CN110379221A - 一种英语发音测试与评价系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种英语发音测试与评价系统，包括人机交互模块、音频数据采集模块、口型数据采集模块、口型识别模块、口型标准评估模块、发音标准评估模块和中央处理器。本发明集测试、评估以及训练为一体，将英语口语练习与三维模型互动结合在一起，在为英语口语训练提供良好氛围的同时，提高了学生的学习兴趣。本发明基于三维姿态传感器进行口型动态图谱的采集，相比于现有的图像采集识别，具有较高的识别率、计算速度和精确度，适应性强。
Description
技术领域
本发明涉及英语发音测试评价领域，具体涉及一种英语发音测试与评价系统。
背景技术
目前，现有的英语发音测试系统大多仅依赖音频数据实现发音情况的检测，检测结果单一。同时这类系统大多仅依靠用户反复听标准音频数据的方式实现发音训练，训练效率即为低下。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种英语发音测试与评价系统，基于音频和口型实现了用户发音情况的检测分析，使得用户可以更加全面的了解自己的发音情况，同时以及标准口型协同标准音频的方式进行标准资料的反馈，大大提高了学习效率。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种英语发音测试与评价系统，包括：
人机交互模块，用于完成用户的注册，控制命令以及数据需求命令的输入；
还用于进行测试模式、测试场景以及测试试题的选择；
音频数据采集模块，用于通过麦克风进行测试者发音音频数据的采集；
口型数据采集模块，用于通过黏贴设置在测试者嘴巴周围的三维姿态传感器进行测试者整个测试过程中上嘴唇、下嘴唇、嘴角的姿态变化数据的采集，并将采集到的数据发送到口型识别模块；
口型识别模块，用于通过上嘴唇、下嘴唇、嘴角的姿态变化数据进行测试者整个测试过程中口型变化图谱以及口型变化特征参数的输出；
口型标准评估模块，用于将计算所得的口型变化特征参数与口型标准数据库内的对应的标准口型变化特征参数进行对比，如果差距小于某个门限，则认为口型标准，否则认为不标准，并输出正确的口型变化图谱、发音音频；
发音标准评估模块，用于采用MapReduce提取音频数据的特征数据，并基于对应的发音标准评估模型输出评估结果；
中央处理器，用于接收人机交互模块输入的控制命令和需求命令，并按照预设的算法发送到对应的模块进行执行；用于用户注册、权限管理以及密码的修改；还用于进行用户身份的认证。
进一步地，所述三维姿态传感器之间通过连接Zigebee模块以自组网的方式与主控制器连接起来，形成一个有效的内部网络；三维姿态传感器将采集到的数据经内部网络以无线的方式传输至主控制器。
进一步地，所述三维姿态传感器包括橡胶外壳以及内嵌安装在橡胶外壳内的传感单元、存储组件、处理单元以及电源单元，所述的传感单元负责感知姿态参数信息，将感知到的数据送到处理单元加以处理，处理器单元包含存储组件和嵌入式处理组件两个部分；存储组件负责存储收集到的数据信息，执行设计存储好的程序代码，以协调融合不同传感器之间的信息；处理组件根据原先所存储的程序或主控制器发出的指令，启动感知单元收集环境的信息，并将所收集的数据融合处理后送到通信单元；通信单元负责数据信息在传感器节点之间传递；电源单元作为整个三维姿态传感器的基础模块，保证节点正常顺利工作。
进一步地，所述三维姿态传感器通过水胶体敷料层黏贴设置在上嘴唇、下嘴唇和嘴角。
进一步地，还包括一口语训练模块，包括单机模式和联机模式；
在单机模式下，所述口语训练模块根据人机交互模块输入的控制命令在素材库内调用相应的素材资料构建各种互动三维人物模型，所述互动三维人物模型根据语音识别模块识别的结果，在素材库内挖掘相应的对话内容与用户完成对话交流；
在联机模式下，所述口语训练模块根据人机交互模块输入的控制命令在素材库内调用相应的素材资料构建各种动态三维人物模型，所述服务器接收并将各账户输入的语音数据转发到对应的账户经播放器进行播放，从而实现各账户的联机口语训练。
进一步地，还包括一素材库，内设有多种测试模式、测试场景以及测试试题资料，且连接有一数据更新模块，用于通过有线或无线的方式进行数据库内数据的更新。
进一步地，还包括一评估单生成模块，用于将人机交互模块选中的测试模式、测试场景以及测试试题、音频数据采集模块采集到的音频数据、口型识别模块输出的口型变化图谱、发音音频，口型标准评估模块输出的评估结果和/或正确的口型变化图谱、以及发音标准评估输出的评估结果一起填入预制的latex模版生成评估单。
本发明具有以下有益效果：
本发明基于音频和口型实现了用户发音情况的检测分析，使得用户可以更加全面的了解自己的发音情况，同时以评估单的方式进行评估结果的反馈，便于用户后续的模仿训练，大大提高了学习效率。
本发明集测试、评估以及训练为一体，将英语口语练习与三维模型互动结合在一起，在为英语口语训练提供良好氛围的同时，提高了学生的学习兴趣。
本发明基于三维姿态传感器进行口型动态图谱的采集，相比于现有的图像采集识别，具有较高的识别率、计算速度和精确度，适应性强。
附图说明
图1为本发明实施例一种英语发音测试与评价系统的系统框图。
图2为本发明实施例中三维姿态传感器的布置方式示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明实施例提供了一种英语发音测试与评价系统，包括：
人机交互模块，用于完成用户的注册，控制命令以及数据需求命令的输入；
还用于进行测试模式、测试场景以及测试试题的选择；
音频数据采集模块，用于通过麦克风进行测试者发音音频数据的采集；
口型数据采集模块，用于通过黏贴设置在测试者嘴巴周围的三维姿态传感器1进行测试者整个测试过程中上嘴唇、下嘴唇、嘴角的姿态变化数据的采集，并将采集到的数据发送到口型识别模块；
口型识别模块，用于通过上嘴唇、下嘴唇、嘴角的姿态变化数据进行测试者整个测试过程中口型变化图谱以及口型变化特征参数的输出；
口型标准评估模块，用于将计算所得的口型变化特征参数与口型标准数据库内的对应的标准口型变化特征参数进行对比，如果差距小于某个门限，则认为口型标准，否则认为不标准，并输出正确的口型变化图谱、发音音频；
发音标准评估模块，用于采用MapReduce提取音频数据的特征数据，并基于对应的发音标准评估模型输出评估结果；
口语训练模块，包括单机模式和联机模式；
在单机模式下，所述口语训练模块根据人机交互模块输入的控制命令在素材库内调用相应的素材资料构建各种互动三维人物模型，所述互动三维人物模型根据语音识别模块识别的结果，在素材库内挖掘相应的对话内容与用户完成对话交流；
在联机模式下，所述口语训练模块根据人机交互模块输入的控制命令在素材库内调用相应的素材资料构建各种动态三维人物模型，所述服务器接收并将各账户输入的语音数据转发到对应的账户经播放器进行播放，从而实现各账户的联机口语训练；
评估单生成模块，用于将人机交互模块选中的测试模式、测试场景以及测试试题、音频数据采集模块采集到的音频数据、口型识别模块输出的口型变化图谱、发音音频，口型标准评估模块输出的评估结果和/或正确的口型变化图谱、以及发音标准评估输出的评估结果一起填入预制的latex模版生成评估单；
中央处理器，用于接收人机交互模块输入的控制命令和需求命令，并按照预设的算法发送到对应的模块进行执行；用于用户注册、权限管理以及密码的修改；还用于进行用户身份的认证。
本实施例中，所述三维姿态传感器之间通过连接Zigebee模块以自组网的方式与主控制器连接起来，形成一个有效的内部网络；三维姿态传感器将采集到的数据经内部网络以无线的方式传输至主控制器。所述三维姿态传感器包括橡胶外壳以及内嵌安装在橡胶外壳内的传感单元、存储组件、处理单元以及电源单元，所述的传感单元负责感知姿态参数信息，将感知到的数据送到处理单元加以处理，处理器单元包含存储组件和嵌入式处理组件两个部分；存储组件负责存储收集到的数据信息，执行设计存储好的程序代码，以协调融合不同传感器之间的信息；处理组件根据原先所存储的程序或主控制器发出的指令，启动感知单元收集环境的信息，并将所收集的数据融合处理后送到通信单元；通信单元负责数据信息在传感器节点之间传递；电源单元作为整个三维姿态传感器的基础模块，保证节点正常顺利工作。
本实施例中，所述三维姿态传感器通过水胶体敷料层黏贴设置在上嘴唇、下嘴唇和嘴角，水胶体敷料层为一次性用品，每一次使用后均需直接将水胶体敷料层丢弃，下一次使用时开启新的，使用时，先将水胶体敷料层与橡胶外壳的下底面粘结，然后再将粘附有水胶体敷料层的三维姿态传感器黏贴到上嘴唇、下嘴唇和嘴角，完成粘附后，通过主控制器开启三维姿态传感器进行工作。
本实施例中，素材库，内设有多种测试模式、测试场景以及测试试题资料，且连接有一数据更新模块，用于通过有线或无线的方式进行数据库内数据的更新。
本实施例中，在口语训练模块启动时，用户可根据需要进行口型数据采集模块、口型识别模块、口型标准评估模块、发音标准评估模块的启闭；同时整个训练过程采用脚本录制的方式进行记录，用户可以通过脚本回放的方式进行训练数据的查看。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种英语发音测试与评价系统，其特征在于，包括：
人机交互模块，用于完成用户的注册，控制命令以及数据需求命令的输入；
还用于进行测试模式、测试场景以及测试试题的选择；
音频数据采集模块，用于通过麦克风进行测试者发音音频数据的采集；
口型数据采集模块，用于通过黏贴设置在测试者嘴巴周围的三维姿态传感器进行测试者整个测试过程中上嘴唇、下嘴唇、嘴角的姿态变化数据的采集，并将采集到的数据发送到口型识别模块；
口型识别模块，用于通过上嘴唇、下嘴唇、嘴角的姿态变化数据进行测试者整个测试过程中口型变化图谱以及口型变化特征参数的输出；
口型标准评估模块，用于将计算所得的口型变化特征参数与口型标准数据库内的对应的标准口型变化特征参数进行对比，如果差距小于某个门限，则认为口型标准，否则认为不标准，并输出正确的口型变化图谱、发音音频；
发音标准评估模块，用于采用MapReduce提取音频数据的特征数据，并基于对应的发音标准评估模型输出评估结果；
中央处理器，用于接收人机交互模块输入的控制命令和需求命令，并按照预设的算法发送到对应的模块进行执行；用于用户注册、权限管理以及密码的修改；还用于进行用户身份的认证。
2.如权利要求1所述的一种英语发音测试与评价系统，其特征在于，所述三维姿态传感器之间通过连接Zigebee模块以自组网的方式与主控制器连接起来，形成一个有效的内部网络；三维姿态传感器将采集到的数据经内部网络以无线的方式传输至主控制器。
3.如权利要求1所述的一种英语发音测试与评价系统，其特征在于，所述三维姿态传感器包括橡胶外壳以及内嵌安装在橡胶外壳内的传感单元、存储组件、处理单元以及电源单元，所述的传感单元负责感知姿态参数信息，将感知到的数据送到处理单元加以处理，处理器单元包含存储组件和嵌入式处理组件两个部分；存储组件负责存储收集到的数据信息，执行设计存储好的程序代码，以协调融合不同传感器之间的信息；处理组件根据原先所存储的程序或主控制器发出的指令，启动感知单元收集环境的信息，并将所收集的数据融合处理后送到通信单元；通信单元负责数据信息在传感器节点之间传递；电源单元作为整个三维姿态传感器的基础模块，保证节点正常顺利工作。
4.如权利要求1所述的一种英语发音测试与评价系统，其特征在于，所述三维姿态传感器通过水胶体敷料层黏贴设置在上嘴唇、下嘴唇和嘴角。
5.如权利要求1所述的一种英语发音测试与评价系统，其特征在于，还包括一口语训练模块，包括单机模式和联机模式；
在单机模式下，所述口语训练模块根据人机交互模块输入的控制命令在素材库内调用相应的素材资料构建各种互动三维人物模型，所述互动三维人物模型根据语音识别模块识别的结果，在素材库内挖掘相应的对话内容与用户完成对话交流；
在联机模式下，所述口语训练模块根据人机交互模块输入的控制命令在素材库内调用相应的素材资料构建各种动态三维人物模型，所述服务器接收并将各账户输入的语音数据转发到对应的账户经播放器进行播放，从而实现各账户的联机口语训练。
6.如权利要求1所述的一种英语发音测试与评价系统，其特征在于，还包括一素材库，内设有多种测试模式、测试场景以及测试试题资料，且连接有一数据更新模块，用于通过有线或无线的方式进行数据库内数据的更新。
7.如权利要求1所述的一种英语发音测试与评价系统，其特征在于，还包括一评估单生成模块，用于将人机交互模块选中的测试模式、测试场景以及测试试题、音频数据采集模块采集到的音频数据、口型识别模块输出的口型变化图谱、发音音频，口型标准评估模块输出的评估结果和/或正确的口型变化图谱、以及发音标准评估输出的评估结果一起填入预制的latex模版生成评估单。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20191025 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |