CN113435347B - 用于纸面作业查错的学习桌、使用方法、设备及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了用于纸面作业查错的学习桌、使用方法、设备及存储介质，系统包括：一桌子，用于放置纸面作业；一摄像头，拍摄桌面上纸面作业的图像；一移动终端，连接摄像头，对摄像头拍摄的图像进行图文识别，自图像中定位至少一题目文本区域和题目文本区域相关联的笔迹图案区域，自题目文本区域中识别出题目文本信息，自笔迹图案区域识别出学生书写信息，基于每段题目文本信息在预设题库中查找对应的题目和正确答案，判断学生书写信息与答案是否匹配，若不，则自图像中裁剪出不匹配的题目文本区域和笔迹图案区域，结合正确答案一起显示。本发明能够自动检测学生做错题中的错误，并及时显示正确解答，大大提高用户人性化体验，提升学习效率。

Description

用于纸面作业查错的学习桌、使用方法、设备及存储介质
技术领域
本发明涉及教学辅助设备领域，具体地说，涉及用于纸面作业查错的学习桌、使用方法、设备及存储介质。
背景技术
目前，在学生放学后到家长回到家之间有4个小时左右(下午3点到7点之间)的宝贵时间，这段时间是学生的主要学习时间，但是由于家长、老师都不在身边，没有人能进行辅导，所有存在以下问题：
(1)对于纸面作业，学生无法独立获得差错或者解答；如果请，家庭教师则代价昂贵。
(2)现有技术的基于平板的电子设备，需要学生做好题目后，放下手中的笔操作电子设备，拍摄需要检查的题目，获得正确与否的解答，然后再拿起笔继续做题，这个过程(放笔再拿起笔)经常打断了学生做题的自然体验，用户体验不佳。
因此，本发明提供了一种用于纸面作业查错的学习桌、使用方法、设备及存储介质。
发明内容
针对现有技术中的问题，本发明的目的在于提供用于纸面作业查错的学习桌、使用方法、设备及存储介质，克服了现有技术的困难，能够自动检测学生做错题中的错误，并及时显示正确解答，大大提高用户人性化体验，提升学习效率。
本发明的实施例提供一种用于纸面作业查错的学习桌，包括：
一桌子，用于放置纸面作业；
一摄像头，拍摄桌面上纸面作业的图像；
一移动终端，连接所述摄像头，对所述摄像头拍摄的图像进行图文识别，自所述图像中定位至少一题目文本区域和与所述题目文本区域相关联的笔迹图案区域，自所述题目文本区域中识别出题目文本信息，自笔迹图案区域识别出学生书写信息，基于每段所述题目文本信息在预设题库中查找对应的题目和正确答案，判断所述学生书写信息与所述答案是否匹配，若不，则自所述图像中裁剪出不匹配的题目文本区域和对应该题目文本区域的笔迹图案区域，结合正确答案一起显示。
优选地，通过基于印刷文字样本训练的第一神经网络模型自所述题目文本区域中识别出题目文本信息。
优选地，通过基于书写文字样本训练的第二神经网络模型自笔迹图案区域识别出学生书写信息。
优选地，所述移动终端通过图像识别确定笔在图像中的范围，并跟踪笔尖的位置，当所述笔尖离开所述笔迹图案区域之后，判断所述笔迹图案区域的学生书写信息与所述笔迹图案区域对应的题目文本区域的题目的正确答案是否匹配。
优选地，还包括一台灯，向所述桌子的桌面照明，所述摄像头设置于所述台灯的灯罩中。
优选地，还包括一供电单元，所述供电单元向所述摄像头、台灯、移动终端供电。
优选地，还包括一数据处理单元，所述数据处理单元的输入端分别连接所述摄像头和供电单元，所述数据处理单元的输出端为一数据接口，所述数据接口连接所述移动终端传输所述纸面作业的图像并向所述移动终端供电。
本发明的实施例还提供一种用于纸面作业查错的辅助方法，采用上述的用于纸面作业查错的学习桌，包括：
S110、所述摄像头拍摄桌面上纸面作业的图像；
S120、对所述摄像头拍摄的所述图像进行图文识别，自所述图像中定位至少一题目文本区域和与所述题目文本区域相关联的笔迹图案区域；
S130、自所述题目文本区域中识别出题目文本信息，自笔迹图案区域识别出学生书写信息；
S140、基于每段所述题目文本信息在预设题库中查找对应的题目和正确答案；
S170、判断所述学生书写信息与所述答案是否匹配，若是，则返回步骤S110，若否，则执行步骤S170；
S180、自所述图像中裁剪出不匹配的题目文本区域和对应该题目文本区域的笔迹图案区域，结合正确答案一起显示于移动终端。
优选地，所述步骤S140之后、步骤S170之前还包括以下步骤：
S150、通过对所述图像进行图像识别确定笔在图像中的范围，并跟踪笔尖的位置；
S160、判断所述笔尖是否离开所述笔迹图案区域，若是，则返回步骤S170，若否，则执行步骤S110。
本发明的实施例还提供一种用于纸面作业查错的辅助设备，包括：
处理器；
存储器，其中存储有所述处理器的可执行指令；
其中，所述处理器配置为经由执行所述可执行指令来执行上述用于纸面作业查错的辅助方法的步骤。
本发明的实施例还提供一种计算机可读存储介质，用于存储程序，所述程序被执行时实现上述用于纸面作业查错的辅助方法的步骤。
本发明的目的在于提供用于纸面作业查错的学习桌、使用方法、设备及存储介质，能够自动检测学生做错题中的错误，并及时显示正确解答，大大提高用户人性化体验，提升学习效率。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。
图1是本发明的用于纸面作业查错的学习桌的结构示意图。
图2至4是本发明的用于纸面作业查错的学习桌的实施过程示意图。
图5是实施本发明的用于纸面作业查错的辅助方法的流程示意图。
图6是本发明的用于纸面作业查错的辅助设备的结构示意图。
图7是本发明一实施例的计算机可读存储介质的结构示意图。
附图标记
1 用于纸面作业查错的学习桌
11 桌面
12 台灯
13 摄像头
14 移动终端
16 数据处理单元
17 作业本
18 供电模块
20 图像
21 第一题的题目文本区域
22 第二题的题目文本区域
23 第三题的题目文本区域
31 第一题的笔迹图案区域
32 第二题的笔迹图案区域
33 第三题的笔迹图案区域
4 笔
41 笔尖
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式。相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略对它们的重复描述。
图1是本发明的用于纸面作业查错的学习桌的结构示意图。如图1所示，本发明的用于纸面作业查错的学习桌1包括：一桌子11、一摄像头13以及一移动终端14。桌子11用于放置纸面作业。摄像头13用于拍摄桌面上纸面作业的图像。移动终端14连接摄像头13，对摄像头13拍摄的图像进行图文识别，自图像中定位至少一题目文本区域和与题目文本区域相关联的笔迹图案区域，自题目文本区域中识别出题目文本信息，自笔迹图案区域识别出学生书写信息，基于每段题目文本信息在预设题库中查找对应的题目和正确答案，判断学生书写信息与答案是否匹配，若不，则自图像中裁剪出不匹配的题目文本区域和对应该题目文本区域的笔迹图案区域，结合正确答案一起显示。
本发明能够通过纸面作业进行图文识别，自动检测学生做错题中的错误，并及时显示正确解答，大大提高用户人性化体验，提升学习效率。
在一个优选实施例中，通过基于印刷文字样本训练的第一神经网络模型自题目文本区域中识别出题目文本信息，从而能够更准确地对印刷的题目文本进行识别。
在一个优选实施例中，通过基于书写文字样本训练的第二神经网络模型自笔迹图案区域识别出学生书写信息，从而能够更准确地对用户手写的学生书写信息进行识别。
在一个优选实施例中，移动终端14通过图像识别确定笔在图像中的范围，并跟踪笔尖的位置，当笔尖离开笔迹图案区域之后，判断笔迹图案区域的学生书写信息与笔迹图案区域对应的题目文本区域的题目的正确答案是否匹配。本发明通过对于笔尖的追踪，避免了用户还没有完成解答的时候去比对答案，而是，在用户完成答题后，自动进行答案比对，简化了检查题目的操作动作(现有技术需要放下笔，拿起手机拍照以后发送照片到服务服务器进行比对)，从而优化了用户体验。
在一个优选实施例中，一台灯12，向桌子的桌面照明，摄像头13设置于台灯12的灯罩中。
在一个优选实施例中，还包括一供电单元18，供电单元向摄像头13、台灯12、移动终端14供电。
在一个优选实施例中，还包括一数据处理单元16，数据处理单元16的输入端分别连接摄像头13和供电单元18，数据处理单元16的输出端为一数据接口，数据接口连接移动终端14传输纸面作业的图像并向移动终端14供电。
图2至4是本发明的用于纸面作业查错的学习桌的实施过程示意图。如图2、3所示，当用户使用本发明的学习桌时，通过摄像头13拍摄放在桌子1的桌面11上作业本17的图像。然后，对摄像头拍摄的图像进行图文识别，自图像中定位题目文本区域和与题目文本区域相关联的笔迹图案区域，本实施例中的摄像头13拍摄设到的图像20中采用图文识别获得第一题的题目文本区域21、第一题的笔迹图案区域31、第二题的题目文本区域22、第二题的笔迹图案区域32、第三题的题目文本区域23、第三题的笔迹图案区域33。通过基于印刷文字样本训练的第一神经网络模型自题目文本区域中识别出题目文本信息，例如，自第一题的题目文本区域21获得题目文本信息“XXXXXXXXXX”。通过基于书写文字样本训练的第二神经网络模型自笔迹图案区域识别出学生书写信息，例如，自第一题的笔迹图案区域31获得学生书写信息“YYYYYY”。基于第一题的题目文本信息“XXXXXXXXXX”在预设题库中查找对应的题目和正确答案“ZZZZZZZZZZ”。通过对图像进行图像识别确定笔4在图像20中的范围(位于第一题的笔迹图案区域31中)，并跟踪笔尖41的位置。
如图4所示，当笔尖离开笔迹图案区域(第一题的笔迹图案区域31)，这说明用户已经完成了第一题的解答，若是，学生书写信息“YYYYYY”与答案是否匹配“ZZZZZZZZZZ”，不匹配，则自图像20中根据第一题的题目文本区域21、第一题的笔迹图案区域31所占的图像区域裁剪出
出不匹配的题目文本区域和对应该题目文本区域的笔迹图案区域，结合正确答案“ZZZZZZZZZZ”一起显示于移动终端14。在这个过程中，只要学生做错题后，ipad自动检测到错误，并显示正确解答(这个过程中不需要学生任何操作。)，尽可能维持学生的答题自然节奏，并且大大提高用户人性化体验。
图5是实施本发明的用于纸面作业查错的辅助方法的流程示意图。如图5所示，本发明的实施例提供一种用于纸面作业查错的辅助方法，采用上述的用于纸面作业查错的学习桌，包括以下步骤：
S110、摄像头基于预设周期拍摄桌面上纸面作业的图像。周期可以是0.1秒、1秒、3秒、5秒、10秒等等。
S120、对摄像头拍摄的图像进行图文识别，自图像中定位至少一题目文本区域和题目文本区域相关联的笔迹图案区域。
S130、自题目文本区域中识别出题目文本信息，自笔迹图案区域识别出学生书写信息。
S140、基于每段题目文本信息在预设题库中查找对应的题目和正确答案。
S150、通过对图像进行图像识别确定笔在图像中的范围，并跟踪笔尖的位置。
S160、判断笔尖是否离开笔迹图案区域，若是，则返回步骤S170，若否，则执行步骤S110。
S170、判断笔尖离开的笔迹图案区域的学生书写信息与笔尖离开的笔迹图案区域对应的题目的正确答案是否匹配，若是，则返回步骤S110，若否，则执行步骤S170。
S180、自图像中裁剪出不匹配的题目文本区域和对应该题目文本区域的笔迹图案区域，结合正确答案一起显示于移动终端。
本发明的用于纸面作业查错的辅助方法能够自动检测学生做错题中的错误，并及时显示正确解答，大大提高用户人性化体验，提升学习效率。
本发明实施例还提供一种用于纸面作业查错的辅助设备，包括处理器。存储器，其中存储有处理器的可执行指令。其中，处理器配置为经由执行可执行指令来执行的用于纸面作业查错的辅助方法的步骤。
如上所示，该实施例本发明的用于纸面作业查错的学习桌能够自动检测学生做错题中的错误，并及时显示正确解答，大大提高用户人性化体验，提升学习效率。
所属技术领域的技术人员能够理解，本发明的各个方面可以实现为系统、方法或程序产品。因此，本发明的各个方面可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件实施方式、完全的软件实施方式(包括固件、微代码等)，或硬件和软件方面结合的实施方式，这里可以统称为“电路”、“模块”或“平台”。
图6是本发明的用于纸面作业查错的辅助设备的结构示意图。下面参照图6来描述根据本发明的这种实施方式的电子设备600。图6显示的电子设备600仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图6所示，电子设备600以通用计算设备的形式表现。电子设备600的组件可以包括但不限于：至少一个处理单元610、至少一个存储单元620、连接不同平台组件(包括存储单元620和处理单元610)的总线630、显示单元640等。
其中，存储单元存储有程序代码，程序代码可以被处理单元610执行，使得处理单元610执行本说明书上述电子处方流转处理方法部分中描述的根据本发明各种示例性实施方式的步骤。例如，处理单元610可以执行如图1中所示的步骤。
存储单元620可以包括易失性存储单元形式的可读介质，例如随机存取存储单元(RAM)6201和/或高速缓存存储单元6202，还可以进一步包括只读存储单元(ROM)6203。
存储单元620还可以包括具有一组(至少一个)程序模块6205的程序/实用工具6204，这样的程序模块6205包括但不限于：操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。
总线630可以为表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储单元总线或者存储单元控制器、外围总线、图形加速端口、处理单元或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。
电子设备600也可以与一个或多个外部设备700(例如键盘、指向设备、蓝牙设备等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该电子设备600交互的设备通信，和/或与使得该电子设备600能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如路由器、调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口650进行。并且，电子设备600还可以通过网络适配器660与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。网络适配器660可以通过总线630与电子设备600的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合电子设备600使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储平台等。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，用于存储程序，程序被执行时实现的用于纸面作业查错的辅助方法的步骤。在一些可能的实施方式中，本发明的各个方面还可以实现为一种程序产品的形式，其包括程序代码，当程序产品在终端设备上运行时，程序代码用于使终端设备执行本说明书上述电子处方流转处理方法部分中描述的根据本发明各种示例性实施方式的步骤。
如上所示，该实施例本发明的用于纸面作业查错的学习桌能够自动检测学生做错题中的错误，并及时显示正确解答，大大提高用户人性化体验，提升学习效率。
图7是本发明的计算机可读存储介质的结构示意图。参考图7所示，描述了根据本发明的实施方式的用于实现上述方法的程序产品800，其可以采用便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)并包括程序代码，并可以在终端设备，例如个人电脑上运行。然而，本发明的程序产品不限于此，在本文件中，可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
程序产品可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以为但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。
计算机可读存储介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了可读程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。可读存储介质还可以是可读存储介质以外的任何可读介质，该可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。可读存储介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、有线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。
可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本发明操作的程序代码，程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络，包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
综上，本发明的目的在于提供用于纸面作业查错的学习桌、使用方法、设备及存储介质，本发明的用于纸面作业查错的学习桌能够自动检测学生做错题中的错误，并及时显示正确解答，大大提高用户人性化体验，提升学习效率。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种用于纸面作业查错的学习桌，其特征在于，包括：
一桌子（11），用于放置纸面作业；
一摄像头（13），拍摄桌面上纸面作业的图像；
一移动终端（14），连接所述摄像头（13），对所述摄像头（13）拍摄的图像进行图文识别，自所述图像中定位至少一题目文本区域和与所述题目文本区域相关联的笔迹图案区域，自所述题目文本区域中识别出题目文本信息，自笔迹图案区域识别出学生书写信息，基于每段所述题目文本信息在预设题库中查找对应的题目和正确答案，判断所述学生书写信息与所述答案是否匹配，若不，则自所述图像中裁剪出不匹配的题目文本区域和对应该题目文本区域的笔迹图案区域，结合正确答案一起显示；通过基于印刷文字样本训练的第一神经网络模型自所述题目文本区域中识别出题目文本信息，通过基于书写文字样本训练的第二神经网络模型自笔迹图案区域识别出学生书写信息，所述移动终端（14）通过图像识别确定笔在图像中的范围，并跟踪笔尖的位置，当所述笔尖离开所述笔迹图案区域之后，判断所述笔迹图案区域的学生书写信息与所述笔迹图案区域对应的题目文本区域的题目的正确答案是否匹配；
一台灯（12），向所述桌子的桌面照明，所述摄像头（13）设置于所述台灯（12）的灯罩中；
一供电单元（18）；所述供电单元向所述摄像头（13）、台灯（12）、移动终端（14）供电；以及
一数据处理单元（16），所述数据处理单元（16）的输入端分别连接所述摄像头（13）和供电单元（18），所述数据处理单元（16）的输出端为一数据接口，所述数据接口连接所述移动终端（14）传输所述纸面作业的图像并向所述移动终端（14）供电。
2.一种用于纸面作业查错的使用方法，采用如权利要求1所述的用于纸面作业查错的学习桌，其特征在于，包括：
S110、所述摄像头拍摄桌面上纸面作业的图像；
S120、对所述摄像头拍摄的所述图像进行图文识别，自所述图像中定位至少一题目文本区域和与所述题目文本区域相关联的笔迹图案区域；
S130、自所述题目文本区域中识别出题目文本信息，自笔迹图案区域识别出学生书写信息；
S140、基于每段所述题目文本信息在预设题库中查找对应的题目和正确答案；
S150、通过对所述图像进行图像识别确定笔在图像中的范围，并跟踪笔尖的位置；
S160、判断所述笔尖是否离开所述笔迹图案区域，若是，则返回步骤S170，若否，则执行步骤S110;
S170、判断所述学生书写信息与所述答案是否匹配，若是，则返回步骤S110，若否，则执行步骤S180；
S180、自所述图像中裁剪出不匹配的题目文本区域和对应该题目文本区域的笔迹图案区域，结合正确答案一起显示于移动终端。
3.一种用于纸面作业查错的辅助设备，其特征在于，包括：
处理器；
存储器，其中存储有所述处理器的可执行指令；
其中，所述处理器配置为经由执行所述可执行指令来执行权利要求2所述用于纸面作业查错的使用方法的步骤。
4.一种计算机可读存储介质，用于存储程序，其特征在于，所述程序被执行时实现权利要求2所述用于纸面作业查错的使用方法的步骤。
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