[发明专利]一种英语语言教学系统及教学应用方法

摘要

本发明属于英语教学技术领域，公开了一种英语语言教学系统及教学应用方法，所述英语语言教学系统包括：图像采集模块、音频采集模块、中央控制模块、在线对话模块、英语游戏模块、英语测试模块、显示模块、声音处理模块。本发明通过声音处理模块可以消除发音录入时产生的杂音，更加清晰的展示发音效果，提高发音标准性训练；同时通过在线对话模块可以实现学生进行一对一英语对话，大大提高英语学习效率。

主权项

1.一种英语语言教学系统，其特征在于，所述英语语言教学系统包括：图像采集模块、音频采集模块、中央控制模块、在线对话模块、英语游戏模块、英语测试模块、显示模块、声音处理模块；图像采集模块，与中央控制模块连接，用于通过摄像头采集教学视频图像；所述图像采集模块进行矩形分割算法具体方法如下：步骤一，图像发送端首先获得屏幕的分辨率，得到列扫描的范围0～C和行扫描的范围0～R；步骤二，发送端将当前帧图像保存区的数据保存到前一帧图像缓冲区；截获当前的屏幕位图数据并保存在当前帧图像缓冲区；步骤三，发送端首先初始化变化矩形区域左上角坐标和右下角坐标为(0，0)，下次扫描起点坐标为(0，0)，行无变化标识为true，更新列扫描的范围和行扫描的范围；步骤四，判断是否在行扫描范围内，不在，跳转到步骤十；步骤五，判断是否在列扫描范围内，不在，跳转到步骤八；在列扫描范围内采用隔列直接比较法对当前采样点进行检测；值不同，首先将行无变化标识设置为false，然后判断是否是检测到的第一个变化采样点，是将采样点坐标作为变化矩形区域的左上角坐标，不是第一个变化采样点，将矩形右下角的坐标和该点的坐标比较并取最大值作为新的矩形右下角坐标，再判断该采样点是否是本行第一个变化采样点，是就将该采样点的纵坐标同矩形左上角的纵坐标进行比较并取最小值更新变化矩形区域的左上角坐标；值相同，需要判断行无变化标识是否为false，如果是false，记录坐标作为下次扫描的起点，检测到是最后一列采样点，将最后一列采样点坐标作为下次扫描的起点，跳转到步骤七；步骤六，把列坐标右移N列，跳转到步骤五检测下一个采样点；步骤七，本行检测完毕，将本行的下次扫描起点坐标与上一行记录的下次扫描起点坐标比较，并取最大值作为新的下次扫描起点坐标，行号加1，跳转到步骤四从下一行从头开始从左到右检测；步骤八，判断行无变化标识是否为true且变化矩形区域左上角坐标不为(0，0)，不是true，行号加1，跳转到步骤四；是true，则表明整行无不同像素点，得到了一个变化的矩形区域块；得到的变化矩形区域块左上角纵坐标向左移动N列，右下角纵坐标向右移动N列以包含图像边界信息；步骤九，记录检测出的变化矩形区域坐标和相对应的下次扫描起点坐标，判断当前列扫描的范围是否0～C且行扫描的范围是否0～R，是，设置标识表明当前检测出的变化矩形区域标识是第一次检测出的，然后行号加1跳转到步骤四从下一行开始检测下一个变化的矩形区域块；直到检测超出行扫描的范围；步骤十，本次检测完毕后，对本次检测中所有的下次扫描起点进行处理，计算出下次扫描范围的集合；首先检查本次检测出的第一个下次扫描起点的纵坐标是否比最后一列采样点的纵坐标小，不是，该区域检测完成，检测下一个下次扫描起点的纵坐标；是，以第一次检测出的变化矩形区域左上角的横坐标为横坐标，以当前变化矩形区域相关的下次扫描起点坐标的纵坐标为纵坐标，生成一个下次扫描范围的左上角坐标；以第一次检测出的变化矩形区域右下角的横坐标为横坐标，以屏幕的最大列数C为纵坐标生成一个下次扫描范围的右下角坐标；接着处理第二个下次扫描起点，直到本次检测中所有的下次扫描起点都被处理为止；步骤十一，检测下次扫描范围集合中所有的扫描区域，首先基于下次扫描范围集合中第一个扫描区域的宽度和高度，生成行扫描和列扫描的范围，重复步骤三到步骤十检测第一个扫描区域中变化的矩形区域块，接着处理第二个扫描区域，直到下次扫描范围集合中所有的扫描区域都被检测为止；步骤十二，重复步骤十到步骤十一，得到下一次扫描范围的变化矩形区域块，直到所有的下次扫描起点的纵坐标大于或等于最后一列采样点的纵坐标，整个屏幕检测完毕；步骤十三，得到了所有该帧图像相对于前一帧图像变化的面积最小的不重叠矩形区域的集合，检查该集合中的矩形区域，两个矩形其左上角纵坐标和右下角纵坐标相同，且一个矩形的右下角横坐标与另一个矩形左上角横坐标相邻，合并为一个矩形，然后再压缩并发送矩形区域的集合所包含的图像数据及对应坐标到客户端；步骤十四，图像接收端将接收的数据减压后基于每个矩形区域图像数据及对应坐标整合至前一帧图像中并显示；步骤十五，每隔T秒重复步骤二到步骤十四，根据应用场景的不同和带宽的要求，对间隔时间T做调整；音频采集模块，与中央控制模块连接，用于采集声音数据信息；中央控制模块，与图像采集模块、音频采集模块、在线对话模块、英语游戏模块、英语测试模块、显示模块、声音处理模块连接，用于对图像采集模块、音频采集模块采集数据信息进行处理分析，并调度各个模块正常工作；所述中央控制模块利用聚类算法估计每一跳的跳变时刻以及各跳对应的归一化的混合矩阵列向量、跳频频率时，包括以下步骤：第一步，在p(p＝0，1，2，…P‑1)时刻，对表示的频率值进行聚类，得到的聚类中心个数表示p时刻存在的载频个数，个聚类中心则表示载频的大小，分别用表示；第二步，对每一采样时刻p(p＝0，1，2，…P‑1)，利用聚类算法对进行聚类，同样可得到个聚类中心，用表示；第三步，对所有求均值并取整，得到源信号个数的估计即第四步，找出的时刻，用p_h表示，对每一段连续取值的p_h求中值，用表示第l段相连p_h的中值，则表示第l个频率跳变时刻的估计；第五步，根据第二步中估计得到的以及第四步中估计得到的频率跳变时刻估计出每一跳对应的个混合矩阵列向量具体公式为：这里表示第l跳对应的个混合矩阵列向量估计值；第六步，估计每一跳对应的载频频率，用表示第l跳对应的个频率估计值，计算公式如下：在线对话模块，与中央控制模块连接，用于在线与学生一对一进行英语对话教学；英语游戏模块，与中央控制模块连接，用于通过英语游戏进行英语学习训练；英语测试模块，与中央控制模块连接，用于对学生进行英语测试；显示模块，与中央控制模块连接，用于显示英语教学视频；声音处理模块，与中央控制模块连接，用于对采集到的学生英语发音音频进行消噪处理，并将获得消噪处理声音信号发送到发音信息解码器。