一种智能化的英语辅助学习系统技术方案

本发明专利技术涉及一种智能化的英语辅助学习系统，包括：计时器、AR眼镜(1)、图像采集器(2)、微型投影仪(3)、发声器、时间安排录入机构(5)、显示器(6)和中央控制器；本发明专利技术将AR技术应用到英语学习系统中，通过对现实物体的图像采集，并将采集的图像与系统存储的物体图像进行对比，在匹配成功后能够辨识出当前物体的信息，然后在系统内存中提取该物体信息所对应的物体汉语名称和英文单词，将物体汉语名称和英文单词进行图像转化，获得虚拟显示对象，结合真实场景将虚拟显示对象直接显示在AR眼镜上；由此实现了图形与英语单词的关联，同时通过收听英文单词的发音，进一步加深单词的记忆深度，同时提高了学习效率及时间的有效利用率。

An intelligent English assisted learning system

The invention relates to an intelligent English auxiliary learning system, which comprises a timer, an AR glasses (1), an image collector (2), a miniature projector (3), a voice, a timing input mechanism (5), a display (6) and a central controller; the AR technology is applied to an English learning system, and the image acquisition of a real object is carried out. Set and compare the collected image with the object image stored in the system. After the matching is successful, the information of the current object can be identified. Then the Chinese name and English words of the object corresponding to the object information can be extracted from the system memory. The Chinese name and English words of the object can be transformed into images and the virtual display can be obtained. Objects, combined with real scenes, display virtual objects directly on AR glasses, thus realizing the association between graphics and English words, while listening to the pronunciation of English words, to further deepen the depth of word memory, while improving the efficiency of learning and time utilization.

【技术实现步骤摘要】
一种智能化的英语辅助学习系统
本专利技术涉及英语教学设备领域，具体涉及一种智能化的英语辅助学习系统。
技术介绍
目前,英语学习得到了越来越多人的重视，从幼儿时期的启蒙到工作中的进修，英语学习无论是在学习还是在工作阶段，均占据着一定比例的时间。幼儿时期的学习比较系统，学生有专门的学习时间和空间，但是对于想要进修和充电的上班族来说，英语学习的条件就相当有限，工作和日常生活已经占用了生活的大部分时间，无法抽出专门的时间进行学习，这在当今快节奏的生活中对成年人来说是很难坚持下来的。另外，没有经过一个系统的学习规划，闲暇时间会被一些非必要的事情占用，从而浪费了学习英语的时间。而人们在工作日或假日，都会积累较多空闲时间，如果不加以利用反而造成了时间的浪费；如果能充分利用这些空闲时间，不仅能减轻人等待中的焦虑，还能在碎片时间中学习到原汁原味的英语，避免整块时间学习的不方便以及厌烦情绪。而现有英语学习系统通常是在电脑、电视或手机上完成的，并不能适用于车载环境，特别是没有考虑到如何利用闲暇的碎片时间进行学习，更没有考虑到如何兼顾英语学习与工作、生活相互融合。另外，在英语学习过程中，无论是对口语表达能力，还是对读写能力而言，单词的积累量都是需要克服的首要问题。传统的单词记忆方法是先理解单词的具体含义及用法，然后通过读音标和拼写的方式帮助学习者巩固记忆。但是以此种方法背单词的效率较低，且需要大量的时间进行重复记忆，同时也因枯燥的记忆模式导致学习者产生厌倦心理，进一步降低了学习效率。为此，一些教育机构提供了各种联想记忆法，例如：词根词缀联想记忆法、谐音联想记忆法、词义比较记忆法和图形联想记忆法等等，以快速提高英语单词的记忆速度。而在上述诸多联想记忆方法中，将图形与英语单词相互关联的方式最为有效，是目前最合乎人类的大脑运作模式的记忆法，与其他记忆方式相比效率提高了3-10倍。目前，图形联想记忆法的运用方式均是以书本上印刷的静态图形或以教学设备播放的预设图像作为教学参考，需要提供特定的时间及环境来完成学习，因此，该方法的应用在学习过程中存在一定的局限性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，为解决现有技术中不存在针对图形联想记忆法应用的英语教学系统，提供一种智能化的英语辅助学习系统，本专利技术的系统通过运用增强现实技术，将现实场景的实物与英语单词相互关联，能够在任何实际场景中随时完成教学，克服了现有学习模式的局限性。为实现上述目的，本专利技术提供一种智能化的英语辅助学习系统，包括：计时器、AR眼镜、图像采集器、微型投影仪、发声器、时间安排录入机构、显示器和中央控制器；所述的计时器用于计时，并在到达预设的计时点时触发时间安排录入机构启动；所述AR眼镜的两侧镜架上对称设置有至少两个图像采集器，所述的图像采集器用于采集其可视范围内的图像，并将生成的图像数据发送至中央控制器；所述的时间安排录入机构与显示器连接，在启动时通过显示器向使用者发送提示信息，并记录由使用者按提示信息输入的时间安排数据，所述的提示信息为请求使用者输送时间安排数据的消息，所述的时间安排数据为记录使用者在各时间段对应的处理事务、事务重要性信息；所述中央控制器的信号输入端与时间安排录入机构连接，用于接收时间安排数据，分析获得供英语学习的碎片时间，在各段碎片时间中驱动图像采集器进行图像采集，然后从采集获得的图像数据中对物体进行特征提取，通过对特征数据进行分析后以辨识出物体信息，并将物体信息所对应的物体汉语名称和英文单词进行图像转化，获得虚拟显示对象，结合真实场景对虚拟显示对象进行渲染，并通过微型投影仪将渲染后的虚拟显示对象进行投影，同时将英文单词对应的发音数据发送至发声器，该中央控制器还用于从接收的图像数据中识别出人体的手势数据，通过对手势数据进行分析后生成对应的动作数据，并利用该动作数据执行人机交互操作；所述微型投影仪的信号输入端与中央控制器连接，该微型投影仪的投射端与AR眼镜上设置的半透射镜相对，用于将中央控制器输出的图像投影至半透射镜上；所述的发声器的信号输入端与中央控制器连接，用于将中央控制器输出的发音数据转换成语音信号进行播放。作为上述技术方案的进一步改进，所述的图像采集器采用CCD摄像头对图像进行采集。作为上述技术方案的进一步改进，所述的中央控制器包括：时间分析模块、采集驱动模块、信号处理模块、特征提取模块、物体辨识模块、知识库、图像渲染模块、发音数据传送模块和手势辨识模块；所述的时间分析模块用于接收时间安排数据，并将各时间段对应的事务重要性与设定的重要性等级进行比较，提取低于重要性等级所对应的时间段作为碎片时间；所述的采集驱动模块用于接收碎片时间数据，并在各段碎片时间到达时驱动图像采集器进行图像采集；所述信号处理模块用于接收图像采集器输出的图像信号，并将图像信号进行处理，生成供特征提取模块识别的图像数据；所述的特征提取模块用于在图像数据中识别出物体的特征数据，并将获得的特征数据发送至物体辨识模块，所述的特征数据包括物体的颜色、纹理、轮廓和立体形状数据；所述的物体辨识模块将特征数据与知识库中存储的特征组合序列进行匹配，提取经匹配的特征组合序列所对应的物体汉语名称、英文单词及英文单词对应的发音数据；所述的知识库用于存储各种特征组合序列，所述的特征组合序列包括由物体的颜色、纹理、轮廓和立体形状数据组成的特征组合及其对应的物体汉语名称、英文单词及英文单词对应的发音数据；所述的图像渲染模块用于将匹配获得的物体汉语名称和英文单词进行图像转化，获得虚拟显示对象，并结合真实场景中物体的位置选定虚拟显示对象的显示位置，同时根据真实场景图像帧中的亮度对虚拟显示对象进行光照渲染；所述的发音数据传送模块用于将英文单词对应的发音数据发送至发声器；所述的手势辨识模块用于在图像数据中识别出人体的手势数据，并通过对手势数据进行分析后生成对应的动作数据，并以动作数据控制中央控制器的运行。作为上述技术方案的进一步改进，所述的信号处理模块包括：A/D转换器、信号放大器和滤波器，用于将图像采集器输出的信号依次进行模数转换、放大和滤波处理。作为上述技术方案的进一步改进，所述的中央控制器还包括学习模式选择模块，所述的学习模式选择模块内设置有若干个学习模式，用于将物体辨识模块匹配获得的物体汉语名称和英文单词与用户选定的学习模式相比较，如果在学习模式中存在该匹配获得的物体汉语名称和英文单词，则将物体汉语名称和英文单词输出至图像渲染模块，否则不输出该匹配获得的物体汉语名称和英文单词；所述的学习模式是按照不同等级的知识水平对知识库中存储的所有特征组合序列进行划分，并组合成对应的物体汉语名称及英语单词集合。作为上述技术方案的进一步改进，所述的知识库还存储与英文单词关联的音标、例句和思维导图数据；所述的物体辨识模块还用于提取与英文单词关联的音标、例句和思维导图数据，并发送至图像渲染模块；所述的图像渲染模块还用于将接收到的音标、例句和思维导图数据进行图像转化，获得虚拟显示对象，并结合真实场景中物体的位置选定虚拟显示对象的显示位置，同时根据真实场景图像帧中的亮度对虚拟显示对象进行光照渲染；所述的思维导图数据是以匹配获得的英文单词为核心，将与其属性相关的所有英文单词构建得到的关联图。本专利技术提供的一种智能化的英语辅助学习系统优本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智能化的英语辅助学习系统，其特征在于，包括：计时器、AR眼镜(1)、图像采集器(2)、微型投影仪(3)、发声器、时间安排录入机构(5)、显示器(6)和中央控制器；所述的计时器用于计时，并在到达预设的计时点时触发时间安排录入机构(5)启动；所述AR眼镜(1)的两侧镜架上对称设置有至少两个图像采集器(2)，所述的图像采集器(2)用于采集其可视范围内的图像，并将生成的图像数据发送至中央控制器；所述的时间安排录入机构(5)与显示器(6)连接，在启动时通过显示器(6)向使用者发送提示信息，并记录由使用者按提示信息输入的时间安排数据，所述的提示信息为请求使用者输送时间安排数据的消息，所述的时间安排数据为记录使用者在各时间段对应的处理事务、事务重要性信息；所述中央控制器的信号输入端与时间安排录入机构(5)连接，用于接收时间安排数据，分析获得供英语学习的碎片时间，在各段碎片时间中驱动图像采集器(2)进行图像采集，然后从采集获得的图像数据中对物体进行特征提取，通过对特征数据进行分析后以辨识出物体信息，并将物体信息所对应的物体汉语名称和英文单词进行图像转化，获得虚拟显示对象，结合真实场景对虚拟显示对象进行渲染，并通过微型投影仪(3)将渲染后的虚拟显示对象进行投影，同时将英文单词对应的发音数据发送至发声器，该中央控制器还用于从接收的图像数据中识别出人体的手势数据，通过对手势数据进行分析后生成对应的动作数据，并利用该动作数据执行人机交互操作；所述微型投影仪(3)的信号输入端与中央控制器连接，该微型投影仪(3)的投射端与AR眼镜(1)上设置的半透射镜(4)相对，用于将中央控制器输出的图像投影至半透射镜(4)上；所述的发声器的信号输入端与中央控制器连接，用于将中央控制器输出的发音数据转换成语音信号进行播放。...

【技术特征摘要】
1.一种智能化的英语辅助学习系统，其特征在于，包括：计时器、AR眼镜(1)、图像采集器(2)、微型投影仪(3)、发声器、时间安排录入机构(5)、显示器(6)和中央控制器；所述的计时器用于计时，并在到达预设的计时点时触发时间安排录入机构(5)启动；所述AR眼镜(1)的两侧镜架上对称设置有至少两个图像采集器(2)，所述的图像采集器(2)用于采集其可视范围内的图像，并将生成的图像数据发送至中央控制器；所述的时间安排录入机构(5)与显示器(6)连接，在启动时通过显示器(6)向使用者发送提示信息，并记录由使用者按提示信息输入的时间安排数据，所述的提示信息为请求使用者输送时间安排数据的消息，所述的时间安排数据为记录使用者在各时间段对应的处理事务、事务重要性信息；所述中央控制器的信号输入端与时间安排录入机构(5)连接，用于接收时间安排数据，分析获得供英语学习的碎片时间，在各段碎片时间中驱动图像采集器(2)进行图像采集，然后从采集获得的图像数据中对物体进行特征提取，通过对特征数据进行分析后以辨识出物体信息，并将物体信息所对应的物体汉语名称和英文单词进行图像转化，获得虚拟显示对象，结合真实场景对虚拟显示对象进行渲染，并通过微型投影仪(3)将渲染后的虚拟显示对象进行投影，同时将英文单词对应的发音数据发送至发声器，该中央控制器还用于从接收的图像数据中识别出人体的手势数据，通过对手势数据进行分析后生成对应的动作数据，并利用该动作数据执行人机交互操作；所述微型投影仪(3)的信号输入端与中央控制器连接，该微型投影仪(3)的投射端与AR眼镜(1)上设置的半透射镜(4)相对，用于将中央控制器输出的图像投影至半透射镜(4)上；所述的发声器的信号输入端与中央控制器连接，用于将中央控制器输出的发音数据转换成语音信号进行播放。2.根据权利要求1所述的智能化的英语辅助学习系统，其特征在于，所述的图像采集器采用CCD摄像头对图像进行采集。3.根据权利要求1所述的智能化的英语辅助学习系统，其特征在于，所述的中央控制器包括：时间分析模块、采集驱动模块、信号处理模块、特征提取模块、物体辨识模块、知识库、图像渲染模块、发音数据传送模块和手势辨识模块；所述的时间分析模块用于接收时间安排数据，并将各时间段对应的事务重要性与设定的重要性等级进行比较，提取低于重要性等级所对应的时间段作为碎片时间；所述的采集驱动模块用于接收碎片时间数据，并在各段碎片时间到达时驱动图像采集器进行图像采集；所述信号处理模块用于接收图像采集器输出的图像信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：王洪冬，王建勋，张艳萍，
申请(专利权)人：王洪冬，王建勋，张艳萍，
类型：发明
国别省市：山东,37