本发明专利技术公开了一种实验电路的电流流向判断方法，包括：获取电路实验图片；对电路实验图片进行目标检测和图像分割，得到实验器件、接线柱和导线识别结果；基于实验器件、接线柱和导线的识别结果构建电路结构图；对电路结构图进行拓扑排序，并判断电路连接是否正确，得到电流流向判断结果。本方案能够直接给出电路实验的评判结果，通过更加精细地对电路实验操作进行判断，能够提高电路实验的安全性，减少电路发生短路或断路的情况。路发生短路或断路的情况。路发生短路或断路的情况。
【技术实现步骤摘要】
一种实验电路的电流流向判断方法和装置
[0001]本专利技术涉及计算机视觉
，具体涉及一种实验电路的电流流向判断方法、装置、计算设备及存储介质。
技术介绍
[0002]物理电路实验判断电流方向一般是人工根据正负极接线柱的连接判断电路中的电流方向，且无法直接判断电流表、电压表、滑动变阻器等实验器件是否连接正确、是否会导致电路短路或断路的情况。
[0003]在实验智能测评系统中，无法直接给出电路是否连接正确的判断结果，通常是仅仅对实验图片进行目标检测后，根据目标检测结果人工判断电路连接是否正确，效率较低，无法满足大批量的在线实验测评考试场景。
[0004]因此，需要提供一种电流流向判断方法，能够更加精细地对电路实验操作进行判断，有助于提高电学实验的安全性，以解决现有技术中存在的问题。
技术实现思路
[0005]本专利技术提出一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种实验电路的电流流向判断方法，通过对电路实验图片进行目标检测得到实验器件、接线柱和导线的识别结果，并根据各个器件之间的识别结果在数据结构中直观的表示各个器件之间的连接关系，最后运用拓扑排序方法判断电流方向以及判断电路连接是否正确，能够有效提高物理电学实验的安全性，及时发现电路可能出现断路或电路的情况。
[0006]根据本专利技术的第一方面，提供一种实验电路的电流流向判断方法，首先，获取电路实验图片。然后，对电路实验图片进行目标检测和图像分割，得到实验器件、接线柱和导线识别结果。接着，基于实验器件、接线柱和导线的识别结果构建电路结构图。最后，对电路结构图进行拓扑排序，并判断电路连接是否正确，得到电流流向判断结果。
[0007]通过采用上述方案，能够对电路实验中的电流流向进行判断，从而判断电路连接的正确性，能够直接给出电路实验的测评结果，无需进一步进行人工判断。
[0008]可选地，在上述方法中，可以通过设置于实验操作台上方的摄像头采集电路实验视频；从电路实验视频中抽取包含实验器件和导线的电路实验图片。
[0009]可选地，在上述方法中，将电路实验图片输入训练好的第一目标检测模型中进行检测，得到实验器件的检测框；将包含实验器件检测框的电路实验图片输入训练好的第二目标检测模型中进行检测，得到接线柱的检测框；将电路实验图片输入训练好的实例分割模型中进行图像分割，得到导线分割结果。
[0010]可选地，在上述方法中，第一目标检测模型和第二目标检测模型为Faster
‑
RCNN、YOLO、SSD、Cornernet中任意一种，实例分割模型为mask RCNN、cascade RCNN中任意一种。
[0011]通过对实验器件、接线柱、导线的位置关系进行识别能够为后续的电路结构图的构建提供数据依据，提高电路结构图构建的可靠性。
[0012]可选地，在上述方法中，根据实验器件接线柱的检测结果确定实验器件之间通过导线连接的极性；以每个实验器件的名称和极性为节点，以导线为边，构建电路结构图。
[0013]可选地，在上述方法中，可以根据电路结构图统计每个实验器件的入度，将入度为0的实验器件加入集合；从集合中删除一个入度为0的节点，将访问的节点数加一，并将节点的所有相邻节点的入度减一，如果相邻节点的入度减小到0，则将该节点加入集合；重复上述步骤，直到集合为空，得到电流流向判断结果。
[0014]可选地，在上述方法中，判断当前节点的正极是否与相邻节点的负极连接，如果是，则判断正负极连接正确，否则判断电路连接错误；如果访问的节点数小于图中的节点数，则判断电路结构图无法进行拓扑排序，电路连接错误。
[0015]在拓扑排序过程中能够判断电路连接是否正确，能够更加精细地对电路实验操作进行判断。
[0016]根据本专利技术的第二方面，提供了一种实验电路的电流流向判断装置，包括：获取模块、检测模块、构建模块和判断模块。
[0017]其中，获取模块，用于获取电路实验图片。检测模块，用于对电路实验图片进行目标检测和图像分割，得到实验器件、接线柱和导线识别结果。构建模块，用于基于实验器件、接线柱和导线的识别结果构建电路结构图。判断模块，用于对电路结构图进行拓扑排序，并判断电路连接是否正确，得到电流流向判断结果。
[0018]根据本专利技术的第三方面，提供一种计算设备，包括：至少一个处理器；和存储有程序指令的存储器，其中，程序指令被配置为适于由至少一个处理器执行，程序指令包括用于执行上述实验电路的电流流向判断方法的指令。
[0019]根据本专利技术的第四方面，提供一种存储有程序指令的可读存储介质，当程序指令被计算设备读取并执行时，使得计算设备执行上述的实验电路的电流流向判断方法。
[0020]根据本专利技术的方案，通过对实验器件、接线柱和导线的识别结果构建电路结构图，并根据电路结构图中的器件连接关系和连接极性进行拓扑排序，得到电流流向判断结果，并且可以在拓扑排序过程中判断电路连接是否正确，能够直接给出实验电路的评判结果，无需人工进一步进行判断。因此本方案通过更加精细地对电路实验操作进行判断，能够提高电路实验的安全性，减少电路发生短路或断路的情况。
[0021]上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本专利技术的具体实施方式。
附图说明
[0022]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：图1示出了根据本专利技术一个实施例的计算设备100的结构框图；图2示出了根据本专利技术一个实施例的实验电路的电流流向判断方法200的流程示意图；图3示出了根据本专利技术一个实施例的电路实验示意图；
图4示出了根据本专利技术一个实施例的目标检测和图像分割结果示意图；图5示出了根据本专利技术一个实施例的电路结构示意图；图6示出了根据本专利技术一个实施例的实验电路的电流流向判断装置600的结构示意图。
具体实施方式
[0023]下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0024]现有的基于计算机视觉的电路实验检测方法，一般只能对电路实验中的实验器件的位置和类别、导线的位置以及器件之间的连接关系进行检测，不能直接判断实验电路中的电流流向，难以对电学实验给出完成的测评结果。
[0025]为了对实验电路中的电流流向进行实时判断，得到完整的电路实验测评结果，本方案提供了一种实验电路的电流流向判断方法，基于已有的目标检测和图像分割算法对实验电路中的各个实验器件、接线柱和导线本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种实验电路的电流流向判断方法，其特征在于，包括：获取电路实验图片；对所述电路实验图片进行目标检测和图像分割，得到实验器件、接线柱和导线识别结果；基于所述实验器件、接线柱和导线的识别结果构建电路结构图；对所述电路结构图进行拓扑排序，并判断电路连接是否正确，得到电流流向判断结果。2.根据权利要求1所述的电流流向判断方法，其特征在于，所述获取电路实验图片的步骤包括：通过设置于实验操作台上方的摄像头采集电路实验视频；从电路实验视频中抽取包含实验器件和导线的电路实验图片。3.根据权利要求1所述的电流流向判断方法，其特征在于，所述对所述电路实验图片进行目标检测和图像分割，得到实验器件、接线柱和导线的识别结果的步骤包括：将所述电路实验图片输入训练好的第一目标检测模型中进行检测，得到实验器件的检测框；将包含实验器件检测框的电路实验图片输入训练好的第二目标检测模型中进行检测，得到接线柱的检测框；将所述电路实验图片输入训练好的实例分割模型中进行图像分割，得到导线分割结果。4.根据权利要求3所述的电流流向判断方法，其特征在于，所述第一目标检测模型和第二目标检测模型为Faster
‑
RCNN、YOLO、SSD、Cornernet中任意一种，所述实例分割模型为mask RCNN、cascade RCNN中任意一种。5.根据权利要求1所述的电流流向判断方法，其特征在于，所述基于所述实验器件、接线柱和导线的识别结果构建电路结构图的步骤包括：根据实验器件接线柱的检测结果确定实验器件之间通过导线连接的极性；以每个实验器件的名称和极性为节点，以导线为边，构建电路结构图。6.根据权利要求1所述的电流流向判断方法，其特征在于，所述对所述电路结构图...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘凯，徐娟，王庆峰，
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：
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