[发明专利]物理电学实验操作电路连接自动评判方法

权利要求书

1.物理电学实验操作电路连接自动评判方法，其特征在于：按如下步骤进行

步骤一、确定所要自动评判的物理电学实验及其所有涉及的实验器材和实验器材连接导线，并建立标准化的实验器材连接电路图，并确定标准化的实验器材连接导线卡头数量和实验器材接入时序；

步骤二、将所要自动评判的物理电学实验的实验器材表示为支路，实验器材连接导线表示为结点，将所要自动评判的物理电学实验的电路图映射为由支路和结点构成的电路几何图；

步骤三、通过摄像装置对实验人完成的物理电学实验过程进行拍照形成试验过程视频，对试验过程视频进行等时间间隔采样获得一系列试验结果图片，通过计算机中已经训练好的深度学习网络YOLOv5对实验人的试验结果图片进行识别，识别出实验人的物理电学实验操作实验器材及其空间位置、实验器材接线柱及其空间位置、实验器材连接导线卡头及其空间位置获得信息数据集；

步骤四、通过实验人的实验器材接线柱和实验器材连接导线卡头的空间位置判断实验人的实验器材是否接入电路，进一步判断实验人的实验器材接线柱和实验器材连接导线卡头在电路几何图结点状态、实验器材连接导线卡头数量和实验器材接入时序，并将实验人的电路几何图结点状态、实验器材连接导线卡头数量和实验器材接入时序与标准化实验器材连接电路图、实验器材连接导线卡头数量和实验器材接入时序进行对比，当无差异时，实验人的物理电学实验操作无误，当有差异时实验人的物理电学实验操作有误并给出差异点作为有误处。

2.根据权利要求1所述的物理电学实验操作电路连接自动评判方法，其特征在于：步骤三中，通过计算机中已经训练好的深度学习网络YOLOv5对实验人的试验结果图片进行识别，将所有实验器材的接线点统一识别为接线柱，根据接线柱和实验器材的空间位置关系，判断属于哪一个实验器材的接线柱，判断接线柱是否与导线卡头连接，记录此接线柱状态TR（status，count，frame），TR为接线柱名称，status表示接线柱状态，status值0代表未接导线，status值1代表连接导线，count表示接线柱连接实验器材连接导线卡头数量，值为0-N，N为正整数，frame表示接线柱出现在视频序列帧数，值为0-M，M为正整数，初始化时TR（0，0，0）。

3.根据权利要求1所述的物理电学实验操作电路连接自动评判方法，其特征在于：计算机中已经训练好的深度学习网络YOLOv5是指，深度学习网络YOLOv5识别实验人的试验结果图片前，通过摄像装置对大量正确完成的物理电学实验过程进行拍照形成正确试验过程视频，对正确试验过程视频进行等时间间隔采样获得一系列正确试验结果图片，实验人试验过程视频进行等时间间隔采样时的时间间隔与正确试验过程视频进行等时间间隔采样的时间间隔相同，采用图像标定工具软件LabelImg对每个正确试验过程的实验器材、实验器材接线柱和实验器材连接卡头即正确信息数据集进行标注，标注内容包括名称、中心坐标、长和宽，得到正确信息标签数据集，将正确信息数据集分为正确信息训练数据集和正确信息验证数据集，对应的将正确信息标签数据集分为正确标签训练数据集和正确标签验证数据集，用深度学习网络YOLOv5对正确信息训练数据集和正确标签训练数据集进行识别模型训练，用正确信息验证数据集和正确标签验证数据集对训练好的识别模型进行验证，得到可以正确识别标注内容的识别模型。

4.根据权利要求1所述的物理电学实验操作电路连接自动评判方法，其特征在于：将实验人的电路几何图结点状态、实验器材连接导线卡头数量和实验器材接入时序与标准化实验器材连接电路图、实验器材连接导线卡头数量和实验器材接入时序进行对比是指，所有接线柱连接实验器材连接导线卡头状态判断完成后，计算每个结点连接支路状态和连接支路数量，以及连接时序，每个结点连接支路状态为该结点相连接实验器材连接卡头状态做与运算，连接支路导线卡头数量为该结点相连接实验器材连接卡头数量求和，连接时间取该结点相连接实验器材连接卡头时间最大值，当该结点连接支路状态为1且连接导线卡头数量与物理实验电路实际导线数量相同，表明该结点正确连接电路，否则表示该结点未正确连接电路，当所有所有结点正确接入电路，比较各结点接入时间，各结点接入时间符合连接电路时序关系则表明实验操作按顺序正确连接电路，否则表明实验操作未按顺序正确连接电路。