CN116501892B - 一种基于物联网自动跟随系统的实训知识图谱构建方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于物联网自动跟随系统的实训知识图谱构建方法，采用装载了摄像头的自动跟随系统自跟随至目标位置录制实训教学活动视频，具体包括以下步骤：发出跟随指令，所述跟随指令基于当前实训教学活动产生的预设跟随目标进行确定，所述预设跟随目标包括目标位置；当所述自动跟随系统到达所述目标位置时，调整摄像头的角度后发出数据采集指令以使所述摄像头录制当前实训教学活动视频；根据采集到的当前实训教学活动视频构建实训知识图谱。本发明通过及时捕获实训教育环节的数据作为实训知识图谱的数据源，自动、智能挖掘师生实训过程的隐性知识，构建形成的实训知识图谱更加实用、更加能够满足实训教育需求。
Description
技术领域
本发明涉及职业教育技术领域，具体涉及一种基于物联网自动跟随系统的实训知识图谱构建方法。
背景技术
知识图谱技术是当前人工智能领域的热门技术，已经应用在教育、经济等多个行业。知识图谱的主要技术特征是从海量的各种形态的数据中抽取出信息，并对此进行提炼，最终形成清晰的、有关联的知识。知识图谱技术包括了本体构建以及知识的抽取、表示、融合和加工等多个方面。其中，知识抽取是知识图谱的关键技术之一，其关系到如何从关系复杂的数据源中高效、准确地识别与提取所需的信息。
理论层面，知识图谱的抽取技术包括实体抽取、关系抽取和属性抽取，每类抽取技术发展出了规则匹配、机器学习、统计学习、深度学习等方法。这些方法各有优缺点，并适合于不同的场景。
现有技术主要集中在算法上的改进，较少考虑到数据源的获取。目前对数据来源的研究较为欠缺，并且通常假设数据来自互联网、文档、书籍、视频、语音等多模态数据。在现实的实践中，开展知识抽取前，首先要有数据源可供抽取，这也是很多从业人员所关心的问题。就教育行业而言，每天的教学活动都产生了大量有用的数据，但却没有被有效的保留和利用，未能被及时进行知识抽取，并进行归类进一步挖掘其价值。
发明内容
针对所述缺陷，本发明实施例公开了一种基于物联网自动跟随系统的实训知识图谱构建方法，该方法通过及时捕获实训教育环节的数据作为实训知识图谱的数据源，自动、智能挖掘师生实训过程的隐性知识，构建形成的实训知识图谱更加实用、更加能够满足实训教育需求。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于物联网自动跟随系统的实训知识图谱构建方法，采用装载了摄像头的自动跟随系统自跟随至目标位置录制实训教学活动视频，具体包括以下步骤：
发出跟随指令，所述跟随指令基于当前实训教学活动产生的预设跟随目标进行确定，所述预设跟随目标包括目标位置；
当所述自动跟随系统到达所述目标位置时，调整所述摄像头的角度后发出数据采集指令以使所述摄像头录制当前实训教学活动视频；
根据采集到的当前实训教学活动视频构建实训知识图谱。
进一步的，所述预设跟随目标还包括跟随对象。
进一步的，在完成当前实训教学活动视频录制后发出转移指令，所述转移指令基于转移实训教学活动产生的转移跟随目标进行确定，所述转移跟随目标包括转移目标位置。
进一步的，所述转移跟随目标还包括转移跟随对象。
进一步的，在发出数据采集指令后还包括确认摄像头是否完成录制任务，当所述摄像头未完成录制任务时重启所述摄像头录制当前实训教学活动视频。
进一步的，所述确认摄像头是否完成录制任务的方法为：所述数据采集指令包括数据采集时间，根据数据采集时间确认所述摄像头是否完成录制任务；或者，获取当前实训教学活动的状态，根据所述状态确认所述摄像头是否完成录制任务。
进一步的，所述实训知识图谱构建方法还包括将采集到的当前实训教学活动视频发送至服务器，在服务根据采集到的当前实训教学活动视频构建实训知识图谱。
进一步的，构建实训知识图谱包括以下步骤：
解码所述实训教学活动视频的音频数据；
从音频数据进行语音识别，生成实训数据源；
对实训数据源进行实训信息抽取，所述实训信息抽取包括实训实体抽取、实训关系抽取、实训属性抽取，生成一系列的三元组；
根据三元组对齐相同实训实体描述信息，区分不同实训实体描述信息，将所述实训实体的相同属性以及含义相近属性进行合并，不同属性消歧，实现实训知识融合；
对融合后的数据结构进行知识加工，形成最终的实训知识图谱进行存储。
进一步的，所述知识加工包括实训本体构建、实训知识推理以及实训质量评估。
进一步的，本发明在构建实训知识图谱后还提供访问所述实训知识图谱的服务接口，所述服务接口包括实训知识查询接口、实训知识关系图查询接口以及实训知识管理接口。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明的实训知识图谱构建方法是采用基于物联网自动跟随系统来实时跟踪、拍摄实训教学活动过程的视频来做为构建实训知识图谱的数据来源，自动、智能挖掘师生实训过程的隐性知识，构建形成的实训知识图谱更加实用、更加能够满足实训教育需求。
本发明通过及时捕获实训教学活动过程的视频进行语音识别、构建实训知识图谱，获得职业教育实训过程中的隐性知识和关系，提高了构建实训知识图谱的效率，方便学生快速开展学习。同时，学生线上学习本发明的实训知识图案和案例，能够更加清晰地了解实训过程，反思并总结改进自己的实训。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一种基于物联网自动跟随系统的实训知识图谱构建方法的一种流程图；
图2是本发明一种基于物联网自动跟随系统的实训知识图谱构建方法的另一种流程图；
图3是本发明的构建实训知识图谱的流程图。
实施方式
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，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定顺序。本发明实施例的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，示例性地，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本发明实施例公开了一种基于物联网自动跟随系统的实训知识图谱构建方法，该方法是采用自动跟随系统作为数据获取装置，利用自动跟随系统实时自动跟拍实训教学活动过程的视频，然后以拍摄的实训教学活动过程的视频为数据源构建实训知识图谱，自动、智能挖掘师生实训过程的隐性知识，构建形成的实训知识图谱更加实用、更加能够满足实训教育需求，以下结合附图进行详细描述。
本实施例提供了一种基于物联网自动跟随系统的实训知识图谱构建方法，该方法是采用能够接入网络的自动跟随系统进行数据的采集。所述自动跟随系统设有摄像头，所述摄像头用于对跟随目标进行图像或视频拍摄。请参照图1，本实施的基于物联网自动跟随系统的实训知识图谱构建方法包括以下步骤：
S10、发出跟随指令，所述跟随指令基于当前实训教学活动产生的预设跟随目标进行确定，所述预设跟随目标包括目标位置。
当老师要到实训场地开展实训教学活动时，向所述自动跟随系统输入跟随指令。输入跟随指令的方式可以通过自动跟随系统的交互显示屏直接输入，也可以通过自带安装了与所述自动跟随系统互联APP的手机/IPAD输入跟随指令。所述跟随指令可以直接输入实训场地地址，即是目标位置；也可以包括跟随对象，所述跟随对象为跟随定位模块，例如，佩戴在教师身上的UWB定位模块，使得自动跟随系统跟随所述跟随对象进行移动，到达目标位置。
S20、当所述自动跟随系统到达所述目标位置时，调整所述摄像头的角度后发出数据采集指令以使所述摄像头录制当前实训教学活动视频。
自动跟随系统按照跟随指令自动跟随、移动至所述目标位置。教师在自动跟随系统到达目标位置后，调整所述摄像头的角度以便所述摄像头处于能够录制到实训场地全方位的角度。调整所述摄像头的角度可以直接手动调整，也可以通自动跟随系统的交互显示屏输入摄像头的位置角度、旋转角度和方向。当摄像头处于合适的角度位置后，向摄像头发出数据采集指令。摄像头在接收到数据采集指令后录制当前实训教学活动视频。向摄像头发出数据采集指令的方式，可以是直接在跟随系统的交互显示屏中输入数据采集指令，也可以通过自带安装了与所述自动跟随系统互联APP的手机/IPAD输入数据采集指令。
S30、根据采集到的当前实训教学活动视频构建实训知识图谱。
摄像头在接收到数据采集指令后，开始录制实训教学活动视频，并将录制到的实训教学活动视频发送至服务器，作为构建实训知识图谱的数据。
请同时参照图2，进一步的优选实施方式中，自动跟随系统跟随教师到达第一个实训场地并录制实训教学活动视频后，还跟随教师转移至第二个实训场地再次录制实训教学活动视频。具体方式是，当前实训教学活动结束后，教师向自动跟随系统发出转移指令。所述转移指令是基于转移实训教学活动产生的转移跟随目标进行确定的，所述转移跟随目标包括转移目标位置。同理，所述转移指令可以直接输入转移实训场地地址，即是转移目标位置；也可以包括转移跟随对象，使得自动跟随系统跟随所述转移跟随对象移动至转移目标位置，再次录制实训教学活动视频。
进一步的优选实施方式中，在发出数据采集指令后，还对摄像头工作状态进行监控，以确认摄像头是否完成录制任务，摄像头完成录制任务后才能发出转移指令或者将实训教学活动视频发送至服务器；当所述摄像头未完成录制任务时重启所述摄像头录制当前实训教学活动视频。所述确认摄像头是否完成录制任务的方法为：所述数据采集指令包括数据采集时间，根据数据采集时间确认所述摄像头是否完成录制任务。即，在数据采集时间段，摄像头的工作状态为静止时即为未完成录制任务，重启摄像头进行录制工作；在数据采集时间段之后，默认摄像头完成录制任务。或者，获取当前实训教学活动的状态和摄像头的工作状态，当实训教学活动的状态为进行时而摄像头的工作状态为静止时，判断摄像头未完成录制任务，重启摄像头进行录制工作，当实训教学活动的状态为完成时，确认摄像头完成录制任务。
请参照图3，本实施方式中，构建实训知识图谱的具体步骤如下：
S41、解码所述实训教学活动视频的音频数据：将自跟随系统的摄像头录制的实训教学活动视频进行解码，获取音频数据。
S42、从音频数据进行语音识别，生成实训数据源。
S43、对实训数据源进行实训信息抽取，所述实训信息抽取包括实训实体抽取、实训关系抽取、实训属性抽取，生成一系列的三元组。本实施方式中，实训实体抽取可采用实体标签、分词器进行抽取。实训关系抽取是将离散孤立的实训实体连接起来组成三元组知识结构，将实训项目名称与实训项目知识、实训项目名称与实训项目案例、实训项目案例与实训项目知识之间的关系进行抽取。
S44、根据三元组对齐相同实训实体描述信息，区分不同实训实体描述信息，将所述实训实体的相同属性以及含义相近属性进行合并，不同属性消歧，实现实训知识融合。
S45、对融合后的数据结构进行知识加工，形成最终的实训知识图谱进行存储。通过知识抽取获得三元组数据结构，然后消除实训实体间存在的歧义并进行知识融合，获得完整的数据层。仅有数据层并非完整的知识图谱，还进行知识加工，所述知识加工包括实训本体构建、实训知识推理以及实训质量评估。实训本体构建可以根据内容构建树形本体结构，实训知识推理主要使实训知识图谱库更加完善，发现数据中存在的多层隐藏信息，对整个实训知识图谱库进行质量评估可以进一步完善实训知识图谱库，为学生自主进行实训打好数据基础。
可选地，本实施方式在构建实训知识图谱后还提供访问所述实训知识图谱的服务接口，所述服务接口包括实训知识查询接口、实训知识关系图查询接口以及实训知识管理接口。通过实训知识查询接口可以查询到文字显示的实训知识，实训知识关系图以逻辑关系图的方式提供实训知识关系，而通过实训知识管理接口可以对知识图谱进行管理，例如权限开放、展示格式等。
以上对本发明实施例公开的一种基于物联网自动跟随系统的实训知识图谱构建方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (3)
1.一种基于物联网自动跟随系统的实训知识图谱构建方法，其特征在于，采用装载了摄像头的自动跟随系统自跟随至目标位置录制实训教学活动视频，具体包括以下步骤：
发出跟随指令，所述跟随指令基于当前实训教学活动产生的预设跟随目标进行确定，所述预设跟随目标包括目标位置；
在完成当前实训教学活动视频录制后发出转移指令，所述转移指令基于转移实训教学活动产生的转移跟随目标进行确定，所述转移跟随目标包括转移目标位置；所述转移跟随目标还包括转移跟随对象；
当所述自动跟随系统到达所述目标位置时，调整所述摄像头的角度后发出数据采集指令以使所述摄像头录制当前实训教学活动视频；
在发出数据采集指令后还包括确认摄像头是否完成录制任务，当所述摄像头未完成录制任务时重启所述摄像头录制当前实训教学活动视频；
所述确认摄像头是否完成录制任务的方法为：所述数据采集指令包括数据采集时间，根据数据采集时间确认所述摄像头是否完成录制任务；或者，获取当前实训教学活动的状态，根据所述状态确认所述摄像头是否完成录制任务；
根据采集到的当前实训教学活动视频构建实训知识图谱，其中，将采集到的当前实训教学活动视频发送至服务器，在服务根据采集到的当前实训教学活动视频构建实训知识图谱；构建实训知识图谱包括以下步骤：
解码所述实训教学活动视频的音频数据；
从音频数据进行语音识别，生成实训数据源；
对实训数据源进行实训信息抽取，所述实训信息抽取包括实训实体抽取、实训关系抽取和实训属性抽取，生成一系列的三元组，其中，实训实体抽取采用实体标签和分词器进行抽取；实训关系抽取是将离散孤立的实训实体连接起来组成三元组知识结构，将实训项目名称与实训项目知识、实训项目名称与实训项目案例、实训项目案例与实训项目知识之间的关系进行抽取；
根据三元组对齐相同实训实体描述信息，区分不同实训实体描述信息，将所述实训实体的相同属性以及含义相近属性进行合并，不同属性消歧，实现实训知识融合；
对融合后的数据结构进行知识加工，形成最终的实训知识图谱进行存储，其中，通过知识抽取获得三元组数据结构，然后消除实训实体间存在的歧义并进行知识融合，获得完整的数据层；
所述知识加工包括实训本体构建、实训知识推理以及实训质量评估，实训本体构建用于根据内容构建树形本体结构，实训知识推理用于发现数据中存在的多层隐藏信息，所述实训质量评估用于对整个实训知识图谱库进行质量评估进一步完善实训知识图谱库。
2.根据权利要求1所述的基于物联网自动跟随系统的实训知识图谱构建方法，其特征在于，所述预设跟随目标还包括跟随对象。
3.根据权利要求1所述的基于物联网自动跟随系统的实训知识图谱构建方法，其特征在于：提供访问所述实训知识图谱的服务接口，所述服务接口包括实训知识查询接口、实训知识关系图查询接口以及实训知识管理接口。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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