[发明专利]一种教学效果良好的儿童学习机

权利要求书

1.一种教学效果良好的儿童学习机，其特征在于，包括摄像头、识别装置、显示模块和语音模块，所述摄像头用于采集感兴趣目标的图像，所述识别装置用于对图像中的目标进行识别，所述显示模块用于显示所述识别结果，所述显示模块为高清显示屏，所述语音模块用于对识别结果进行语音播报，所述识别装置包括第一图像预处理模块、第二特征提取模块、第三图像识别模块和第四识别评价模块，所述第一图像预处理模块用于对采集的图像进行预处理，所述第二特征提取模块用于对预处理后的图像特征进行提取，得到目标特征向量，所述第三图像识别模块根据目标特征向量和目标模板进行匹配，对目标进行识别，所述第四识别评价模块用于对第三图像识别模块的识别性能进行评价，所述第一图像预处理模块包括目标分割单元和预处理单元，所述目标分割单元采用Canny算子对图像中目标的外边缘进行提取，将图像中多个目标分割成单一目标图像，所述预处理单元对单一目标图像进行灰度变换和滤波处理，所述第二特征提取模块包括一次处理单元、二次处理单元和三次处理单元，所述一次处理单元用于提取目标的第一特征，所述二次处理单元用于提取目标的第二特征，所述三次处理单元根据第一特征和第二特征生成目标的特征向量；

所述一次处理单元用于提取目标的第一特征，具体为：提取目标的内外边缘，得到目标外轮廓像素和各内轮廓像素的坐标，目标的第一特征为：EH₁＝[EM，YW₁，…，YW_L]；

在式子里，EH₁表示目标的第一特征，EM表示目标外轮廓的特征值，YW_l(l＝1，2，…，L)表示目标第l个内轮廓的特征值，L表示目标的内轮廓的个数；

所述目标外轮廓的特征值通过以下方式获取：对图像进行二值化处理，将外轮廓像素灰度值记为1，其余位置像素灰度值记为0；计算目标外轮廓的特征值EM：

在式子里，I(i，j)表示像素点位置为(i，j)的灰度值，n和m分别表示目标图像的宽和高，表示目标外轮廓像素个数；

所述目标外轮廓的特征值通过以下方式获取：对图像进行二值化处理，将目标第l个内轮廓的像素灰度值记为1，其余位置像素灰度值记为0；计算目标第l个内轮廓的特征值YW_l：

所述二次处理单元用于提取目标的第二特征，具体为：提取目标的外边缘，得到目标的外轮廓包含区域的像素，对图像进行二值化处理，将外轮廓包含区域的像素灰度值记为1，其余位置像素灰度值记为0，计算目标的第二特征值：

在式子里，EH₂表示目标的第二特征。

2.根据权利要求1所述的教学效果良好的儿童学习机，其特征在于，所述三次处理单元根据第一特征和第二特征生成目标的特征向量，具体为：将目标的第一特征和第二特征构成特征向量：EH＝[EH₁，EH₂]，在式子里，EH表示目标的特征向量。

3.根据权利要求2所述的教学效果良好的儿童学习机，其特征在于，所述第四识别评价模块包括第一识别评价单元、第二识别评价单元和综合识别评价单元，所述第一识别评价单元用于获取识别性能的第一评价值，所述第二识别评价单元用于获取识别性能的第二评价值，所述综合识别评价单元用于根据第一评价值和第二评价值对目标识别性能进行综合评价。

4.根据权利要求3所述的教学效果良好的儿童学习机，其特征在于，所述第一识别评价单元用于获取识别性能的第一评价值，具体为：

在式子里，CS₁表示第一评价值，ZC表示图像中包含的目标数目，ZC₁表示能够识别的目标个数，ZC₂表示正确识别的目标个数；

所述第二识别评价单元用于获取识别性能的第二评价值，具体为：

在式子里，CS₂表示第二评价值，FS表示待识别的图像数目，FS₁表示的第一评价值大于设定阈值的图像数目；

所述综合识别评价单元用于根据第一评价值和第二评价值对目标识别性能进行综合评价：计算综合评价因子：

在式子里，CS表示综合评价因子；综合评价因子越大，表示目标识别性能越好。