一种用于评判调试托盘天平平衡的智能考评方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于评判调试托盘天平平衡的智能考评方法和系统，其方法包括包括建立目标检测模型和关键点检测模型，对调试过程摄像，根据摄像图像中的天平位置进行图像畸变修正，获得天平修正后的平衡角，获取调试过程中天平第一直线与第二直线的实时夹角，计算实时夹角与修正后平衡角的差值，将差值与非平衡阈值进行比较，剔除非平衡状态时的数据，计算收集的数据的均值，将均值与平衡阈值进行比较，在均值小于平衡阈值且持续时间大于等于第一设定时间时，判断天平平衡。采用直线之间的夹角判断天平平衡，扩展了判断方法，提高平衡判断的准确度。断的准确度。断的准确度。

【技术实现步骤摘要】
一种用于评判调试托盘天平平衡的智能考评方法和系统


[0001]本专利技术涉及智能考评
，尤其是涉及一种用于评判调试托盘天平平衡的智能考评方法和系统。

技术介绍

[0002]目前，托盘天平的平衡判断方法，是看顶部指针是否指在刻度中间，这在天平近距离使用时是可行的，但如果需要从远处判断天平是否平衡，如在调试天平平衡的实验考核中，在天平顶部与正面设置摄像头进行拍摄，但在摄像画面中，指针很细很难被准确检测出，从而难以准确判断；前视摄像头可以根据识别两托盘的高度来判断，但是误差较大；即便可以判断天平平衡，但是在实际使用中，托盘在小幅度左右摆动相同时老师也会认为平衡，且如果学生还在调节中只看天平是平衡的并不能认为是平衡，实际情况复杂多变，而且天平位置不同，因摄像引起直线的畸变也不一样，使摄像头中看到的平衡状态也不相同。
[0003]因此，如何评判调试托盘天平是否平衡，是目前亟待解决的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种用于评判调试托盘天平平衡的智能考评方法和系统，建立目标检测模型和关键点检测模型，采用天平上一条平行于平台的第一直线和与托盘平衡相关的第二直线之间的夹角来进行平衡与否的判断，再结合摄像时前部视角画面中出现的畸变和顶部视角中判断的天平放置角度，修正平衡角，在实时调试时用关键点检测模型获取前部视角画面中和顶部视角画面中关键点，从顶部视角画面关键点获取顶部天平两托盘的位置，从前部视角画面中关键点获取天平的第一直线与第二直线，计算第一直线与第二直线的实时夹角，计算实时夹角与修正后平衡角的差值，将差值与非平衡阈值进行比较，剔除非平衡状态，在差值或多个差值的均值小于平衡阈值且持续时间大于等于第一设定时间时，判断天平平衡，提高天平是否平衡的判断准确率。
[0005]第一方面，本专利技术的上述专利技术目的通过以下技术方案得以实现：一种托盘天平平衡判断方法，包括在天平平衡状态，找出平行于地面的第一直线，在两个托盘上的同一位置进行连线，获得第二直线，计算第一直线与第二直线之间的第一夹角，在第一夹角小于第一设定值且持续时间大于第一阈值时间时，判断天平处于平衡状态，否则天平处于非平衡状态。
[0006]本专利技术进一步设置为：以天平底座上两个洞口的中心点的连线作为第一直线，以两个托盘支座底部的中心点连线作为第二直线。
[0007]第二方面，本专利技术的上述专利技术目的通过以下技术方案得以实现：一种用于评判调试托盘天平平衡的智能考评方法，包括建立目标检测模型和关键点检测模型，对调试过程摄像，根据摄像图像中前部视角画面和顶部视角画面的天平位置进行图像畸变修正，获得天平修正后的平衡角，获取调试过程中天平第一直线与第二直线的实时夹角，计算实时夹角与修正后平衡角的差值，将差值与非平衡阈值进行比较，剔除非
平衡状态时的数据，计算收集的数据的均值，将均值与平衡阈值进行比较，在均值小于平衡阈值且持续时间大于等于第一设定时间时，判断天平平衡。
[0008]本专利技术进一步设置为：对图像画面中与调平过程相关的目标进行标注，构建目标训练集和验证集，将目标训练集输入深度学习目标检测网络进行训练，得到训练好的目标检测网络，用验证集验证后，获得目标检测模型；对图像画面中的关键点进行标注，以关键点构成用于检测天平的第一直线与第二直线，判断天平是否平衡，构建目标训练集和验证集，将目标训练集输入深度学习关键点检测网络进行训练，得到训练好的关键点检测网络，用验证集验证后，获得关键点检测模型。
[0009]本专利技术进一步设置为：采用关键点检测模型提取天平的关键点，建立天平的第一直线和第二直线，根据前部视角画面中托盘天平距离画面中心的位置和顶部视角托盘天平摆放的与桌面倾斜角度，对天平在平衡状态时因摄像头引起的畸变和摆放倾斜综合影响下的夹角进行修正，获得修正后的平衡角。
[0010]本专利技术进一步设置为：计算第一直线与第二直线的实时夹角，获取天平中心点位于图像画面中的位置，计算前部视角画面天平中心距离图像画面中心的距离和顶视画面天平与桌面底部的摆放角度，取修正后的平衡角与距离和摆放角度都成正相关关系，获得修正后的平衡角。
[0011]本专利技术进一步设置为：第一直线的中点间坐标为(x,y)，前部视角画面中天平中心距离图像画面中心距离d＝x
‑
w/2，顶部视角天平两托盘中心连线和桌面底部夹角为Q，修正后的平衡∠B＝(d/(w/2))
×
M+a
×
Q,其中，w表示画面宽度，M表示天平位于画面最边缘位置时的畸变夹角,a表示摆放角度对平衡角的影响系数。
[0012]本专利技术进一步设置为：计算过程包括如下步骤：S1、开始；S2、未调试前，天平处于平衡状态时，采用目标检测模型，对视频图像中的静止图像进行目标检测，获取天平图像，采用关键点检测模型，检测天平上的关键点，提取关键点坐标；S3、以天平底座上的关键点连线作为第一直线，第一直线平行于放置天平的平台表面，作为天平平衡时基准线，以天平两个托盘支座上关键点连线作为第二直线，作为天平是否平衡的测试线；S4、计算因摄像引起的画面中天平位置产生的第一直线与第二直线之间的畸变夹角，作为修正后的平衡角；S5、定义数据队列、平衡阈值、非平衡阈值和第一设定时间，数据队列用于保存实时角度与修改后平衡角的差值，S6、获取调试过程视频流；S7、采用目标检测模型，对视频流中的当前帧进行目标检测，检测调试过程中目标的位置、状态信息；S8、采用关键点检测模型，检测当前帧中的关键点，提取关键点坐标，获取天平的第一直线与第二直线，计算第一直线与第二直线之间的实时夹角；S9、计算实时夹角与修正后的平衡角的差值；S10、判断差值的绝对值是否小于等于不平衡阈值，若否，清空数据队列，若是，进
入下一步；S11、判断数据队列中的数据是否已满，若是，进入下一步，若否，将新数据加入数据队列；S12、剔除最早存入的数据，将新数据加入数据队列；S13、采用目标检测模型，检测当前帧中的调试手与平衡螺母的位置关系，判断调试是否结束，若是，进入下一步，若否，清零持续时间记录；S14、判断数据队列的数据量是否达到设定数量，若是，进入下一步，若否，转S8；S15、计算数据队列中所有数据的平均值；S16、判断平均值的绝对值是否小于等于平衡阈值，若是，进入下一步，若否，清零持续时间记录；S17、记录持续时间；S18、判断持续时间是否小于第一设定时间，若是，转S8,若否，进入下一步；S19、判断天平调试平衡；S20、结束。
[0013]第三方面，本专利技术的上述专利技术目的通过以下技术方案得以实现：一种用于评判调试托盘天平平衡的智能考评系统，包括摄像装置和计算装置，摄像装置用于对调试天平的过程进行摄像，计算装置用于根据摄像图像，采用本申请所述方法，计算调试后天平是否平衡。
[0014]第四方面，本专利技术的上述专利技术目的通过以下技术方案得以实现：一种用于评判调试托盘天平平衡的智能考评终端，其特征在于：包括存储器、处理器、以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种托盘天平平衡判断方法，其特征在于：包括在天平平衡状态，找出平行于地面的第一直线，在两个托盘上的同一位置进行连线，获得第二直线，计算第一直线与第二直线之间的第一夹角，在第一夹角小于第一设定值且持续时间大于第一阈值时间时，判断天平处于平衡状态，否则天平处于非平衡状态。2.根据权利要求1所述托盘天平平衡判断方法，其特征在于：以天平底座上两个洞口的中心点的连线作为第一直线，以两个托盘支座底部的中心点连线作为第二直线。3.一种用于评判调试托盘天平平衡的智能考评方法，其特征在于：包括建立目标检测模型和关键点检测模型，对调试过程摄像，根据摄像图像中前部视角画面和顶部视角画面的天平位置进行图像畸变修正，获得天平修正后的平衡角，获取调试过程中天平第一直线与第二直线的实时夹角，计算实时夹角与修正后平衡角的差值，将差值与非平衡阈值进行比较，剔除非平衡状态时的数据，计算收集的数据的均值，将均值与平衡阈值进行比较，在均值小于平衡阈值且持续时间大于等于第一设定时间时，判断天平平衡。4.根据权利要求3所述用于评判调试托盘天平平衡的智能考评方法，其特征在于：对图像画面中与调平过程相关的目标进行标注，构建目标训练集和验证集，将目标训练集输入深度学习目标检测网络进行训练，得到训练好的目标检测网络，用验证集验证后，获得目标检测模型；对图像画面中的关键点进行标注，以关键点构成用于检测天平的第一直线与第二直线，判断天平是否平衡，构建目标训练集和验证集，将目标训练集输入深度学习关键点检测网络进行训练，得到训练好的关键点检测网络，用验证集验证后，获得关键点检测模型。5.根据权利要求3所述用于评判调试托盘天平平衡的智能考评方法，其特征在于：采用关键点检测模型提取天平的关键点，建立天平的第一直线和第二直线，根据前部视角画面中托盘天平距离画面中心的位置和顶部视角托盘天平摆放的与桌面倾斜角度，对天平在平衡状态时因摄像头引起的畸变和摆放倾斜综合影响下的夹角进行修正，获得修正后的平衡角。6.根据权利要求5所述用于评判调试托盘天平平衡的智能考评方法，其特征在于：计算第一直线与第二直线的实时夹角，获取天平中心点位于图像画面中的位置，计算前部视角画面天平中心距离图像画面中心的距离和顶视画面天平与桌面底部的摆放角度，取修正后的平衡角与距离和摆放角度都成正相关关系，获得修正后的平衡角。7.根据权利要求6所述用于评判调试托盘天平平衡的智能考评方法，其特征在于：第一直线的中点间坐标为（x,y），前部视角画面中天平中心距离图像画面中心距离d=x
‑
w/2，顶部视角天平两托盘中心连线和桌面底部夹角为Q，修正后的平衡∠B = （d/(w/2)）
×
M +...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘利非，李丽，李静，
申请(专利权)人：上海锡鼎智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：