一种基于机器视觉的座台式点读机及相关系统装置与方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种点读机，特别是一种基于机器视觉的座台式点读机、相关系统装置及游戏方法。
【背景技术】
[0002]目前数码电子产品越来越多地进入了学童及幼儿教育领域，主流的产品包括电子学习玩具、电子发声字典、早教机、学习机、点读机及点读笔等，这些产品实质上是一种对学习有辅助作用的电子教育器材。
[0003]为令学童及幼儿对学习产生兴趣，并能有效开拓其读、写、听的能力，这种辅助电子教育器材的其中一个功能重点是互动学习功能，要产生互动功能，必须有方便的输入装置。早期的产品大多采用键盘式输入(例如电子字典)，但键盘输入有时并不方便，于是后来便有了基于电磁感应的电子点读机产品问世，实现了点哪里读哪里的形象化点读操作功倉泛。
[0004]但这种点读操作的前提是必须事先将有关课本读物数字化，并且在使用时要将点读课本放置在点读机的指定位置上，然后再输入所述点读课本的编码信息及页码信息，这样点读机才能和课本同步，并进行正确的点读操作。如果课本没有被数字化，或课本放置的位置不准确，或使用时没有输入课本的相关信息，都会导致点读机无法工作。
[0005]为了解决上述问题，市面上又出现了一种基于二维浅码识别的点读笔产品。这种产品无需对课本定位，也无需输入页码信息，基本上可以实现点哪里读哪里的人性化操作。但这个产品需要事先将课本读物数字化，并且还要将二维浅码(或称二维隐码)事先印刷在课本的文字和图案之中才能使用，亦即是说目前一般的课本及读物都不能在这个系统上使用，必须另行购买一套专用的印有二维浅码的课本读物才行，这就大大限制了产品的普及化应用。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题在于，针对市场上现有产品的技术不足，提供一种不依赖传统键盘输入、电磁感应输入及二维隐码输入的，基于机器视觉的座台式点读机及相关系统装置与方法。
[0007]为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种基于机器视觉的座台式点读机，包括座台支架、数字视频采集单元、光学图像识别单元、点读位置视觉检测单元、点读控制视觉检测单元、数字语音单元及处理器，所述点读机通过所述采集单元获取当前书本读物的光学图像，并从所述光学图像中识别出已知的文字或图像信息，然后输出相关的语音信息，从而实现基于机器视觉识别的点读机功能。
[0008]其中，所述数字视频采集单元包括面向桌面书本读物的第一数字摄像头，所述摄像头设置于所述支架之上，令摄像头与桌面之间形成一个点读操作空间，并于所述空间内实现对用户水平移动手势的视觉检测。
[0009]其中，所述光学图像识别单元包括光学字符识别单元、文字段落起始位置识别单元、文字段落结束位置识别单元，可辨识包含在所述光学图像中的文字及段落信息 '及
[0010]所述点读控制视觉检测单元包括水平移动手势视觉检测单元，并且所述视觉检测单元包括字/词阅读手势识别单元、单段阅读手势识别单元、多段阅读手势识别单元、整页阅读手势识别单元、停止阅读手势识别单元、原音阅读手势识别单元、译音阅读手势识别单元中的一个或多个组合。
[0011]其中，还包括面向用户的显示屏，所述显示屏可显示来自所述第一摄像头的实时视频信息，或显示与所述读物相关的虚拟或增强的文字、图像或视频信息。
[0012]其中，还包括第二数字摄像头、垂直移动手势视觉检测单元及虚拟按键识别单元，所述点读机通过所述第一摄像头检测用户手指于虚拟键盘上的水平位置信息，并通过所述第二摄像头检测用户手指于所述虚拟键盘上的垂直点击状态，从而实现虚拟按键信息输入功能。
[0013]其中，还包括点读笔、笔尖按键、信号发射单元及信号接收单元，当所述点读笔笔尖按键被触发时，可通过所述信号发射单元向所述点读机发送状态触发信号，所述点读机可通过所述信号接收单元接收所述触发信号，并将接收到所述触发信号时所述点读笔笔尖的位置作为点读位置，从而实现所述点读位置视觉检测功能。
[0014]其中，所述数字视频采集单元、光学图像识别单元、点读位置视觉检测单元、点读控制视觉检测单元、数字语音单元、水平移动手势视觉检测单元、处理器及显示屏均设置于智能手机或平板电脑之内，为所述智能手机或平板电脑通过软硬件结合方式构成的特定功能模块或组件。
[0015]其中，所述座台式支架包括各种动植物、宠物及人形造型设计，具有传统儿童玩具的外观结构。
[0016]其中，还包括电子点读文件存储单元及电子文件比较单元，可将所述第一摄像头获取的当前读物的文字图像信息，与预先存放在电子点读文件存储单元中现有的电子点读文件中的文字图像信息相比较，如果两者相关，则将所述现有的电子点读文件中的发音文件、图像文件、音乐文件、视频文件及互动位置信息文件作为当前点读操作的依据；或
[0017]所述点读机还包括互联网接入装置，可从互联网中搜寻、使用或下载现有的与所述第一摄像头获取的当前读物的文字图像信息相关的电子点读文件，并将所述电子点读文件中的发音文件、图像文件、音乐文件、视频文件及互动位置信息文件作为当前点读操作的依据。
[0018]本发明实施例还提供一种与手机(包括智能手机及平板电脑)配合使用并实现所述基于机器视觉的点读机功能的点读机支架系统装置，包括底座、固定支架及反射镜，所述固定支架包括手机支架及反射镜支架，可以将所述反射镜固定于所述手机的后方。
[0019]其中，所述手机显示屏与桌面呈90°?150°夹角，所述反射镜与桌面呈45°?90°夹角，由此令所述手机的摄像头通过所述反射镜聚焦于桌面的书本读物之上。
[0020]其中，所述手机支架包括活动支架，可令所述手机左右移动，从而令所述手机的摄像头与所述书本读物位置对齐；或
[0021]所述系统装置包括多组反射镜，并且所述摄像头通过所述多组反射镜聚焦于所述书本读物之上。
[0022]其中，所述反射镜为可扩展手机摄像头视角范围的凸面镜。
[0023]本发明实施例还提供一种于所述基于机器视觉的座台式点读机上实现增强现实游戏功能的方法，包括以下步骤:
[0024]将包含有游戏角色图案的卡片或模型置于点读操作空间之内；
[0025]在显示屏中显示所述卡片或模型的实时静态影像；
[0026]对所述卡片或模型中的角色进行视觉识别，生成与之相关的虚拟角色动态影像，并将所述动态影像取代所述静态影像于所述显示屏中显示或播放；
[0027]将手放进所述点读操作空间之内；
[0028]捕捉所述手于所述点读操作空间内之实时手部动态影像；
[0029]将所述手部动态影像中除手之外的背景影像过滤掉，或根据所述手部动态影像生成位置相关的虚拟手部动态影像；
[0030]将所述手部动态影像与所述虚拟角色动态影像相叠加，并将叠加后的动态影像于所述显示屏中显示或播放；
[0031]根据所述叠加后的动态影像中所述手与所述角色之间的位置及时间关系，令所述角色影像跟随所述手部影像实施影像互动。
[0032]本发明具有的有益效果在于它提供了提供一种不依赖传统键盘输入、电磁感应输入及二维隐码输入的，基于机器视觉的座台式点读机装置、点读机支架系统及实现增强现实游戏的方法，其为学童和幼儿教育提供一个全新及简易、有益的选择及操作体验。
【附图说明】
[0033]图1是本发明实施例基于机器视觉的座台式点读机的外观结构侧面示意图；
[0034]图2是本发明实施例基于机器视觉的座台式点读机的外观结构正面示意图；
[0035]图3是本发明实施例基于机器视觉的座台式点读机的功能结构方框图；
[0036]图4是本发明实施例基于机器视觉的座台式点读机的又一功能结构方框图；
[0037]图5是本发明实施例基于机器视觉的座台式点读机的又一功能结构方框图；
[0038]图6是本发明实施例基于机器视觉的座台式点读机的又一功能结构方框图；
[0039]图7是本发明实施例基于机器视觉的座