[發(fā)明專利]一種杠桿平衡實(shí)驗(yàn)人工智能評(píng)分實(shí)驗(yàn)器材及評(píng)分方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010154326.5
• 申請(qǐng)日: 2020-03-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111223343B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-01-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王重陽(yáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海中科教育裝備集團(tuán)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G09B7/02
• 分類(lèi)號(hào): G09B7/02
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

1.一種杠桿平衡實(shí)驗(yàn)人工智能評(píng)分的方法，實(shí)驗(yàn)器材包括杠桿（1），所述杠桿（1）通過(guò)杠桿（1）中心的小孔安裝在鐵架臺(tái)（2）上，鐵架臺(tái)（2）的金屬桿位置為杠桿（1）的中點(diǎn)，所述杠桿（1）的下方懸掛有白色角度指示板（3），所述白色角度指示板（3）上設(shè)置有指針（31），所述杠桿（1）的正對(duì)面以杠桿（1）中點(diǎn)小孔為起點(diǎn)向兩端每隔一固定的距離均安裝有掛釘（4），杠桿（1）的背面在每一個(gè)掛釘（4）的相同位置上均涂有呈矩形狀的白色條紋（6），所述杠桿（1）的兩端均安裝有平衡螺母（7），所述杠桿（1）上還安裝有旋鈕（8），所述鐵架臺(tái)（2）的上方安裝有俯視攝像頭（10），所述鐵架臺(tái)（2）的前方安裝有前視攝像頭（11），所述俯視攝像頭（10）和前視攝像頭（11）的輸出端均通過(guò)藍(lán)牙模塊與學(xué)生云終端內(nèi)置的深度學(xué)習(xí)及圖像處理方法的輸入端電連接，其特征在于，包括如下步驟：

S1：評(píng)判實(shí)驗(yàn)前調(diào)節(jié)杠桿（1）兩端的平衡螺母（7）使杠桿（1）平衡；

S2：評(píng)判在杠桿（1）支點(diǎn)兩端懸掛鉤碼（5），調(diào)整鉤碼（5）的數(shù)量以及位置使杠桿（1）平衡；

S3：評(píng)判一端懸掛鉤碼（5）并在杠桿另一端使用彈簧測(cè)力計(jì)（9）使杠桿（1）平衡；

針對(duì)上述S1的具體步驟如下：

在前視視頻中每一幀圖像使用深度學(xué)習(xí)檢測(cè)算法檢測(cè)鉤碼（5）、手、杠桿（1）、平衡螺母（7）以及鐵架臺(tái)（2）上的金屬桿，并用其外接矩形表示其位置，若標(biāo)記手位置的Boundingbox與標(biāo)記平衡螺母（7）的Bouding Box IOU大于規(guī)定閾值時(shí)則判斷學(xué)生完成了調(diào)整平衡螺母（7）的操作，并在此時(shí)比較杠桿（1）Bouding box的長(zhǎng)寬比，若在一定的連續(xù)幀內(nèi)長(zhǎng)寬比大于預(yù)先設(shè)定的閾值時(shí)則認(rèn)為杠桿（1）平衡，鉤碼（5）位置與杠桿（1）位置小于規(guī)定閾值時(shí)則認(rèn)定鉤碼（5）已經(jīng)懸掛在杠桿（1）下，記為時(shí)間點(diǎn)1，學(xué)生在時(shí)間點(diǎn)1前完成了調(diào)整平衡螺母（7）且杠桿（1）平衡則認(rèn)為評(píng)分點(diǎn)1正確。

2.如權(quán)利要求1所述的一種杠桿平衡實(shí)驗(yàn)人工智能評(píng)分的方法，其特征在于，S2的具體步驟如下：

S21：使用目標(biāo)檢測(cè)方法從前視攝像頭（11）獲取的圖像中提取鐵架臺(tái)（2）金屬桿、鉤碼（5）及杠桿（1）的bounding box并記錄支架金屬桿位置為杠桿（1）中點(diǎn)位置，當(dāng)檢測(cè)到杠桿（1）中點(diǎn)兩端均有鉤碼（5）的bounding box上沿與杠桿（1）bounding box下沿的距離小于預(yù)先設(shè)定的閾值時(shí)，認(rèn)為學(xué)生開(kāi)始做該評(píng)分點(diǎn)所涉及的實(shí)驗(yàn)操作，記為時(shí)間點(diǎn)2，當(dāng)杠桿（1）中點(diǎn)兩端鉤碼（5）的bounding box 上沿與杠桿（1）bounding box 下沿的再次距離超過(guò)規(guī)定的閾值則認(rèn)為該評(píng)分點(diǎn)涉及的操作已經(jīng)完成，記為時(shí)間點(diǎn)3，對(duì)時(shí)間點(diǎn)2以及時(shí)間點(diǎn)3之前的每一幀圖像進(jìn)行以下操作；

S22：使用目標(biāo)檢測(cè)方法從前視攝像頭（11）以及俯視攝像頭（10）讀取的圖像中提取杠桿（1）、鉤碼（5）以及鐵架臺(tái)（2）金屬桿的bounding box 并根據(jù)鉤碼（5）的bounding box確定懸掛在杠桿（1）左右兩邊鉤碼（5）的數(shù)量，之后使用分水嶺算法分割出所有杠桿（1）背面的白色條紋（6），計(jì)算左右杠桿（1）左右兩邊鉤碼（5）與杠桿（1）中心金屬桿之間的白色條紋（6）數(shù)量記為鉤碼（5）與杠桿（1）中心的距離，并使用杠桿平衡公式（F1L1=F2L2）判斷當(dāng)前情況是否已經(jīng)滿足杠桿（1）平衡條件，若滿足平衡條件則認(rèn)為該評(píng)分點(diǎn)操作正確。