一种化学二氧化碳制取实验的智能评分装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种化学二氧化碳制取实验的智能评分装置及方法，包括带色环标签的透明玻璃器皿、降低反光度的黑色实验桌面、扩大视频视野的鱼眼镜头、双镜头协同工作的录制方案、高效准确的深度学习神经网络模型、用于严谨准确的评分逻辑判断的计算机。本发明专利技术利用深度学习神经网络模型，搭配上本发明专利技术的硬件装置可以降低考试现场对老师人数的依赖，也降低了老师的工作量，提高了实验考试评分的准确性，并且每个学生的实验过程都有存档，如果对考试成绩有疑问，老师和学生事后也可以通过保留的视频来进行复查，不仅可以同时减轻老师和工作人员的负担，且能够提高评判效率和评判准确率，提高了学生的对化学实验的兴趣。

An intelligent scoring device and method for chemical carbon dioxide production experiment

【技术实现步骤摘要】
一种化学二氧化碳制取实验的智能评分装置及方法
本专利技术涉及教育中学实验的教学与考试
，具体为一种化学二氧化碳制取实验的智能评分装置及方法。
技术介绍
在中学实验的教学与考试过程中，教师需要对学生的实验操作进行指导或评判。特别是化学，这种注重实验过程的，看重学生动手能力的实验，如果是老师在现场一个个的监督的话，这样既费时又费力，特别是当学生很多的时候，教师需要长时间的在现场指导或评判学生的实验操作。由于时间问题很多学生都得不到一对一的指导，而且对教师的精力也是消耗巨大，同时还存在误判无法留证的情况。因此，如何减轻教师的教学压力，并使每个学生的实验操作都得到有效的指导和准确无误的评判是本领域技术人员亟须解决的问题。至今已有很多种深度学习框架，如深度神经网络、卷积神经网络、深度置信网络和递归神经网络已被成功应用于计算机视觉、语音识别、自然语言处理、音频识别以及生物信息学等领域并获得了极好的效果，但是在教育行业，还鲜有人研制出成熟先进的技术将深度学习与传统教育设备结合起来。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种化学二氧化碳制取实验的智能评分装置及方法，不仅可以同时减轻老师和工作人员的负担，且能够提高评判效率和评判准确率，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种化学二氧化碳制取实验的智能评分装置，包括透明玻璃器皿、降低反光度的黑色实验桌面、扩大视频视野的鱼眼镜头、深度学习神经网络模型、用于严谨准确的评分逻辑判断的计算机，以及与所述的透明玻璃器皿配套使用的器材支架；所述器材支架用于夹持固定透明玻璃器皿在黑色实验桌面上进行二氧化碳的实验制取，在所述的器材支架和所述的透明玻璃器皿上设有不同的色环标签；所述鱼眼镜头包括前视镜头和顶视镜头，前视镜头正对安装在黑色实验桌面上，顶视镜头通过吊架悬挂安装在黑色实验桌面的上方；所述深度学习神经网络模型放置在黑色实验桌面上，并与计算机，计算机放置在深度学习神经网络模型的上方。更进一步地，所述透明玻璃器皿包括烧杯、玻璃棒、试管、90°教导管以及集气瓶，并在不同器皿的玻璃表面镶嵌上不同颜色的色环标签，并将每个颜色的色环标签对应的透明玻璃器皿录入到深度学习神经网络模型中。更进一步地，所述黑色实验桌面采用一种黑色吸光材料制成。更进一步地，所述鱼眼镜头将录制的画面传入到深度学习神经网络模型中，深度学习神经网络模型内编制有相应的鱼眼矫正算法。更进一步地，所述深度学习神经网络模型由标准SSD网络、轻量级scratch网络和双向网络三个部分组成。本专利技术提供另一种技术方案：一种化学二氧化碳制取实验的智能评分方法，包括以下步骤：S1：将带色环标签的透明玻璃器皿放在黑色实验桌面上，学生站在实验桌台前，根据实验要求来完成相应的实验操作；S2：通过扩大视频视野的鱼眼镜头中的前视镜头和顶视镜头的双摄像头的协同工作下，对学生的每一个操作流程进行监测；S3：将矫正后的前视视频和正常的顶视视频一同输送给计算机中，计算机先对获取的视频进行数据清洗，获得更好的预处理效果，规定成可以输送到深度学习神经网络模型的规格，其中，数据清洗主要包括对前视视频的鱼眼矫正；S4：在视频进入深度学习神经网络模型后会返回一个带有检测效果的视频，同时还有两个包含全部视频信息的视频流文件，这两个视频流文件是一个顶视，一个前视视频的处理数据，里面包含了视频中每一帧的化学器材的识别检测结果；S5：通过S4中得到的视频流文件，再进入计算机的评分算法，根据透明玻璃器皿以及器材支架的位置关系来进行逻辑关系判定评分。更进一步地，S3中在鱼眼矫正之前，先对前视镜头进行标定，来获取相机内外参数，然后通过计算机中的鱼眼校正算法进行鱼眼矫正，进而获得正常的视频画面。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的一种化学二氧化碳制取实验的智能评分装置及方法，利用深度学习神经网络模型，搭配上本专利技术的带色环标签的透明玻璃器皿、降低反光度的实验桌面、扩大视频视野的鱼眼镜头，可以降低考试现场对老师人数的依赖，也降低了老师的工作量，提高了实验考试评分的准确性，并且每个学生的实验过程都有存档，如果对考试成绩有疑问，老师和学生事后也可以通过保留的视频来进行复查，不仅可以同时减轻老师和工作人员的负担，且能够提高评判效率和评判准确率，提高了学生的对化学实验的兴趣。附图说明图1为本专利技术的评分装置整体结构示意图；图2为本专利技术的器材支架结构图；图3为本专利技术的透明玻璃器皿中密封塞结构图；图4为本专利技术的透明玻璃器皿中试管结构图；图5为本专利技术的透明玻璃器皿中烧杯结构图；图6为本专利技术的评分方法流程图。图中：1、透明玻璃器皿；101、色环标签；2、黑色实验桌面；3、鱼眼镜头；301、前视镜头；302、顶视镜头；4、深度学习神经网络模型；5、计算机；6、器材支架。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1-5，本专利技术实施例中：一种化学二氧化碳制取实验的智能评分装置，包括透明玻璃器皿1、降低反光度的黑色实验桌面2、扩大视频视野的鱼眼镜头3、深度学习神经网络模型4、用于严谨准确的评分逻辑判断的计算机5，以及与透明玻璃器皿1配套使用的器材支架6；器材支架6用于夹持固定透明玻璃器皿1在黑色实验桌面2上进行二氧化碳的实验制取，在器材支架6和所述的透明玻璃器皿1上设有不同的色环标签101，用于增加透明玻璃器皿1的辨识度；鱼眼镜头3包括前视镜头301和顶视镜头302，前视镜头301正对安装在黑色实验桌面2上，顶视镜头302通过吊架303悬挂安装在黑色实验桌面2的上方；深度学习神经网络模型4放置在黑色实验桌面2上，并与计算机5，计算机5放置在深度学习神经网络模型4的上方。在上述实施例中，透明玻璃器皿1包括烧杯、玻璃棒、试管、90°教导管以及集气瓶，并在不同器皿的玻璃表面镶嵌上不同颜色的色环标签101，并将每个颜色的色环标签101对应的透明玻璃器皿1录入到深度学习神经网络模型4中，使得在录制的视频下，每个透明玻璃器皿1的特征就会十分明显，这样在图像检测算法下，每个透明玻璃器皿1都可以准确无误的检测出来，增加后面评分模块的准确性。在上述实施例中，黑色实验桌面2采用一种黑色吸光材料制成，可以有效的降低透明玻璃器皿1的反光度，从而可以让透明玻璃器皿1在视频中显示的更加清楚。在上述实施例中，鱼眼镜头3将录制的画面传入到深度学习神经网络模型4中，深度学习神经网络模型4内编制有相应的鱼眼矫正算法，可以将畸变很大的画面矫正到正常的画面，有利于后面的目标检测算法的实施。在上述实施例中，深度学习作为机器学习的新方向，在人工智本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种化学二氧化碳制取实验的智能评分装置，其特征在于，包括透明玻璃器皿（1）、降低反光度的黑色实验桌面（2）、扩大视频视野的鱼眼镜头（3）、深度学习神经网络模型（4）、用于严谨准确的评分逻辑判断的计算机（5），以及与所述的透明玻璃器皿（1）配套使用的器材支架（6）；所述器材支架（6）用于夹持固定透明玻璃器皿（1）在黑色实验桌面（2）上进行二氧化碳的实验制取，在所述的器材支架（6）和所述的透明玻璃器皿（1）上设有不同的色环标签（101）；所述鱼眼镜头（3）包括前视镜头（301）和顶视镜头（302），前视镜头（301）正对安装在黑色实验桌面（2）上，顶视镜头（302）通过吊架（303）悬挂安装在黑色实验桌面（2）的上方；所述深度学习神经网络模型（4）放置在黑色实验桌面（2）上，并与计算机（5），计算机（5）放置在深度学习神经网络模型（4）的上方。/n

【技术特征摘要】
1.一种化学二氧化碳制取实验的智能评分装置，其特征在于，包括透明玻璃器皿（1）、降低反光度的黑色实验桌面（2）、扩大视频视野的鱼眼镜头（3）、深度学习神经网络模型（4）、用于严谨准确的评分逻辑判断的计算机（5），以及与所述的透明玻璃器皿（1）配套使用的器材支架（6）；所述器材支架（6）用于夹持固定透明玻璃器皿（1）在黑色实验桌面（2）上进行二氧化碳的实验制取，在所述的器材支架（6）和所述的透明玻璃器皿（1）上设有不同的色环标签（101）；所述鱼眼镜头（3）包括前视镜头（301）和顶视镜头（302），前视镜头（301）正对安装在黑色实验桌面（2）上，顶视镜头（302）通过吊架（303）悬挂安装在黑色实验桌面（2）的上方；所述深度学习神经网络模型（4）放置在黑色实验桌面（2）上，并与计算机（5），计算机（5）放置在深度学习神经网络模型（4）的上方。


2.如权利要求1所述的一种化学二氧化碳制取实验的智能评分装置，其特征在于：所述透明玻璃器皿（1）包括烧杯、玻璃棒、试管、90°教导管以及集气瓶，并在不同器皿的玻璃表面镶嵌上不同颜色的色环标签（101），并将每个颜色的色环标签（101）对应的透明玻璃器皿（1）录入到深度学习神经网络模型（4）中。


3.如权利要求1所述的一种化学二氧化碳制取实验的智能评分装置，其特征在于：所述黑色实验桌面（2）采用一种黑色吸光材料制成。


4.如权利要求1所述的一种化学二氧化碳制取实验的智能评分装置，其特征在于：所述鱼眼镜头（3）将录制的画面传入到深度学习神经网络模型（4）中，深度学习神经网络模型（4）内编制有相应的鱼眼矫正算法...

【专利技术属性】
技术研发人员：王重阳，
申请(专利权)人：上海中科教育装备集团有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31