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专利号: 2020101693351
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 教育;密码术;显示;广告;印鉴
更新日期:2024-04-29
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于机器视觉和增强现实的书法教学机,其特征在于,包括:系统主机、机器书写平台、机器书写手臂、第一视觉模块、人工书写平台、增强现实眼镜、第二视觉模块、显示器、第一毛笔和第二毛笔;在所述第一毛笔上设置有第一位姿传感器,在所述第二毛笔上设置有第二位姿传感器;

所述系统主机与所述机器书写手臂、所述第一视觉模块、所述增强现实眼镜、所述第二视觉模块、所述显示器、所述第一位姿传感器和所述第二位姿传感器通讯连接;

所述机器书写手臂和所述第一视觉模块均位于所述机器书写平台上,所述机器书写手臂夹持所述第一毛笔;所述第二视觉模块位于所述人工书写平台上;

所述机器书写平台为供所述机器书写手臂夹持所述第一毛笔书写的平台;所述人工书写平台为供用户手持所述第二毛笔书写的平台;所述第一视觉模块用于拍摄所述机器书写平台上的机器书写结果;所述第二视觉模块用于拍摄所述人工书写平台上的书写结果;

所述系统主机用于根据所述第一视觉模块和所述第一位姿传感器获取的数据对书写控制参数进行调整,还用于利用调整后的书写控制参数控制所述机器书写手臂进行书写,还用于根据所述第二视觉模块和所述第二位姿传感器获取的数据将所述人工书写平台上的人工书写动作以及人工书写结果与标准动作以及标准结果进行比对,还用于根据调整完毕的书写控制参数生成利用所述第一毛笔书写各个字的书写教学动画;所述显示器用于显示书写教学动画;所述增强现实眼镜用于在所述人工书写平台上展示书写教学动画;

所述增强现实眼镜上设置有双目视觉摄像头;所述人工书写平台包括书写教学动画展示区域和人工书写区域;所述双目视觉摄像头用于识别所述书写教学动画展示区域和所述人工书写区域并记录第二毛笔的运动轨迹;

所述双目视觉摄像头与所述系统主机通讯连接;所述系统主机用于根据所述第二毛笔的运动轨迹将人工书写动作与标准动作进行比对;

所述第二毛笔笔杆的顶端和底端均标注有视觉标定标识;所述视觉标定标识用于供所述双目视觉摄像头跟踪所述第二毛笔的运动轨迹;同一轴段纵向视觉标定标识的数量为多个,多个纵向视觉标定标识沿第二毛笔笔杆的周向均匀分布。

2.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉和增强现实的书法教学机,其特征在于,所述书写教学动画展示区域和所述人工书写区域上均设置有至少三个定位点;所述双目视觉摄像头通过识别所述定位点确定所述书写教学动画展示区域和所述人工书写区域。

3.根据权利要求1所述的基于机器视觉和增强现实的书法教学机,其特征在于,所述第二毛笔上设置有马达;所述马达与所述系统主机连接;所述系统主机还用于在所述人工书写动作偏离所述标准动作的程度超过预设阈值时控制所述马达振动。

4.根据权利要求1所述的基于机器视觉和增强现实的书法教学机,其特征在于,所述系统主机还与远程终端无线通讯连接;所述系统主机用于将书写教学动画发送至所述远程终端显示。

5.根据权利要求1所述的基于机器视觉和增强现实的书法教学机,其特征在于,所述增强现实眼镜上安装有控制按钮;所述控制按钮与所述系统主机连接;所述控制按钮用于向所述系统主机发送控制指令,从而实现对所述增强现实眼镜所展示的书法教学动画进行播放控制。

6.根据权利要求1所述的基于机器视觉和增强现实的书法教学机,其特征在于,所述第一毛笔和所述第二毛笔的形状、尺寸和重量相同。

7.根据权利要求1所述的基于机器视觉和增强现实的书法教学机,其特征在于,所述机器书写手臂为五轴机械手臂。

8.根据权利要求1所述的基于机器视觉和增强现实的书法教学机,其特征在于,所述第一位姿传感器和所述第二位姿传感器均包括陀螺仪和运动传感器。