[发明专利]基于机器学习的显微全无线互动教学传输及辅助上课系统

说明书

本发明公开了一种基于机器学习的显微全无线互动教学传输及辅助上课系统，采用一种基于人工智能的方式，利用机器学习的原理，让教师在上课之前训练计算机，让其具有自动识别和分类的功能。这样学生在上传好每一幅显微镜图像的同时，教学终端系统自动为其打分，并反馈给学生,学生移动终端则会出现该次上传作业的分数，便于其及时修正；教师可以将所有学生的课堂作业保存并生成一份报告，以记录该次课程的结果，便于统计。

技术领域

本发明涉及显微教学互动领域，尤其是涉及一种基于机器学习的显微全无线互动教学传输及辅助上课系统。

背景技术

显微数码互动教学系统随着无线技术的发展和显微成像技术的成熟而逐步发展。之前的无线互动系统利用无线路由系统，USB有线相机和平板电脑等硬件实现半无线互联，即无线路由系统与平板电脑无线连接，平板电脑与USB相机有线连接。由于光学成像的需要，显微镜光学系统与USB相机必须通过硬件接口连接，图像才能由显微镜进入到相机的感光芯片进而数码成像。所以平板电脑与显微镜成像系统之间必须通过USB线连接，而无法自由移动。同时由于USB相机的驱动问题，不是所有操作系统的平板都能使用。正是这些局限性，促成全无线的显微数码互动教学系统的出现。全无线系统的概念是指学生终端设备与相机之间无线连接，相机与路由器之间无线连接，实现便携式显微镜无线互动教室，取消了配套的平板电脑，改用学生自带的跨平台移动终端设备如智能手机、平板电脑等，兼容安卓(Android)，苹果(IOS)，微软(Windows)。这种显微镜数码全无线教学系统降低了数码教室的成本，减少了教室维护成本，外观上更整洁，教学方式上更灵活。

由于数码显微镜的出现和无线互联技术的发展，数码显微镜无线网络教学目前得到了前所未有的发展。教师可以通过网络访问网络中每一台数码显微镜，实时监控和获取显微镜下图像，以便直接指导每一个学生的实验过程。学生可以通过无线终端设备接入同一网络，打开并访问各自的显微镜，在数码终端上实时观察显微镜下标本的状态，并随时拍照保存标本的图像，以便于后续处理或者上交作业。该技术的出现大大方便了教师的上课教学，教师通过数码化的方式，将教学内容以电子图片或影像的方式教授给学生，提高了上课的效率。学生也实现利用数码终端直接访问显微镜，数字化拍照，标注。学生不用再在纸上手画图像添加标注，上交作业。此项发明技术的出现既方便教师的授课，也方便了学生的学习和作业上交，从而得到了广泛地应用。

目前市场上的显微数码教学系统需要教师对于学生上传的作业进行打分，并且反馈给学生。但在课堂学生比较多的情况下，教师无法在规定时间内完成打分，这样不利于学生及时知道自己的结果和成绩。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于机器学习的显微全无线互动教学传输及辅助上课系统，使教师能够在课堂学生比较多的情况下，在规定时间内及时完成打分，有利于学生及时知道自己的结果和成绩。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种基于机器学习的显微全无线互动教学传输及辅助上课系统，包括教学终端、教学用数码显微镜、无线路由系统、多个学生用数码显微镜和相对应的学生移动终端，

所述的教学终端设置有独立运作的图像传输中心和课堂互动中心两个模块，图像传输中心通过无线路由系统将教学终端和所有学生数码显微镜连接，访问并实时监控镜下图像，课堂互动中心通过无线路由系统将教学终端和每一台学生移动终端连接，实现屏幕广播、互动聊天和接收作业及下发报告；

所述的课堂互动中心设置有智能分析处理单元，使用Hu矩特征，形态学特征和梯度直方图三部分特征组成显微镜图像特征定量表征每一幅图像。教师终端上传标准图像和非标准图像用于训练。对于每一幅显微镜图像生成一组上述的三位综合特征，将这些三位综合特征和所对应的图像标记输入至训练器，训练器采用随机森林模型对每一幅显微镜图像特征进行训练，并输出最终训练模型。由最终训练模型对学生上传的作业进行智能分析并对每一幅学生输入的显微镜图像进行自动打分，打分的原则按该幅显微镜图像接近于标准图像到远离标准图像分数由高到低；