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學生課堂學習狀態光電監測系統的設計.zip

資料分類:本科論文 上傳會員:小木匠 更新時間:2019-11-19
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摘要:本設計提出了一種學生課堂學習狀態光電監測系統,通過對學生課堂上坐姿的監測反映出學生們課堂的學習狀態。該系統分為上位機和下位機兩個部分,上位機發送相應的動作指令,下位機接收到指令后控制步進電機執行相應的動作,實現攝像頭的自由移動。圖像采集后使用幀差法檢測圖像中的學生所在的區域,然后將圖像轉換至YCbCr顏色空間,根據皮膚圖像在YCbCr空間的聚集特性,計算各個顏色分量的值并判斷是否為皮膚像素。接著對圖像進行開運算和閉運算,去除圖像中被背景圖像包圍的孤立的前景圖像,填充孔洞,使邊界更加平滑。之后將圖中的皮膚區域提取出來,并通過歸一化使圖像區域的圖像和圖像庫中的圖像尺寸一致。接下來通過圖像分類來判斷學生的坐姿。本文將二值圖像看作2維矩陣,通過計算矩陣的相似度來反應圖像所屬的類。圖像共分為4類,包含了課堂上常見的坐姿,分別是讀寫、趴、舉手和托腮。通過比較采集的圖像與圖像庫各類圖像的相似度,識別出當前圖像中學生的坐姿。

本文運用數字圖像處理技術自動識別出學生課堂坐姿,可用于對學生課堂坐姿的統計,為學生課堂教育的改進提供客觀的數據支持。

 

關鍵詞 Matlab;運動檢測;坐姿識別;形態學;相似度

 

目錄

摘要

Abstract

1 緒論-1

1.1 選題背景-1

1.2 設計意義-1

1.3 本文結構-1

2 系統方案的設計-3

2.1 設計目標-3

2.2 設計方案-3

2.3 本章小結-5

3 下位機設計-6

3.1 設計方案-6

3.2 元器件選擇-6

3.2.1 MCU的選擇-6

3.2.2 步進電機的選取-7

3.2.3 步進電機驅動器的選取-7

3.2.4 攝像頭的選取-8

3.2.5 電源的選取-8

3.2.6 框架結構-9

3.3 下位機程序設計-9

3.4 本章小結-10

4 皮膚區域檢測-11

4.1 設計方案-11

4.2 圖像的采集與處理工具-11

4.3 背景去除-11

4.3.1 常用的運動檢測方法-11

4.3.2 本文使用方法-12

4.3.3 運動區域檢測結果-13

4.4 皮膚檢測-13

4.4.1 顏色空間-14

4.4.2 皮膚識別-15

4.5 圖像增強-17

4.5.1 常用形態學處理方法-17

4.5.2 皮膚區域形態學處理-19

4.6 皮膚區域識別-19

4.7 本章小結-20

5 坐姿識別-21

5.1 設計方案-21

5.2 基于圖像特征的圖像分類-21

5.2.1 圖像特征-21

5.2.2 基于SURF的圖像分類-21

5.3 基于矩陣的圖像分類-23

5.3.1 尺寸歸一化-23

5.3.2 坐姿識別-24

5.4 本章小結-24

6 實驗結果-25

6.1 實驗結果-25

6.2 技術參數-25

致謝-27

參考文獻-28

附錄-29

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