本转化为为电子文档，保存到存储器中。
所述语音系统包括：所述语音系统包括：功放扬声器、远场麦克风阵列，远场麦克风阵列接收读者发出的语音信息，扬声器对读者发出语音信息的需求做出回馈，所述语音系统用于采集用户阅读时的语音信息，并根据采集到的语音信息，确定智能阅读机器人执行对应的操作。所述UI界面系统为用户提供电子文本信息显示功能，UI界面系统包括如下功能模块：智能阅读、智能听书、智能语音，所述智能阅读包括对背景颜色、文字大小的调节和页码选择功能，所述智能听书包括播放暂停、音量设置、拟声选择、语速设置、音调设置功能，所述智能语音包括自动翻页、返回原点、打开界面功能，用户选择相应的功能即可控制机器人执行相应的操作。
所述存储器用于存储图像采集模块采集到的文本图像数据和信息处理器识别提取出的电子文本图像信息，供语音系统和UI界面系统被执行相应操作时调用储存器内的文本图像信息。用户使用时，先通过语音指令唤醒阅读系统，用户唤醒阅读系统后，用户向语音系统发出翻书指令，当语音系统接收指令后通过串口向翻页模块发送指令信息，翻页模块执行翻页，翻页模块执行翻页后，图像采集模块开始对书本上的文本信息进行采集，将采集到的文本信息发送给信息处理器，信息处理器对图像采集模块采集的文本图像信息进行处理，转化为电子文本信息，然后将电子文本信息发送给存储器，当用户启动UI界面系统后，UI界面系统便读取存储器的电子文本信息，并显示到界面上，用户选择界面上的相应功能项实现UI界面系统的相应功能。
本发明的有益效果在于：本发明解决了残障人士阅读困难、弥补了市场上类似产品功能单一的问题，能够实现自动翻页，将文本信息在界面上显示出来，并且可调节界面上字体的背景颜色、字体大小，同时可将文本信息通过语音系统播放，通过UI界面上的功能模块可调节语音语调、音量大小以及语速，给用户提供一种阅读时享受阅读的体验感。
附图说明
图1为本申请提供的一种智能阅读机器人的阅读系统的组成框图；
图2为本申请提供的一种智能阅读机器人的阅读系统的UI界面功能模块图；
图3为本申请提供的一种智能阅读机器人的阅读系统的信息处理流程图；
图中：1.翻页模块；2.控制器；3.图像采集模块；4.信息处理器；5.语音系统；6.UI界面系统；7.存储器。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护范围。
图1为本申请提供的一种智能阅读机器人的阅读系统的组成框图，包括翻页模块(1)、图像采集模块(3)、信息处理器(4)、存储器(7)、语音系统(5)、UI界面系统(6)，翻页模块(1)与控制器(2)连接，控制器(2)控制翻页模块(1)实现自动翻页，控制器(2)与图像采集模块(3)连接，控制器(2)控制图像采集模块(3)在三维空间运动，图像采集模块(3)对书本上的文本信息进行采集，信息处理器(4)与控制器(2)连接，信息处理器(4)与控制器(2)之间通过RS232串口进行通信，存储器(7)、语音系统(5)和UI界面系统(6)分别与信息处理器(4)连接。
其中，翻页模块(1)由控制器(2)控制，控制器(2)与语音系统(5)之间通过串口通信，当语音系统(5)向控制器(2)发送的信息与控制器(2)内预设的任意一种执行命令相匹配时，翻页模块(1)执行相应的命令，所述控制器(2)内预设的任意一种执行命令包括：启动翻页、向前翻页、向后翻页、延时翻页、停止翻页，所述向前或向后翻页可实现连续翻页。
其中，图像采集模块(3)包括图像采集摄像头和补光灯，每页文本划分为两个区域，分别为上半页和下半页，图像采集摄像头对每个区域分别采集图像，所述补光灯为散光LED灯珠。其中，语音系统(5)包括：所述语音系统(5)包括：功放扬声器、远场麦克风阵列，远场麦克风阵列接收读者发出的语音信息，扬声器对读者发出语音信息的需求做出回馈，所述语音系统(5)用于采集用户阅读时的语音信息，并根据采集到的语音信息，确定智能阅读机器人执行对应的操作。
其中，存储器(7)用于存储图像采集模块(3)采集到的文本图像数据和信息处理器(4)识别提取出的电子文本图像信息，供语音系统(5)和UI界面系统(6)被执行相应操作时调用储存器内的文本图像信息。
其中，UI界面系统(6)为用户提供电子文本信息显示功能，UI界面系统(6)包括如下功能模块：智能阅读、智能听书、智能语音，所述智能阅读包括对背景颜色、文字大小的调节和页码选择功能，所述智能听书包括播放暂停、音量设置、拟声选择、语速设置、音调设置功能，所述智能语音包括自动翻页、返回原点、打开界面功能，用户选择相应的功能即可控制机器人执行相应的操作。
其中，信息处理器(4)为miniPC处理器，所述miniPC处理器对图像采集模块(3)采集到的文本图像进行处理，处理过程包括：对原始文本图像进行预处理，使用图像几何变换中的透视变换对原始文本图像进行校正，使用自适应直方图均衡化调整图像对比度，实现文本图像亮度的均衡化，创建白色背景掩模，然后对处理后的文本图像进行两次形态操作对每行文字轮廓进行提取，将提取的轮廓与创建的白色背景掩模进行Poisson图像融合，再进行自适应直方图均衡化，得到最终的待识别文本，然后将待识别文本转化为为电子文档，保存到存储器(7)中。
图2为本申请提供的一种智能阅读机器人的阅读系统的UI界面功能模块图。在UI系统的首界面上有三个功能选项：智能阅读、智能听书、智能语音，用户点击智能阅读功能选项进入另一个界面，界面内有背景颜色、文字大小、页码选择三个功能选项，用户点击背景颜色选项可对文字背景颜色进行修改，点击文字大小选项可对文字大小进行调节，点击页码选择文字界面可跳转到相应的页码；用户点击智能听书功能选项进入听书界面，听书界面可调节音量大小，阅读语速，阅读音调和页码转换；用户点击智能语音功能选项可控制翻页模块(1)自动翻页、停止翻页和打开阅读界面。
图3为本申请提供的一种智能阅读机器人的阅读系统的信息处理流程图。先对原始文本图像进行透视变换矫正原始文本图像中部分扭曲变形的文字，然后在图像X轴方向进行梯度变换，将图像二值化，在Y轴方向进行第一次膨胀，在X轴方向进行第一次膨胀，然后在Y方向进行第二次膨胀，得到预处理后的图像。预处理后提取文本轮廓，为避免环境光线的干扰，对图像进行自适应直方图均衡化，得到文本ROI区域，再次对图像进行梯度变换和二值化，然后对图像在X轴方向进行多次膨胀腐蚀，提取每行文字轮廓。单独创建一个白色背景的文本掩模，将提取的每行文字轮廓与文本掩模进行图像融合，进行一次自适应直方图均衡化，得到待识别文本。
用户使用时，先通过语音指令唤醒阅读系统，用户唤醒阅读系统后，用户向语音系统(5)发出翻书指令，当语音系统(5)接收指令后通过串口向翻页模块(1)发送指令信息，翻页模块(1)执行翻页，翻页模块(1)执行翻页后，图像采集模块(3)开始对书本上的文本信息进行采集，将采集到的文本信息发送给信息处理器(4)，信息处理器(4)对图像采集模块(3)采集的文本图像信息进行处理，转化为电子文本信息，然后将电子文本信息发送给存储器(7)，当用户启动UI界面系统(6)后，UI界面系统(6)便读取存储器(7)的电子文本信息，并显示到界面上。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (8)

1.一种智能阅读机器人的阅读系统，包括翻页模块(1)、控制器(2)、图像采集模块(3)、信息处理器(4)、语音系统(5)、UI界面系统(6)、存储器(7)，其特征在于：所述翻页模块(1)与控制器(2)连接，控制器(2)控制翻页模块(1)实现自动翻页；所述控制器(2)与图像采集模块(3)连接，控制器(2)控制图像采集模块(3)在三维空间运动；所述图像采集模块(3)对书本上的文本信息进行采集；所述信息处理器(4)与控制器(2)连接，信息处理器(4)与控制器(2)之间通过RS232串口进行通信；所述存储器(7)、语音系统(5)和UI界面系统(6)分别与信息处理器(4)连接。
2.根据权利要求1所述的一种智能阅读机器人的阅读系统，其特征在于：所述翻页模块(1)用于收到用户发出的翻书语音指令时，执行翻页操作，翻页模块(1)由控制器(2)控制，控制器(2)与语音系统(5)之间通过串口通信，当语音系统(5)向控制器(2)发送的信息与控制器(2)内预设的任意一种执行命令相匹配时，翻页模块(1)执行相应的命令，所述控制器(2)内预设的任意一种执行命令包括：启动翻页、向前翻页、向后翻页、延时翻页、停止翻页，所述向前或向后翻页可实现连续翻页。
3.根据权利要求1所述的一种智能阅读机器人的阅读系统，其特征在于：所述图像采集模块(3)包括图像采集摄像头和补光灯，每页文本划分为两个区域，分别为上半页和下半页，图像采集摄像头对每个区域分别采集图像，所述补光灯为散光LED灯珠。
4.根据权利要求1所述的一种智能阅读机器人的阅读系统，其特征在于：所述信息处理器(4)为miniPC处理器，所述miniPC处理器对图像采集模块(3)采集到的文本图像进行处理，处理过依次为：原始文本图像预处理、文本图像校正、文本图像亮度均衡化、文本图像形态操作、图像融合、直方图均衡化，然后得到待识别文本，然后将待识别文本转化为为电子文档，保存到存储器(7)中。
5.根据权利要求1所述的一种智能阅读机器人的阅读系统，其特征在于：所述语音系统(5)包括：功放扬声器、远场麦克风阵列，远场麦克风阵列接收读者发出的语音信息，扬声器对读者发出语音信息的需求做出回馈，所述语音系统(5)用于采集用户阅读时的语音信息，并根据采集到的语音信息，确定智能阅读机器人执行对应的操作。
6.根据权利要求1所述的一种智能阅读机器人的阅读系统，其特征在于：所述UI界面系统(6)为用户提供电子文本信息显示功能，UI界面系统(6)包括如下功能模块：智能阅读、智能听书、智能语音；所述智能阅读包括对背景颜色、文字大小的调节和页码选择功能；所述智能听书包括播放暂停、音量设置、拟声选择、语速设置、音调设置功能；所述智能语音包括自动翻页、返回原点、打开界面功能；用户选择相应的功能即可控制机器人执行相应的操作。
7.根据权利要求1所述的一种智能阅读机器人的阅读系统，其特征在于：所述存储器(7)用于存储图像采集模块(3)采集到的文本图像数据和信息处理器(4)识别提取出的电子文本信息，语音系统(5)和UI界面系统(6)被执行相应操作时调用储存器内的文本信息。
8.根据权利要求1所述的一种智能阅读机器人的阅读系统，其特征在于：用户唤醒阅读系统后，用户向语音系统(5)发出翻书指令，当语音系统(5)接收指令后通过串口向翻页模块(1)发送指令信息，翻页模块(1)执行翻页，翻页模块(1)执行翻页后，图像采集模块(3)开始对书本上的文本信息进行采集，将采集到的文本信息发送给信息处理器(4)，信息处理器(4)对图像采集模块(3)采集的文本图像信息进行处理，转化为电子文本信息，然后将电子文本信息发送给存储器(7)，当用户启动UI界面系统(6)后，UI界面系统(6)便读取存储器(7)的电子文本信息，并显示到界面上，用户选择界面上的相应功能项实现UI界面系统(6)的相应功能。
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