一种用于幼儿园的户外体育游戏系统

1.本发明涉及游戏系统技术领域，尤其涉及一种用于幼儿园的户外体育游戏系统。


背景技术：

2.在幼儿园进行户外游戏或者户外体育运动时，由于幼儿的年纪较小，需要老师进行一一指导，这使得幼儿在游戏或者体育运动时缺乏自主性，同时老师一一指导时，也会有顾忌不过来的情况，于是，对于幼儿进行游戏或者运动指导，以及对游戏或者运动比赛过程进行评价的系统是十分必要的。
3.因此，提供一种新的技术方案改善上述问题，是本领域技术人员急需解决的问题。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明提供一种用于幼儿园的户外体育游戏系统，以解决上述技术问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种用于幼儿园的户外体育游戏系统，包括：现场终端模块、gprs模块、云服务器模块和远程终端模块。
7.在上述的方案中，所述现场终端模块用于采集户外活动区域的幼儿游戏和运动信息，以及采集用户的操作信息，并对采集的幼儿游戏信息、幼儿运动信息以及用户的操作信息进行分析处理。
8.在上述的方案中，所述云服务器模块通过所述gprs模块与所述现场终端模块相互通信，所述云服务器模块根据所述现场终端模块对幼儿游戏信息、幼儿运动信息以及用户的操作信息的分析处理结果发送反馈信息至所述现场终端模块，并控制所述现场终端模块执行相应工作。
9.在上述的方案中，所述远程终端模块通过所述gprs模块相互通信，所述远程终端模块用于访问所述云服务器模块中存储的数据信息，并发送相关预设信息至所述云服务器模块。
10.在上述的方案中，所述现场终端模块包括信息采集单元、plc控制单元和人机交互单元，所述信息采集单元用于获取幼儿在游戏和体育运动过程中的视频信息，并获取幼儿对游戏设施以及体育设施的操作信息；所述plc控制单元与所述信息采集单元相连接，所述plc控制单元用于接收所述信息采集单元采集的视频信息和设施操作信息，并对视频信息和设施操作信息进行分析和处理；所述人机交互单元与所述plc控制单元相连接，所述人机交互单元用于接收用户的操作信息，并在所述plc控制单元的控制下进行数据显示和播放。
11.在上述的方案中，所述信息采集单元包括安装在户外活动区域以及游戏设施和体育设施上的传感器模块和安装在户外活动区域以及游戏设施和体育设施上的摄像机模块，所述传感器模块包括多个红外传感器、多个触摸传感器和多个亮度传感器，所述摄像机模块与所述传感器模块相连接，所述摄像机模块用于获取幼儿在游戏和体育运动过程中的视
频信息。
12.在上述的方案中，所述摄像机模块包括摄像机控制主板、调焦马达、成像镜头组、云台、云台驱动电机和补光灯，所述调焦马达、所述成像镜头组、所述云台驱动电机和所述补光灯均与所述摄像机控制主板相连接，所述成像镜头组与所述调焦马达相连接，所述云台与所述云台驱动电机相连接，所述摄像机控制主板、所述调焦马达、所述成像镜头组、所述补光灯均安装在所述云台上，所述摄像机控制主板根据所述传感器模块采集的信息控制所述成像镜头组进行视频采集，并控制所述补光灯进行开启和关闭，根据所述plc控制单元发送的控制信号控制所述云台驱动电机驱动所述云台进行转动，所述成像镜头组将采集的视频信息发送至所述摄像机控制主板，所述摄像机控制主板根据视频信息获取焦点预估信息，并控制所述调焦马达对所述成像镜头组进行调焦处理。
13.在上述的方案中，所述plc控制单元包括视频处理模块和幼儿身份识别模块，所述视频处理模块包括图像获取单元和图像增强单元，所述图像获取单元用于将获取的视频转换为视频图像帧，所述图像增强单元与所述图像获取单元相连接，所述图像增强单元用于通过retinex算法对视频图像帧进行边缘增强、动态范围压缩以及颜色恒常处理；所述幼儿身份识别模块与所述视频处理模块相连接，所述幼儿身份识别模块包括脸部图像提取单元和人脸匹配单元，所述脸部图像提取单元用于通过人脸提取神经网络对所述视频处理模块获取的视频图像帧中的人脸区域图像进行提取，所述人脸匹配单元与所述脸部图像提取单元相连接，所述人脸匹配单元用于分别提取人脸区域图像和所述云服务器模块存储的人脸图像的lomo特征，并根据人脸区域图像与云服务器模块存储的人脸图像的特征相似度匹配视频图像帧中的人脸对应的幼儿身份信息。
14.在上述的方案中，所述plc控制单元还包括目标跟踪模块和比赛排序模块，所述目标跟踪模块与所述视频处理模块相连接，所述目标跟踪模块包括目标框获取单元、re-id特征提取单元和目标匹配单元，所述目标框获取单元用于获取视频图像帧的目标检测框，所述re-id特征提取单元与所述目标框获取单元相连接，所述re-id特征提取单元用于获取目标检测框中运动目标的re-id特征向量，所述目标匹配单元与所述re-id特征提取单元相连接，所述目标匹配单元通过匈牙利算法进行运动目标匹配；所述比赛排序模块与所述幼儿身份识别模块和所述目标跟踪模块相连接，所述比赛排序模块根据所述目标跟踪模块的跟踪结果提取相应的视频图像帧，并对图像帧中的运动目标匹配相应的身份信息，并对身份信息进行排序。
15.在上述的方案中，所述人机交互单元包括显示播放模块和处理器模块，所述显示播放模块与所述处理器模块相连接，所述显示播放模块用于发送操作信息至所述处理器模块，并在所述处理器模块的控制下进行视频播放、语音播放和操作目录显示，所述显示播放模块包括操作按键组、lcd显示屏、音量编程ic和语音播放器，所述操作按键组设置在所述lcd显示屏的下方，所述语音播放器设置在所述lcd显示屏的左侧，所述语音播放器与所述音量编程ic相连接。
16.在上述的方案中，所述处理器模块包括密码验证单元，所述密码验证单元包括请求判断模块、第一反馈模块、第一验证模块、第二反馈模块和第二验证模块，所述请求判断模块用于接收带有用户名的密码验证请求，并判断密码验证请求对应的密码验证方式；所述第一反馈模块和所述第二反馈模块均与所述请求判断模块相连接，所述第一验证模块与
所述第一反馈模块相连接，所述第二验证模块与所述第二反馈模块相连接，所述第一反馈模块用于在判断结果指示对应的密码验证方式为第一密码验证方式时，反馈第一密码验证方式信息至所述第一验证模块；所述第二反馈模块用于在判断结果指示对应的密码验证方式为第二密码验证方式时，反馈第二密码验证方式信息至所述第二验证模块。
17.在上述的方案中，所述处理器模块还包括语音生成单元和动画生成单元，所述语音生成单元用于根据接收到的幼儿游戏和运动规则文字信息生成规则语音信息，并根据所述plc控制单元发送的比赛排序信息生成排序语音信息；所述动画生成单元包括信息抽取模块、情节规划模块和动画合成模块，所述信息抽取模块用于对接收到的幼儿游戏和运动规则文字信息进行抽取,根据抽取的信息进行动画主题模板以及命名实体的匹配，所述情节规划模块与所述信息抽取模块相连接，所述情节规划模块用于根据抽取匹配得到的信息,选择动画类别,对动画场景中的模型进行增删规划，并进行动作、色彩、变形和光照的规划，以及对规划结果进行定量计算,对动画文件进行操作生成可以渲染的动画场景文件，所述动画合成模块与所述情节规划模块相连接，所述动画合成模块用于对动画场景文件进行渲染，生成可播放的规则动画文件。
18.在上述的方案中，所述云服务器模块包括信息管理单元和数据库单元，所述信息管理单元包括幼儿信息管理模块和规则信息管理模块，所述幼儿信息管理模块用于对所述远程终端模块上传的幼儿身份信息根据不同的班级进行分块管理，所述规则信息管理模块用于对所述远程终端模块上传的游戏或运动规则根据不同的种类进行分块管理；所述数据库单元与所述信息管理单元相连接，所述数据库单元用于对所述信息管理单元发送的数据进行存储。
19.综上所述，本发明的有益效果是：通过现场终端模块用于采集户外活动区域的幼儿游戏和运动信息，以及采集用户的操作信息，并对采集的幼儿游戏信息、幼儿运动信息以及用户的操作信息进行分析处理，通过云服务器模块根据所述现场终端模块对幼儿游戏信息、幼儿运动信息以及用户的操作信息的分析处理结果发送反馈信息至所述现场终端模块，并控制所述现场终端模块执行相应工作，可实现对于幼儿进行游戏或者运动指导，以及对游戏或者运动比赛过程进行评价，可激发幼儿的兴趣，并减少了老师的相关工作。
附图说明
20.构成本技术的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
21.图1为本发明中用于幼儿园的户外体育游戏系统的组成示意图。
22.图2为本发明中信息采集单元的组成示意图。
23.图3为本发明中plc控制单元的组成示意图。
24.图4为本发明中人机交互单元的组成示意图。
具体实施方式
25.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
26.如图1所示，本发明的一种用于幼儿园的户外体育游戏系统，包括：现场终端模块、gprs模块、云服务器模块和远程终端模块。
27.下面结合附图对本发明上述各模块间的连接关系做进一步详细说明。
28.所述现场终端模块用于采集户外活动区域的幼儿游戏和运动信息，以及采集用户的操作信息，并对采集的幼儿游戏信息、幼儿运动信息以及用户的操作信息进行分析处理；所述云服务器模块通过所述gprs模块与所述现场终端模块相互通信，所述云服务器模块根据所述现场终端模块对幼儿游戏信息、幼儿运动信息以及用户的操作信息的分析处理结果发送反馈信息至所述现场终端模块，并控制所述现场终端模块执行相应工作；所述远程终端模块通过所述gprs模块相互通信，所述远程终端模块用于访问所述云服务器模块中存储的数据信息，并发送相关预设信息至所述云服务器模块。
29.在本实施例中，所述gprs模块包括gprs无线网络，所述远程终端模块包括计算机等设备。
30.进一步地，所述现场终端模块包括信息采集单元、plc控制单元和人机交互单元，所述信息采集单元用于获取幼儿在游戏和体育运动过程中的视频信息，并获取幼儿对游戏设施以及体育设施的操作信息；所述plc控制单元与所述信息采集单元相连接，所述plc控制单元用于接收所述信息采集单元采集的视频信息和设施操作信息，并对视频信息和设施操作信息进行分析和处理；所述人机交互单元与所述plc控制单元相连接，所述人机交互单元用于接收用户的操作信息，并在所述plc控制单元的控制下进行数据显示和播放。
31.如图2所示，所述信息采集单元包括安装在户外活动区域以及游戏设施和体育设施上的传感器模块和安装在户外活动区域以及游戏设施和体育设施上的摄像机模块，所述传感器模块包括多个红外传感器、多个触摸传感器和多个亮度传感器，所述摄像机模块与所述传感器模块相连接，所述摄像机模块用于获取幼儿在游戏和体育运动过程中的视频信息。
32.在本实施例中，所述红外传感器用于获取幼儿在运动或者游戏过程中，在到达出发点或者终点的信息，所述触摸传感器用于获取幼儿攀爬到某游戏或体育设施的相应位置信息，所述亮度传感器用户获取户外活动区域的环境亮度信息。
33.进一步地，所述摄像机模块包括摄像机控制主板、调焦马达、成像镜头组、云台、云台驱动电机和补光灯，所述调焦马达、所述成像镜头组、所述云台驱动电机和所述补光灯均与所述摄像机控制主板相连接，所述成像镜头组与所述调焦马达相连接，所述云台与所述云台驱动电机相连接，所述摄像机控制主板、所述调焦马达、所述成像镜头组、所述补光灯均安装在所述云台上，所述摄像机控制主板根据所述传感器模块采集的信息控制所述成像镜头组进行视频采集，并控制所述补光灯进行开启和关闭，根据所述plc控制单元发送的控制信号控制所述云台驱动电机驱动所述云台进行转动，所述成像镜头组将采集的视频信息发送至所述摄像机控制主板，所述摄像机控制主板根据视频信息获取焦点预估信息，并控制所述调焦马达对所述成像镜头组进行调焦处理。
34.在本实施例中，所述摄像机控制主板根据视频图像中焦点的距离信息大小，计算出每次调焦马达要移动的相对距离大小，得到相应的相对焦点距离值，将这些相对焦点距离值发送至调焦马达，所述摄像机控制主板在判定幼儿在运动或者游戏的出发点位置或者处于某游戏或体育设施的相应位置处时，控制该位置处的成像镜头组进行视频采集，所述
摄像机控制主板根据所述plc控制单元发送的目标跟踪信号控制所述所述云台驱动电机驱动所述云台进行转动，所述摄像机控制主板在判定环境亮度小于预设值时，控制所述补光灯进行开启。
35.如图3所示，所述plc控制单元包括视频处理模块和幼儿身份识别模块，所述视频处理模块包括图像获取单元和图像增强单元，所述图像获取单元用于将获取的视频转换为视频图像帧，所述图像增强单元与所述图像获取单元相连接，所述图像增强单元用于通过retinex算法对视频图像帧进行边缘增强、动态范围压缩以及颜色恒常处理；所述幼儿身份识别模块与所述视频处理模块相连接，所述幼儿身份识别模块包括脸部图像提取单元和人脸匹配单元，所述脸部图像提取单元用于通过人脸提取神经网络对所述视频处理模块获取的视频图像帧中的人脸区域图像进行提取，所述人脸匹配单元与所述脸部图像提取单元相连接，所述人脸匹配单元用于分别提取人脸区域图像和所述云服务器模块存储的人脸图像的lomo特征，并根据人脸区域图像与云服务器模块存储的人脸图像的特征相似度匹配视频图像帧中的人脸对应的幼儿身份信息。
36.进一步地，所述plc控制单元还包括目标跟踪模块和比赛排序模块，所述目标跟踪模块与所述视频处理模块相连接，所述目标跟踪模块包括目标框获取单元、re-id特征提取单元和目标匹配单元，所述目标框获取单元用于获取视频图像帧的目标检测框，所述re-id特征提取单元与所述目标框获取单元相连接，所述re-id特征提取单元用于获取目标检测框中运动目标的re-id特征向量，所述目标匹配单元与所述re-id特征提取单元相连接，所述目标匹配单元通过匈牙利算法进行运动目标匹配；所述比赛排序模块与所述幼儿身份识别模块和所述目标跟踪模块相连接，所述比赛排序模块根据所述目标跟踪模块的跟踪结果提取相应的视频图像帧，并对图像帧中的运动目标匹配相应的身份信息，并对身份信息进行排序。
37.在本实施例中，所述比赛排序模块根据比赛项目进行相应的视频图像帧的提取，当比赛项目为冲刺项目，则所述比赛排序模块提取所述目标跟踪模块跟踪的最先跟踪完成的视频帧，并提取相应目标的身份信息，以此类推，直到提取到最后跟踪完成的视频帧。
38.如图4所示，所述人机交互单元包括显示播放模块和处理器模块，所述显示播放模块与所述处理器模块相连接，所述显示播放模块用于发送操作信息至所述处理器模块，并在所述处理器模块的控制下进行视频播放、语音播放和操作目录显示，所述显示播放模块包括操作按键组、lcd显示屏、音量编程ic和语音播放器，所述操作按键组设置在所述lcd显示屏的下方，所述语音播放器设置在所述lcd显示屏的左侧，所述语音播放器与所述音量编程ic相连接。
39.在本实施例中，所述操作按键组包括显示屏开关按键、电源按键、播放按键、暂停按键和音量调节按键。
40.进一步地，所述处理器模块包括密码验证单元，所述密码验证单元包括请求判断模块、第一反馈模块、第一验证模块、第二反馈模块和第二验证模块，所述请求判断模块用于接收带有用户名的密码验证请求，并判断密码验证请求对应的密码验证方式；所述第一反馈模块和所述第二反馈模块均与所述请求判断模块相连接，所述第一验证模块与所述第一反馈模块相连接，所述第二验证模块与所述第二反馈模块相连接，所述第一反馈模块用于在判断结果指示对应的密码验证方式为第一密码验证方式时，反馈第一密码验证方式信
息至所述第一验证模块；所述第二反馈模块用于在判断结果指示对应的密码验证方式为第二密码验证方式时，反馈第二密码验证方式信息至所述第二验证模块。
41.在本实施例中，所述密码验证模块用于验证用户输入的lcd显示屏开锁密码，第一密码验证方式为输入密码验证，第二密码验证方式为验证码验证，当为第一密码验证方式时，用户直接输入lcd显示屏开锁密码，当为第二密码验证方式时，密码验证模块发送验证码短信至用户手机，用户输入验证码。
42.进一步地，所述处理器模块还包括语音生成单元和动画生成单元，所述语音生成单元用于根据接收到的幼儿游戏和运动规则文字信息生成规则语音信息，并根据所述plc控制单元发送的比赛排序信息生成排序语音信息；所述动画生成单元包括信息抽取模块、情节规划模块和动画合成模块，所述信息抽取模块用于对接收到的幼儿游戏和运动规则文字信息进行抽取,根据抽取的信息进行动画主题模板以及命名实体的匹配，所述情节规划模块与所述信息抽取模块相连接，所述情节规划模块用于根据抽取匹配得到的信息,选择动画类别,对动画场景中的模型进行增删规划，并进行动作、色彩、变形和光照的规划，以及对规划结果进行定量计算,对动画文件进行操作生成可以渲染的动画场景文件，所述动画合成模块与所述情节规划模块相连接，所述动画合成模块用于对动画场景文件进行渲染，生成可播放的规则动画文件。
43.在本实施例中，所述动画生成模块生成规则动画文件，并发送至lcd显示屏进行播放，可对幼儿进行游戏或运动指导。
44.进一步地，所述云服务器模块包括信息管理单元和数据库单元，所述信息管理单元包括幼儿信息管理模块和规则信息管理模块，所述幼儿信息管理模块用于对所述远程终端模块上传的幼儿身份信息根据不同的班级进行分块管理，所述规则信息管理模块用于对所述远程终端模块上传的游戏或运动规则根据不同的种类进行分块管理；所述数据库单元与所述信息管理单元相连接，所述数据库单元用于对所述信息管理单元发送的数据进行存储。
45.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。