本实用新型涉及教学实验用具技术领域，具体涉及一种人工智能教学用视觉实验设备。
背景技术：
目前，人工智能技术已经全面开始从工业应用逐渐广泛应用到金融、医疗、安防、零售、制造业、以及家庭等不同领域及场景。随着人工智能技术的发展，人工智能进入教育领域也成为国家的发展战略之一。人工智能专业也成为众多高校开设的热点专业。
在人工智能专业中，图像识别、机器视觉类课程是必不可少的课程，一般高校会由浅入深会开设模式识别、数字图像处理、机器视觉、计算机视觉等图像与视觉类课程，这些课程的开展往往需要配套专用图像识别设备进行识别、处理、算法推理和验证，才能让实验进行，学生通过实验实践才能真正掌握人工智能相关图像与视觉的方面的技术知识点。
在实现本发明过程中，申请人发现现有技术中至少存在如下问题：
但目前高校教师往往依靠书本进行知识讲解，或者依靠计算机和单一的视觉模块进行实验。如果单一依靠书本进行知识讲解，缺乏具体的实验验证，难以让学生掌握理解的人工智能视觉相关的技术知识；如果依靠单一的视觉模块又往往不能满足视觉领域多方面的实验要求，且创新性较低；如果采用计算机自身算力进行模型验证，一般会采用gpu进行运算，功耗较大，且与人工智能实际行业应用不符，学生难以掌握行业的实际应用。
因此，以上方面均会导致学生进行人工智能图像与视觉方面的实验实训时，难以很好地开展实验实践，导致学生人工智能图像与视觉方面实践能力和创新能力较低的情况。因此，为解决人工智能图像与视觉相关课程开展，提高学生的人工智能视觉方向动手实践能力、技术应用能力，创新思维能力，急需一套能够适用于实践教学且能够开展创新性视觉实验的实验设备来配合人工智能视觉方面的教学。
技术实现要素：
本实用新型实施例提供一种人工智能教学用视觉实验设备，其主控部件配置有神经网络计算器npu以及外置能够与之通信连接的ai计算棒，极大程度地提高了实验设备的算力，进而提升其处理性能；同时通过外置的视觉实验专用套件可以采用不同的视觉模块丰富实验场景。
为达上述目的，本实用新型实施例提供一种人工智能教学用视觉实验设备，包括主控部件，所述主控部件包括主控系统板、主控套件，所述主控系统板上配置有神经网络处理器，所述主控系统板上还配置有cpu处理器、内存及存储模块、数据接口，所述数据接口包括多个usb端口，所述主控套件包括ai计算棒，多个所述usb端口中的一个上通信连接有ai计算棒，其中，所述ai计算棒外置于所述主控系统板上，还包括视觉实验专用套件，所述视觉实验专用套件通过多个所述usb端口与所述主控系统板通信连接，所述神经网络处理器和/或所述ai计算棒能够至少对所述视觉实验专用套件获取的视觉数据进行运算处理，所述内存及存储模块至少能够支撑人工智能实验运行处理和数据存储。
优选地，所述视觉实验专用套件包括摄像头、标定棋盘、云台、esp开发板、智能视觉车体中的至少两个。
优选地，所述摄像头包括深度摄像头、1080p高清摄像头、双目畸变摄像头、红外夜视摄像头中的至少一个。
优选地，所述数据接口还包括tf-card卡座、type-c端口、hdmi端口、rj45端口、串口、gpio端口、uart端口、headphone端口中的至少一个。
优选地，所述主控系统板上还配置有功能控制键；和/或，电源输入端口。
优选地，所述功能控制键包括电源开关键、开发板重启键、屏幕亮度调节键。
优选地，所述主控套件还包括有喇叭、主控摄像头、散热器，所述喇叭、主控摄像头及散热器皆内置于所述主控系统板上。
优选地，所述主控系统板上还配置有触摸屏。
优选地，所述主控套件，所述主控套件还包括能够与所述主控系统板形成通信交互连接的无线键盘、鼠标、外置显示屏以及转接线。
优选地，所述人工智能教学用视觉实验设备还包括放置箱体，所述放置箱体上构造有用于放置所述主控系统板的第一间室、用于放置所述主控套件的第二间室、用于放置所述视觉实验专用套件的第三间室。
上述技术方案，一方面通过所述主控系统板上自带的神经网络处理器与之通信连接的ai计算棒可完成个模型的同时推理验证，实现对所述视觉实验设备的算力提升，满足视觉实验过程中获取的大量数据的运算需求，进而保证了所述视觉实验设备的工作性能；另一方面，则通过外设视觉实验专用套件的方式对视觉检测对象进行获取而非采用现有技术中主控系统板自带的主控摄像头，从而通过采用不同的视觉模块的方式极大程度地丰富了实验场景，满足教学的多样化需求。所述usb端口内置在主控系统板上，能够拓展多个接外接套件。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型一种实施例中的人工智能教学用视觉实验设备的结构示意图；
图2是图1中的主控系统板的部件布局结构示意图；
图3是图1中的主控系统板的外观结构示意图；
图4是本实用新型另一种实施例中的人工智能教学用视觉实验设备的部件构成示意图；
图5为本实用新型另一种实施例中的人工智能教学用视觉实验设备的放置箱体的结构示意图；
图6为采用本实用新型的人工智能教学用视觉实验设备进行“目标识别”视觉实验的操作过程示意；
图7为采用本实用新型的人工智能教学用视觉实验设备进行“双目标定”视觉实验的操作过程示意。
附图标记表示为：
1、主控系统板；11、神经网络处理器；12、cpu处理器；13、内存及存储模块；14、usb端口；15、ai计算棒；16、喇叭；17、触摸屏；18、主控摄像头；21、无线键盘；22、鼠标；23、外置显示屏；31、第一间室；32、第二间室；33、第三间室。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
结合附图1至图7所示，本实用新型提供一种人工智能教学用视觉实验设备，包括主控部件，所述主控部件包括主控系统板1、主控套件，所述主控系统板1上配置有神经网络处理器11(npu)，所述主控系统板1上还配置有cpu处理器12、内存及存储模块13、数据接口，所述数据接口包括多个usb端口14，所述主控套件包括ai计算棒15，多个所述usb端口14中的一个上通信连接有ai计算棒15，其中，所述ai计算棒15外置于所述主控系统板1上，还包括视觉实验专用套件，所述视觉实验专用套件通过多个所述usb端口14与所述主控系统板1通信连接，所述神经网络处理器11和/或所述ai计算棒15能够至少对所述视觉实验专用套件获取的视觉数据进行运算处理，所述内存及存储模块13至少能够支撑人工智能实验运行处理和数据存储。该技术方案中，一方面通过所述主控系统板1上自带的神经网络处理器11与之通信连接的ai计算棒15可完成2个模型的同时推理验证，实现对所述视觉实验设备的算力提升，满足视觉实验过程中获取的大量数据的运算需求，进而保证了所述视觉实验设备的工作性能；另一方面，则通过外设视觉实验专用套件的方式对视觉检测对象进行获取而非采用现有技术中主控系统板1自带的主控摄像头18，从而通过采用不同的视觉模块的方式极大程度地丰富了实验场景，满足教学的多样化需求。所述usb端口14内置在主控系统板1上，能够拓展多个接外接套件。
具体的，作为一种具体的实施方式，所述神经网络处理器11，在具体选择方面应保证其支持8bit/16bit运算，运算性能达3.0tops，同时外置的ai计算棒15，算力达3.0tops，总共算力高达6tops，主控系统自带的npu和外置的ai计算棒可同时对人工智能算法、主流tensorflow、caffe模型进行推理与验证；主控系统板1设计双核cortexa72和四核cortexa53共6核cpu处理器，频率最高1.8ghz，主控系统板1还设计四核高性能gpu，其支持dp1.2、hdmi2.0、mipi-dsi、edp多种显示输出接口，支持双屏同显/双屏异显，支持4kvp9、4k10bitsh265/h264和1080p多格式(vc-1,mpeg-1/2/4,vp8)视频解码，1080p(h.264，vp8格式)视频编码，所述6g 16g内存，cpu所用内存是4gb，npu所用内存是2gb，16gb是存储器具体为高速emmc16gb，且支持tf卡扩展，用于程序启动和数据存储，能够支撑人工智能实验运行处理和大数据集的存储。通过强大的性能支撑，本实用新型中的主控系统板的强大性能将为高校师生进行人工智能相关机器学习、深度学习算法推理、验证等实验提供强大支撑。而可以理解的是，所述主控系统板1上还应具备电源单元，以对所述主控系统板1供电。
所述视觉实验专用套件包括摄像头、标定棋盘、云台、esp32开发板(含数据线、杜邦线若干)、智能视觉车体中的至少两个，其中，所述摄像头包括深度摄像头、1080p高清摄像头、双目畸变摄像头、红外夜视摄像头中的至少一个。具体的，所述1080p高清摄像头通过所述usb端口14与主控系统板1实现通信连接，其被用作人脸识别、车牌识别、目标跟踪等场景；所述深度摄像头通过所述usb端口14与主控系统板1实现通信连接，其被用作三维重建场景；所述双目畸变摄像头通过所述usb端口14与主控系统板1实现通信连接，其用作双目空间测距、双目标定场景；而所述标定棋盘则与双目畸变摄像头结合使用，用作双目标定场景；所述红外夜视摄像头、云台则共同用作智能监控云台场景；所述esp32开发板和智能视觉车体用作视觉实验创新设计。
进一步的，所述数据接口还包括tf-card卡座、type-c端口、hdmi端口、rj45端口、串口、gpio端口、uart端口、headphone端口中的至少一个。所述tf-card卡座内置在主控系统板1上，用作存放tf内存卡，tf卡进行文件存储；所述type-c内置在主控系统板1上，用于烧写系统镜像或者数据传输；所述hdmi端口内置在主控系统板1上，用于连接hdmi显示器；所述rj45口，内置在主控系统板1上，用于有线网络连接；所述uart口内置在主控系统板1上，用于串口调试程序；所述gpio内置在主控系统板1上，用作通用输入输出接口；所述headphone内置在主控系统板1上，用作连接耳机。
优选地，所述主控系统板1上还配置有功能控制键，所述功能控制键具体可以包括电源开关键(也即power键)、开发板重启键(也即重启键或reset)、屏幕亮度调节键(包括亮度 、亮度—)；和/或，电源输入端口(也即电源口)。所述电源输入端口，内置在主控系统板1上，接电源线，输入电流；所述开发板重启按键是开发板重启键，实现硬复位的功能；所述电源开关键，实现开关机功能；所述亮度 、亮度-是屏幕亮度键，实现调节屏幕亮度明暗。
优选地，所述主控套件还包括有喇叭16、主控摄像头18、散热器，所述喇叭16、所述主控摄像头18及散热器皆内置于所述主控系统板1上，所述喇叭16用作声音外放；所述主控摄像头18，则用于简单的图像识别；所述主控系统板1上还配置有触摸屏17，所述散热器用作cpu的散热。
优选地，所述主控套件还包括能够与所述主控系统板1形成通信交互连接的无线键盘21、鼠标22、外置显示屏23以及转接线，所述转接线包括usbhub、type-c线、网线、usb转串口线、hdmi线，其中所述type-c转接线与主控系统板1连接，用于烧写系统镜像；所述网线与主控系统板1连接，用作系统有线上网；所述usb转串口线与主控系统板1连接，拓展开发板usb口。
优选地，所述人工智能教学用视觉实验设备还包括放置箱体，所述放置箱体上构造有用于放置所述主控系统板1的第一间室31、用于放置所述主控套件的第二间室32、用于放置所述视觉实验专用套件的第三间室33。在教学活动结束后，可以将所述主控系统板1、主控套件以及视觉实验专用套件分别放置于所述第一间室31、第二间室32、第三间室33中，实现良好的保存以便于下次的使用。
图6及图7给出了两种实验场景下的具体操作过程，具体的，图6示出了采用本实用新型的人工智能教学用视觉实验设备进行“目标识别”视觉实验的操作过程，此过程中主要采用了ai计算棒、1080p高清摄像头；图7示出了采用本实用新型的人工智能教学用视觉实验设备进行“双目标定”视觉实验的操作过程，此过程中主要采用了双目畸变摄像头、标定棋盘。
在上述的详细描述中，各种特征一起组合在单个的实施方案中，以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图，即，所要求保护的主题的实施方案需要比清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反，如所附的权利要求书所反映的那样，本实用新型处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此，所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中，其中每项权利要求独自作为本实用新型单独的优选实施方案。
为使本领域内的任何技术人员能够实现或者使用本实用新型，上面对所公开实施例进行了描述。对于本领域技术人员来说；这些实施例的各种修改方式都是显而易见的，并且本文定义的一般原理也可以在不脱离本公开的精神和保护范围的基础上适用于其它实施例。因此，本公开并不限于本文给出的实施例，而是与本申请公开的原理和新颖性特征的最广范围相一致。
上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式类似于术语“包括”，就如同“包括，”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性的或者”。
以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
1.一种人工智能教学用视觉实验设备，其特征在于，包括主控部件，所述主控部件包括主控系统板(1)、主控套件，所述主控系统板(1)上配置有神经网络处理器(11)，所述主控系统板(1)上还配置有cpu处理器(12)、内存及存储模块(13)、数据接口，所述数据接口包括多个usb端口(14)，所述主控套件包括ai计算棒(15)，多个所述usb端口(14)中的一个上通信连接有ai计算棒(15)，其中，所述ai计算棒(15)外置于所述主控系统板(1)上；
还包括视觉实验专用套件，所述视觉实验专用套件通过多个所述usb端口(14)与所述主控系统板(1)通信连接，所述神经网络处理器(11)和/或所述ai计算棒(15)能够至少对所述视觉实验专用套件获取的视觉数据进行运算处理，所述内存及存储模块(13)至少能够支撑人工智能实验运行处理和数据存储。
2.根据权利要求1所述的人工智能教学用视觉实验设备，其特征在于，所述视觉实验专用套件包括摄像头、标定棋盘、云台、esp32开发板、智能视觉车体中的至少两个。
3.根据权利要求2所述的人工智能教学用视觉实验设备，其特征在于，所述摄像头包括深度摄像头、1080p高清摄像头、双目畸变摄像头、红外夜视摄像头中的至少一个。
4.根据权利要求1所述的人工智能教学用视觉实验设备，其特征在于，所述数据接口还包括tf-card卡座、type-c端口、hdmi端口、rj45端口、串口、gpio端口、uart端口、headphone端口中的至少一个。
5.根据权利要求1所述的人工智能教学用视觉实验设备，其特征在于，所述主控系统板(1)上还配置有功能控制键；和/或，电源输入端口。
6.根据权利要求5所述的人工智能教学用视觉实验设备，其特征在于，所述功能控制键包括电源开关键、开发板重启键、屏幕亮度调节键。
7.根据权利要求1所述的人工智能教学用视觉实验设备，其特征在于，所述主控套件还包括有喇叭(16)、主控摄像头(18)、散热器，所述喇叭(16)、主控摄像头(18)及散热器皆内置于所述主控系统板(1)上。
8.根据权利要求1所述的人工智能教学用视觉实验设备，其特征在于，所述主控系统板(1)上还配置有触摸屏(17)。
9.根据权利要求1所述的人工智能教学用视觉实验设备，其特征在于，主控套件还包括能够与所述主控系统板(1)形成通信交互连接的无线键盘(21)、鼠标(22)、外置显示屏(23)以及转接线。
10.根据权利要求9所述的人工智能教学用视觉实验设备，其特征在于，还包括放置箱体，所述放置箱体上构造有用于放置所述主控系统板(1)的第一间室(31)、用于放置所述主控套件的第二间室(32)、用于放置所述视觉实验专用套件的第三间室(33)。
技术总结