1.本发明涉及一种理化生实验考试智能操作平台。
背景技术：2.全国范围内已有不同省市地区逐步开展了中学理化生实验操作考试。目前使用的考评系统都是通过一到两个摄像头从固定角度拍摄下学生实验过程的录像，后期再组织专业教师观看录像进行评审。这种临时过渡性的方案需要耗费大量的教师人力资源，所以行业内厂商都在探索利用人工智能(ai)进行实验录像的评审。
3.人工智能进行实验录像的评审，主要依赖图像识别技术，尤其是图像中的物体识别，连续图像中的行为识别等。在前期建立和训练人工智能模型的过程中，需要获取大量的实验视频，要求有从不同角度、距离、光线环境等拍摄的实验步骤视频。
4.目前理化生实验考试智能操作平台，调整摄像头角度和距离往往需要人工手动介入，不能做到快速、精准、灵活、高频次地调整，更无法做到多摄像头联动调整拍摄角度和距离。
技术实现要素：5.本发明的目的在于提供一种理化生实验考试智能操作平台，能够快速、高效、精准地调整摄像头到指定的拍摄位置和角度；自动寻找最佳拍摄位置和角度，自动调整符合要求的光照环境，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种理化生实验考试智能操作平台，包括机电传动系统、图像采集系统、终端控制系统和与终端控制系统通信连接的电脑终端；所述终端控制系统分别与机电传动系统、图像采集系统之间通信连接；所述机电传动系统用于实时调整图像采集系统的角度和位置；所述终端控制系统与图像采集系统通信连接时，用于实时接收、读取并处理图像采集系统获得的图像数据和各种事件数据，并发出相应的指令信号返回给图像采集系统，使图像采集系统做出相应的处理动作；所述终端控制系统与机电传动系统通信连接时，用于根据电脑终端实时设置的空间三维坐标或者空间维度的偏转角度来实时操控机电传动系统，并通过机电传动系统将图像采集系统精准的传送至指定位置，所述终端控制系统用于对图像采集系统所处的指定位置进行保存。
7.优选的，所述机电传动系统包括至少两个机电传动模块，所述机电传动模块与终端控制系统之间通信连接，每个所述机电传动模块均包括六轴机械手臂。
8.优选的，所述图像采集系统包括至少两个图像采集模块，所述图像采集模块与终端控制系统之间通信连接，所述图像采集模块与机电传动模块的数量相同，且每个图像采集模块均安装在对应的六轴机械手臂的前端头部。
9.优选的，所述终端控制系统与机电传动系统通信连接时，用于根据电脑终端实时
设置的空间三维坐标或者空间维度的偏转角度来实时操控各个机电传动系统上六轴机械手臂的移动或偏转，从而各个六轴机械手臂将各个图像采集模块分别精准的传送至指定位置。
10.优选的，所述机电传动模块与图像采集模块之间通过rs232总线通信连接。
11.优选的，所述图像采集模块包括感光器件、fpga芯片、补光led和ddr，所述感光器件为感光传感器，即ccd sensor，用于感光；所述fpga芯片用于处理图像数据、各种事件数据和与终端控制系统通信；所述ddr为ddr内存，即ddr memory；所述ddr通过dma与终端控制系统进行信息交互。
12.优选的，所述感光传感器的型号包括sony icx412。
13.优选的，所述终端控制系统包括主芯片，所述终端控制系统还包括高级图像识别和分析模块，所述高级图像识别和分析模块用于实时检测图像采集模块当前拍摄的画面是否有异物阻挡，或者分析图像采集模块的距离位置是否合适。
14.优选的，所述主芯片的型号包括nxp imx6d。
15.优选的，所述每个图像采集模块采集到的图像内容都可以通过终端控制系统的主芯片进行压缩编码并保存，随着保存的还有对应拍摄该组视频的每个图像采集模块的空间三维坐标。
16.与现有技术相比，本发明的优点与好处：本发明通过电脑终端可以快速、高效、精准地调整摄像头到指定的拍摄位置和角度，若摄像头拍摄位置和角度准确，能够解析对应视频的多个摄像头的空间三维坐标并进行保存，下次可直接使用该位置，大大降低了摄像头位置和角度调整耗费的时间、人力和物力；本发明利用图像采集系统的图像处理和识别功能，通过机电传动系统与终端控制系统配合自动控制实验过程中的拍摄角度和距离，以及光照环境。
附图说明
17.图1为本发明智能操作平台系统连接控制图。
具体实施方式
18.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。
19.请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种理化生实验考试智能操作平台，包括机电传动系统、图像采集系统、终端控制系统和与终端控制系统通信连接的电脑终端；终端控制系统分别与机电传动系统、图像采集系统之间通信连接；机电传动系统用于实时调整图像采集系统的角度和位置；终端控制系统与图像采集系统通信连接时，用于实时接收、读取并处理图像采集系统获得的图像数据和各种事件数据，并发出相应的指令信号返回给图像采集系统，使图像采集系统做出相应的处理动作；
终端控制系统与机电传动系统通信连接时，用于根据电脑终端实时设置的空间三维坐标或者空间维度的偏转角度来实时操控机电传动系统，并通过机电传动系统将图像采集系统精准的传送至指定位置，终端控制系统用于对图像采集系统所处的指定位置进行保存。
20.进一步的，机电传动系统包括至少两个机电传动模块，机电传动模块与终端控制系统之间通信连接，每个机电传动模块均包括六轴机械手臂。
21.进一步的，图像采集系统包括至少两个图像采集模块，图像采集模块与终端控制系统之间通信连接，图像采集模块与机电传动模块的数量相同，且每个图像采集模块均安装在对应的六轴机械手臂的前端头部。
22.进一步的，终端控制系统与机电传动系统通信连接时，用于根据电脑终端实时设置的空间三维坐标或者空间维度的偏转角度来实时操控各个机电传动系统上六轴机械手臂的移动或偏转，从而各个六轴机械手臂将各个图像采集模块分别精准的传送至指定位置，通过电脑终端可以快速、高效、精准地调整摄像头到指定的拍摄位置和角度，若摄像头拍摄位置和角度准确，能够解析对应视频的多个摄像头的空间三维坐标并进行保存，下次可直接使用该位置，大大降低了摄像头位置和角度调整耗费的时间、人力和物力。
23.进一步的，机电传动模块与图像采集模块之间通过rs232总线通信连接。
24.进一步的，图像采集模块包括感光器件、fpga芯片、补光led和ddr，感光器件为感光传感器，即ccd sensor，用于感光；fpga芯片用于处理图像数据、各种事件数据和与终端控制系统通信；ddr为ddr内存，即ddr memory；ddr通过dma与终端控制系统进行信息交互，在ddr传输实时图像时，fpga芯片可以及时处理感光期间传来的最新图像，互不干扰。
25.进一步的，感光传感器的型号包括sony icx412，配合补光led使用，在普通的理化生实验考试中，在室内照明不理想的情况下，如光线偏暗，或者存在影响实验拍摄的镜面反射光源等情况，当本发明的终端控制系统检测到不符合条件的光线条件时，首先会自动调整图像采集模块中的led补光光源强度；如果能自动调整到满足事先设定状态，则完全不需要用户干预，解决问题。如果单独依赖led补光无法满足要求，则通过用户控制电脑终端，提醒用户是否要进行摄像头位置调整；用户可以选择手动调整，或者由终端控制系统自动调整；从而达到快速解决问题的目的。
26.进一步的，终端控制系统包括主芯片，终端控制系统还包括高级图像识别和分析模块，高级图像识别和分析模块用于实时检测图像采集模块当前拍摄的画面是否有异物阻挡，或者分析图像采集模块的距离位置是否合适。
27.进一步的，主芯片的型号包括nxp imx6d。
28.进一步的，每个图像采集模块采集到的图像内容都可以通过终端控制系统的主芯片进行压缩编码并保存，随着保存的还有对应拍摄该组视频的每个图像采集模块的空间三维坐标；研发人员可通过电脑终端实时调整摄像头直到满意位置，之后开始录制视频；如果这组视频具有价值；并且需要到其他实验室，或者其他环境验证时；可通过电脑终端，把这组视频分享到另一个安装本智能操作平台的系统中，就能自动解析到对应这组视频的多个摄像头空间三维坐标，并快速精准的移动摄像头到相同空间位置；大大降低了调整研发拍摄环境所耗费的时间和人力物力。
29.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以
理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
技术特征：1.一种理化生实验考试智能操作平台，其特征在于：包括机电传动系统、图像采集系统、终端控制系统和与终端控制系统通信连接的电脑终端；所述终端控制系统分别与机电传动系统、图像采集系统之间通信连接；所述机电传动系统用于实时调整图像采集系统的角度和位置；所述终端控制系统包括主芯片，所述终端控制系统还包括高级图像识别和分析模块，所述高级图像识别和分析模块用于实时检测图像采集模块当前拍摄的画面是否有异物阻挡，或者分析图像采集模块的距离位置是否合适；所述终端控制系统与图像采集系统通信连接时，用于实时接收、读取并处理图像采集系统获得的图像数据和各种事件数据，并发出相应的指令信号返回给图像采集系统，使图像采集系统做出相应的处理动作；所述图像采集系统包括至少两个图像采集模块，所述图像采集模块与终端控制系统之间通信连接，所述图像采集模块与机电传动模块的数量相同，且每个图像采集模块均安装在对应的六轴机械手臂的前端头部；每个图像采集模块采集到的图像内容都可以通过终端控制系统的主芯片进行压缩编码并保存，随着保存的还有对应拍摄该组视频的每个图像采集模块的空间三维坐标；所述终端控制系统与机电传动系统通信连接时，用于根据电脑终端实时设置的空间三维坐标或者空间维度的偏转角度来实时操控机电传动系统，并通过机电传动系统将图像采集系统精准的传送至指定位置，所述终端控制系统用于对图像采集系统所处的指定位置进行保存。2.根据权利要求1所述的一种理化生实验考试智能操作平台，其特征在于：所述机电传动系统包括至少两个机电传动模块，所述机电传动模块与终端控制系统之间通信连接，每个所述机电传动模块均包括六轴机械手臂。3.根据权利要求1所述的一种理化生实验考试智能操作平台，其特征在于：所述终端控制系统与机电传动系统通信连接时，用于根据电脑终端实时设置的空间三维坐标或者空间维度的偏转角度来实时操控各个机电传动系统上六轴机械手臂的移动或偏转，从而各个六轴机械手臂将各个图像采集模块分别精准的传送至指定位置。4.根据权利要求2所述的一种理化生实验考试智能操作平台，其特征在于：所述机电传动模块与图像采集模块之间通过rs232总线通信连接。5.根据权利要求1所述的一种理化生实验考试智能操作平台，其特征在于：所述图像采集模块包括感光器件、fpga芯片、补光led和ddr，所述感光器件为感光传感器，即ccd sensor，用于感光；所述fpga芯片用于处理图像数据、各种事件数据和与终端控制系统通信；所述ddr为ddr内存，即ddr memory；所述ddr通过dma与终端控制系统进行信息交互。6.根据权利要求5所述的一种理化生实验考试智能操作平台，其特征在于： 所述感光传感器的型号包括sony icx412。7.根据权利要求1所述的一种理化生实验考试智能操作平台，其特征在于： 所述主芯片的型号包括nxp imx6d。
技术总结本发明公开了一种理化生实验考试智能操作平台，包括机电传动系统、图像采集系统、终端控制系统和与终端控制系统通信连接的电脑终端；所述机电传动系统包括至少两个机电传动模块；所述图像采集系统包括至少两个图像采集模块；所述终端控制系统与图像采集模块通信连接时，用于实时接收、读取并处理图像采集系统获得的图像数据和各种事件数据。该理化生实验考试智能操作平台通过电脑终端可以快速、高效、精准地调整摄像头到指定的拍摄位置和角度，若摄像头拍摄位置和角度准确，能够解析对应视频的多个摄像头的空间三维坐标并进行保存，下次可直接使用该位置，大大降低了摄像头位置和角度调整耗费的时间、人力和物力。人力和物力。人力和物力。
技术研发人员：高诚诚
受保护的技术使用者：南京极域信息科技有限公司
技术研发日：2022.07.22
技术公布日：2022/11/1
