CN117275297B - 一种学前教育用图像识别语言播报设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及学前教育播报设备技术领域，且公开了一种学前教育用图像识别语言播报设备，包括机罩，机罩内腔的底部活动设置有定点模块，机罩的一外壁体上安装有用以传动定点模块移动的旋转机构，机罩内腔的中部活动设置有位于定点模块上方的成像部，成像部包括滑动底座和固定安装在滑动底座底端的成像模块，其中滑动底座安装在X与Y轴向相互垂直的两个位移驱动机构上；本发明通过定点模块对位于机罩内部的图像进行智能成靶和靶心定位，并产生靶心离定点模块圆心之间的偏移信息，从而通过控制器控制X与Y轴向相互垂直的两个位移驱动机构进行驱动，使得成像模块的轴心移动至与靶向图标的圆心共轴的位置，从而获取一个对中且清晰的图像信息。

Description

一种学前教育用图像识别语言播报设备

技术领域

本发明涉及学前教育播报设备技术领域，更具体地涉及一种学前教育用图像识别语言播报设备。

背景技术

学前教育语言播报设备是一种专门为学前儿童设计的教育辅助工具；这种设备的主要功能是通过声音和图像，向孩子们传递各种知识和信息，帮助他们在早期就建立起对世界的基本认知，这种设备的使用方式非常简单，只需要将相关的教材或故事内容输入到设备中，然后通过设备的播报功能，就可以将这些内容以清晰、生动的声音和形象的图像展示给孩子们；

如公告号为CN114937381B的中国发明专利公开了一种学前教育用图像识别语音播报设备，涉及学前教育播报设备技术领域，针对小孩长时间抚摸会将手上的汗渍粘在展示纸板上，时间久了会对展示纸板上造成腐蚀，同时收纳比较麻烦的问题，现提出如下方案，包括收纳盒和展示纸板，收纳盒的内部上方转动连接有连动杆，连动杆的另一端设有连动机构，收纳盒的内部设有风干机构和擦拭机构，风干机构包括传动机构、固定板、连接杆和扇叶；通过转板转动对展示纸板进行快速收纳处理，同时可以通过扇叶和刷板对收纳的展示纸板进行汗渍风干和擦拭处理，有效地保障了学前教育用图像识别语音播报设备的使用寿命。

但是就目前提供的用以图像识别语言播报设备而言，它们在使用过程中仍存在一些不足之处：图案识别量有限，仅能对设备既定的图像进行识别和语言播报，约束了设备的使用范围，不足以开拓更为广泛的教学面。

因此，亟需新的一种学前教育用图像识别语言播报设备，以提高教学语言播报设备对不同图像自动识别的精度和广度，开拓更为广泛的教学空间和设备操控的趣味性。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种学前教育用图像识别语言播报设备，以解决上述背景技术中存在的问题。

本发明提供如下技术方案：一种学前教育用图像识别语言播报设备，包括机罩，所述机罩内腔的底部活动设置有定点模块，所述机罩的外壁体上安装有用以传动定点模块移动的旋转机构，所述机罩内腔的中部活动设置有位于定点模块上方的成像部，所述成像部包括滑动底座和固定安装在滑动底座底端的成像模块，其中所述滑动底座安装在X与Y轴向相互垂直的两个位移驱动机构上，所述机罩内腔的顶部还设置有控制器和扬声器；

所述定点模块包括坐标定位单元和偏移分析单元，其中通过坐标定位单元对罩在机罩内部图像的最大宽度距离进行识别和标记，并以该最大宽度距离为直径，形成囊括该图像的靶向图标信息，通过偏移分析单元接收靶向图标信息，并对靶向图标的圆心进行识别分析，继而判定靶向图标的圆心至定点模块的标准圆心之间的X/Y轴向距离，并形成第一偏移信息和第二偏移信息，通过控制器分别接收第一偏移信息和第二偏移信息，分别输出对X与Y轴向相互垂直的两个位移驱动机构的控制指令，以此调整成像模块的所处位置。

进一步的，所述位移驱动机构包括丝杆、限位杆、第二伺服电机、固定块及三岔管，其中所述丝杆螺纹贯穿滑动底座的中部，所述限位杆活动贯穿滑动底座的两翼，此外所述丝杆的一端与第二伺服电机的输出轴进行固定套接，而所述丝杆的另一端与固定块进行固定套接。

进一步的，所述第二伺服电机的机身通过三岔管固定安装在限位杆的一端，安装在限位杆另一端的三岔管与固定块外壁进行活动套接。

进一步的，所述位移驱动机构还包括密封罩和调节部，其中所述密封罩固定安装在机罩的外壁上，且密封罩将丝杆和限位杆的端部，第二伺服电机或是固定块，以及三岔管囊括在其中，所述机罩的侧壁开设有用以丝杆和限位杆共同移动的弧形开口，且限位杆的表体与弧形开口之间活动设置有调节部。

进一步的，所述调节部包括套管、弧形滑板及限位栓，其中所述套管活动套接在限位杆的表面，所述套管的顶底部均活动卡接有限位栓，所述限位栓贯穿套管的表体后与限位杆表面设置的滑槽进行活动连接，所述限位栓远离套管的一端均固定连接有弧形滑板，且弧形滑板活动设置在弧形开口的上下内壁中。

进一步的，所述旋转机构包括第一伺服电机、转轮、连接杆及固定架，其中所述第一伺服电机的输出轴与转轮进行固定套接，所述转轮的侧壁通过连接杆与位于机罩内腔中的定点模块进行固定连接，所述第一伺服电机的机身通过固定架固定安装在机罩的外壁上。

进一步的，所述定点模块的主体显示模块（显示屏）设置为LED双面透明屏。

进一步的，所述成像部包括信息获取单元、信息预处理单元、抽取及特征选取单元、分类决策单元以及数据库。

本发明的技术效果和优点：

本发明通过设有定点模块和位移驱动机构，有利于通过定点模块对位于机罩内部的图像进行智能成靶和靶心定位，并产生靶心离定点模块圆心之间的偏移信息，从而通过控制器控制X与Y轴向相互垂直的两个位移驱动机构进行驱动，使得成像模块的轴心移动至与靶向图标的圆心共轴的位置，从而致使成像模块能够获取一个对中且清晰的图像信息，提高教学语言播报设备对不同图像自动识别的精度和广度，开拓更为广泛的教学空间和设备操控的趣味性。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明的整体结构及其局部竖向剖面示意图。

图3为本发明的机罩的水平剖面及其内部结构示意图。

图4为本发明的图3中A处结构示意图。

图5为本发明的横纵交错的位移驱动机构及成像部的连接结构示意图。

图6为本发明的图5中B处结构示意图。

图7为本发明的旋转机构和定点模块的连接结构示意图。

图8为本发明的定位检测和成像识别的控制系统流程示意图。

附图标记为：1、机罩；2、定点模块；201、坐标定位单元；202、偏移分析单元；3、旋转机构；301、第一伺服电机；302、转轮；303、连接杆；304、固定架；4、位移驱动机构；401、丝杆；402、限位杆；403、第二伺服电机；404、固定块；405、三岔管；406、密封罩；407、调节部；4071、套管；4072、弧形滑板；4073、限位栓；5、成像部；501、滑动底座；502、成像模块；6、控制器；7、扬声器。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，另外，在以下的实施方式中记载的各结构的形态只不过是例示，本发明所涉及的一种学前教育用图像识别语言播报设备并不限定于在以下的实施方式中记载的各结构，在本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施方式都属于本发明保护的范围。

参照图1-8，本发明提供了一种学前教育用图像识别语言播报设备，包括机罩1，机罩1内腔的底部活动设置有定点模块2，机罩1的一外壁体上安装有用以传动定点模块2移动的旋转机构3，机罩1内腔的中部活动设置有位于定点模块2上方的成像部5，成像部5包括滑动底座501和固定安装在滑动底座501底端的成像模块502，其中滑动底座501安装在X与Y轴向相互垂直的两个位移驱动机构4上，机罩1内腔的顶部还设置有控制器6和扬声器7；

定点模块2包括坐标定位单元201和偏移分析单元202，其中通过坐标定位单元201对罩在机罩1内部图像的最大宽度距离进行识别和标记，并以该最大宽度距离为直径，形成囊括该图像的靶向图标信息，通过偏移分析单元202接收靶向图标信息，并对靶向图标的圆心进行识别分析，继而判定靶向图标的圆心至定点模块2的标准圆心之间的X/Y轴向距离，并形成第一偏移信息和第二偏移信息，通过控制器6分别接收第一偏移信息和第二偏移信息，分别输出对X与Y轴向相互垂直的两个位移驱动机构4的控制指令，以此调整成像模块502的所处位置。

本实施例中，需要具体说明的是定点模块2的主体显示模块显示屏设置为LED双面透明屏；

机罩1的顶壁开设有用以扬声器7扬声扩散的通孔；

成像部5包括信息获取单元、信息预处理单元、抽取及特征选取单元、分类决策单元以及数据库；图像处理步骤包括：

获取信息：主要是指将声音和光等信息通过传感器向电信号转换，也就是对识别对象的基本信息进行获取，并将其向计算机可识别的信息转换；

信息预处理：主要是指采用去噪、变换及平滑等操作对图像进行处理，基于此使图像的重要特点提高；

抽取及选择特征：主要是指在模式识别中，抽取及选择图像特征，概括而言就是识别图像具有种类多样的特点，如采用一定方式分离,就要识别图像的特征,获取特征也被称为特征抽取；

设计分类器及分类决策：其中设计分类器就是根据训练对识别规则进行制定，基于此识别规则能够得到特征的主要种类，进而提高图像辨识率，此后再通过识别特殊特征,最终实现对图像的评价和确认。

参照图7，旋转机构3包括第一伺服电机301、转轮302、连接杆303及固定架304，其中第一伺服电机301的输出轴与转轮302进行固定套接，转轮302的侧壁通过连接杆303与位于机罩1内腔中的定点模块2进行固定连接，第一伺服电机301的机身通过固定架304固定安装在机罩1的外壁上。

参照图3-6，位移驱动机构4包括丝杆401、限位杆402、第二伺服电机403、固定块404及三岔管405，其中丝杆401螺纹贯穿滑动底座501的中部，限位杆402活动贯穿滑动底座501的两翼，此外丝杆401的一端与第二伺服电机403的输出轴进行固定套接，而丝杆401的另一端与固定块404进行固定套接；

第二伺服电机403的机身通过三岔管405固定安装在限位杆402的一端，安装在限位杆402另一端的三岔管405与固定块404外壁进行活动套接；

位移驱动机构4还包括密封罩406和调节部407，其中密封罩406固定安装在机罩1的外壁上，且密封罩406将丝杆401和限位杆402的端部，第二伺服电机403或是固定块404，以及三岔管405囊括在其中，保障其在运行过程中的安全性，且便于使用者握持使用，机罩1的侧壁开设有用以丝杆401和限位杆402共同移动的弧形开口，且限位杆402的表体与弧形开口之间活动设置有调节部407；

调节部407包括套管4071、弧形滑板4072及限位栓4073，其中套管4071活动套接在限位杆402的表面，套管4071的顶底部均活动卡接有限位栓4073，限位栓4073贯穿套管4071的表体后与限位杆402表面设置的滑槽进行活动连接，限位栓4073远离套管4071的一端均固定连接有弧形滑板4072，且弧形滑板4072活动设置在弧形开口的上下内壁中；使得任一位移驱动机构4中的丝杆401在受到第二伺服电机403输出轴的驱动力而自旋时，成像部5连同另一个位移驱动机构4可沿着机罩1侧壁的弧形开口水平移动，使得限位杆402获取支撑点的同时维持位移驱动机构4整体水平可调的属性。

本实施例中，需要具体说明的是X与Y轴向相互垂直的两个位移驱动机构4分别设置在滑动底座501的上下端部。

本发明工作原理：

S1、放置阶段：使用者握持机罩1的顶端外壁，并将机罩1的底端扣合在所需识别图形的表面，以静置等待设备对图形进行识别检测；

S2、靶点检测阶段：定点模块2中的坐标定位单元201对罩在机罩1内部图像的最大宽度距离进行识别和标记，并以该最大宽度距离为直径，形成囊括该图像的靶向图标信息，通过偏移分析单元202接收靶向图标信息，并对靶向图标的圆心进行识别分析，继而判定靶向图标的圆心至定点模块2的标准圆心之间的X/Y轴向距离，并形成第一偏移信息和第二偏移信息，通过控制器6分别接收第一偏移信息和第二偏移信息，分别输出对X与Y轴向相互垂直的两个位移驱动机构4的控制指令，以此调整成像模块502的所处位置；

S3、位置校对阶段：X与Y轴向相互垂直的两个位移驱动机构4中的第二伺服电机403分别接收控制器6所输出的控制指令，继而第二伺服电机403驱动，使得第二伺服电机403的输出轴带动与之连接的丝杆401自旋，并在两侧限位杆402的限位下，活动设置在丝杆401和限位杆402上的滑动底座501将沿丝杆401自旋的方向移动，从而改变成像部5所处的平面坐标位置，致使成像模块502的轴心移动至与靶向图标的圆心共轴的位置，此时成像模块502识别到靶向图标的圆心，继而向控制器6输出配对信息，通过控制器6接收配对信息而输出对旋转机构3的控制指令，以将定点模块2从机罩1内腔中转移出，同时控制位移驱动机构4停止驱动，使成像部5静置在此位置；

S4、待成像调整阶段：旋转机构3中的第一伺服电机301接收控制器6所输出的控制指令，继而第一伺服电机301驱动，继而第一伺服电机301的输出轴带动与之连接的转轮302自旋，使得转轮302通过连接杆303带动与之连接的定点模块2以转轮302为轴心做圆周转动，直至定点模块2完全脱离机罩1的内腔后第一伺服电机301停止驱动，在成像阶段后，第一伺服电机301通过反向驱动使得定点模块2重新复位；

S5、成像阶段：成像模块502对罩在机罩1内部且与成像模块502对焦的图形进行成像处理，包括信息获取、信息预处理、抽取及特征选取及分类决策，后调取数据库内的基准信息进行比对和判定，以输出匹配度相似的图形信息编码至控制器6；

S6、发声阶段：控制器6接收成像部5输出的图形信息编码而转变为特定的电信号，后将特定的电信号传输至扬声器7，最终通过扬声器7将电信号输出为相应的声频信号，完成语音播报；

S7、执行S1-S6的循环操控过程，以进行图像的智能定位、自动校准及自动识别的一体化图像识别及语言播报过程。

以上，仅是本发明的一个优选的特定实施例，但本发明的保护范围并非限定于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内；按照本发明的技术计划和其改进构想进行等价的替代或修改，这些都应该包括在本发明的保护之下。

Claims (6)

1.一种学前教育用图像识别语言播报设备，包括机罩（1），其特征在于：所述机罩（1）内腔的底部活动设置有定点模块（2），所述机罩（1）的一外壁体上安装有用以传动定点模块（2）移动的旋转机构（3），所述机罩（1）内腔的中部活动设置有位于定点模块（2）上方的成像部（5），所述成像部（5）包括滑动底座（501）和固定安装在滑动底座（501）底端的成像模块（502），其中所述滑动底座（501）安装在X与Y轴向相互垂直的两个位移驱动机构（4）上，所述机罩（1）内腔的顶部还设置有控制器（6）和扬声器（7）；

所述位移驱动机构（4）包括丝杆（401）、限位杆（402）、第二伺服电机（403）、固定块（404）及三岔管（405），其中所述丝杆（401）螺纹贯穿滑动底座（501）的中部，所述限位杆（402）活动贯穿滑动底座（501）的两翼，此外所述丝杆（401）的一端与第二伺服电机（403）的输出轴进行固定套接，而所述丝杆（401）的另一端与固定块（404）进行固定套接；

所述位移驱动机构（4）还包括密封罩（406）和调节部（407），所述机罩（1）的侧壁开设有用以丝杆（401）和限位杆（402）共同移动的弧形开口，且限位杆（402）的表体与弧形开口之间活动设置有调节部（407）；

所述调节部（407）包括套管（4071）、弧形滑板（4072）及限位栓（4073），其中所述套管（4071）活动套接在限位杆（402）的表面，所述套管（4071）的顶底部均活动卡接有限位栓（4073），所述限位栓（4073）贯穿套管（4071）的表体后与限位杆（402）表面设置的滑槽进行活动连接，所述限位栓（4073）远离套管（4071）的一端均固定连接有弧形滑板（4072），且弧形滑板（4072）活动设置在弧形开口的上下内壁中；

所述定点模块（2）包括坐标定位单元（201）和偏移分析单元（202），其中通过坐标定位单元（201）对罩在机罩（1）内部图像的最大宽度距离进行识别和标记，并以该最大宽度距离为直径，形成囊括该图像的靶向图标信息，通过偏移分析单元（202）接收靶向图标信息，并对靶向图标的圆心进行识别分析，继而判定靶向图标的圆心至定点模块（2）的标准圆心之间的X/Y轴向距离，并形成第一偏移信息和第二偏移信息，通过控制器（6）分别接收第一偏移信息和第二偏移信息，分别输出对X与Y轴向相互垂直的两个位移驱动机构（4）的控制指令，以此调整成像模块（502）的所处位置。

2.根据权利要求1所述的一种学前教育用图像识别语言播报设备，其特征在于：所述第二伺服电机（403）的机身通过三岔管（405）固定安装在限位杆（402）的一端，安装在限位杆（402）另一端的三岔管（405）与固定块（404）外壁进行活动套接。

3.根据权利要求1所述的一种学前教育用图像识别语言播报设备，其特征在于：所述密封罩（406）固定安装在机罩（1）的外壁上，且密封罩（406）将丝杆（401）和限位杆（402）的端部，第二伺服电机（403）或是固定块（404），以及三岔管（405）囊括在其中。

4.根据权利要求1所述的一种学前教育用图像识别语言播报设备，其特征在于：所述旋转机构（3）包括第一伺服电机（301）、转轮（302）、连接杆（303）及固定架（304），其中所述第一伺服电机（301）的输出轴与转轮（302）进行固定套接，所述转轮（302）的侧壁通过连接杆（303）与位于机罩（1）内腔中的定点模块（2）进行固定连接，所述第一伺服电机（301）的机身通过固定架（304）固定安装在机罩（1）的外壁上。

5.根据权利要求1所述的一种学前教育用图像识别语言播报设备，其特征在于：所述定点模块（2）的主体显示模块设置为LED双面透明屏。

6.根据权利要求1所述的一种学前教育用图像识别语言播报设备，其特征在于：所述成像部（5）包括信息获取单元、信息预处理单元、抽取及特征选取单元、分类决策单元以及数据库。