基于信息技术的盲童学习系统

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  摘 要:随着科学技术的发展,现代化教育中基于信息技术的多媒体、计算机教学模式应用广泛,极大的吸引力了学生学习的兴趣和教学效率的提高。盲童属于特殊学生人群,受限于自身的生理缺陷,在接受教育期间受到的阻碍较多,需要研究人员依托信息技术研究出符合盲童身心特点的学习系统,使得诸多盲童受益。
  关键词:信息技术;盲童;学习系统
  我国对于教育事业非常重视,研究了诸多的教育教学理论、技术手段来对不同阶段的学生进行现代化的教学,在教学中培养学生的综合能力。但是盲童在信息接收方面存在局限性,无法对感性知识进行有效的掌握,导致其获取的有效知识量少,学习难度大,需要全社会对盲童的受教育问题进行重视,应用技术手段构建盲童学习系统,减少盲童视力缺失所致受教育难的问题,为盲童构建一个高效、便捷的学习环境。微电子技术近年来的蓬勃发展使新式电子仪器用于视力受损儿童教育成为可能。盲人阅读器是最早使用的一种电子仪器。它本身是一台摄像机,可把铅印字变为单个字母的图像,然后通过摆动针把图像传递给手指。但盲人阅读器由于不能使人快速“阅读”,且价格昂贵,故而至今没能普及。
  1基本资料
  1.1硬件、软件系统
  盲童学习系统构建时使用的硬件设备为数字信号处理器(DSP),该种处理器的中央处理器运算速度快,FIDO存储器可存储的信息量大,具有多种功能,且便于盲童携带。同时软件系统运行时,可以借助于图像处理分析技术来对系统采集的需要视觉阅览的各类数据,进行转化,形成条形码数据,最后对该数据进行语音转化传输后,盲童即可通过听觉系统获取知识来学习。该学习系统的设计从盲童的听觉出发,为盲童进行知识转化处理,最终盲童可从耳机中听到无法观看的知识,有助于盲童独立学习能力的培养和提高。
  1.2理论基础
  首先为缺陷补偿理论。盲童由于视力障碍,无法和正常儿童一样到教室听课读书,但是盲童的听觉、触觉较好,系统设计人员可以通过设计使得盲童这两个方面能力得到提高,使得盲童能够弥补视觉缺失,从其他两个能力感知中进行知识的学习。其次为终身学习理论。每个人都有学习的权利,盲童在受教育学习方面阻碍较多,但是仍然需要科研人员使用科学技术手段保障盲童渴望读书的心愿,实现盲童读书的权利;并且需要应用技术促使盲童对读书有着极高的热情,以此使得盲童养成良好的学习习惯,更好的通过学习弥补自身视力的不足。
  2构建学习系统
  2.1结构设计
  该系统组成部分有:耳机、攝像头(短焦、长焦)、定点数字信号处理器平台(型号为C6000系列),学习所需图书的条形编码,方式为交错25码编码。系统设计人员需要将条形码设置在书封面、每一张书页上,盲童在阅读时系统可以对条形码进行自动化的识别,之后通过语音信息播放方便盲童阅读。
  2.2算法设计
  基础结构准备完毕后,需要使用算法来对系统软件识别进行计算分析,如果计算后各项参数表明识别效果不良容易导致盲童阅读效果不好。设计流程主要分为三个方面:图像摄取,对其中的信息进行预先处理;扫描识别图书上的条形码,根据盲童阅读需求进行快速的识别;转化书中的语音文字,使得文字可以通过耳机立体的传达给阅读者。具体设计时首先估算软件设计的难度。可以在数据采集后,对处理数据先进行电视信号模拟,之后再进行数字信号的转化,对输入、输出的信号使用不同颜色进行标记,区别不同的图像信息。同时处理器需要根据每帧图像的数据量进行图像处理,提高每秒图像处理的帧数,降低处理器识别延时问题发生率。此外还需要估算算法空间难度。图像信息识别后,需要将图像、语音信息完整的保存在存储器中。本文的学习系统设计结构中包括有缓冲装置,两个装置的缓冲区可存储的信息量大,图像信息存储占据空间约为1.5兆,音频占据的空间约为30兆,时间约为半小时。其次设计识别算法。系统识别时需要对图像灰度信息进行预处理,包括将灰度信息进行转化,使其成为灰度矩阵,后再次进行直方图均衡化、去燥处理,之后识别条形码,根据指示信息在音频合成模块中对图书信息进行转化成为音频信息。然后设计音频合成与传输算法。盲童学习时无法通过识别出的条形码直接查阅图书,还需要进行信息的音频转化,帮助盲童通过耳机阅读图书信息。在音频信息采集时,需要将盲童阅读的图书内容进行录音处理,之后在信号处理器中设置语音序列,通过语音播放表达文字内容。现阶段由于技术研究的局限性,仅能通过播放录音指引导盲童学习,在未来的发展中,科研人员需要加强对文字直接转化为音频的研究,以此降低文字转录的工作量,提高学习系统利用价值。音频采样时,工作人员需要根据8KMZ采样频率开展采样工作,原始录音格式为WMV文件,在输出时通过MATLAB进行语音序列输出操作,最后在处理器中导入序列。最后为设计立体声音产生。每一种音频在录制时受到外界环境干扰,录音者声色、声调影响,会导致声音音强有着较大的差异,需要对所有语音序列进行强度处理,共分为20个等级,强度最低为1级,等级越高声音强度越强,盲童使用时可以根据数据条形码的设置位置,把握音频强度,以此调整阅读位置。
  3讨论
  盲童学习系统设计应用的有效性离不开信息技术的应用,在数字信号处理器操作下,可以对书籍信息进行成像计算,之后通过各个环节的信息转换与传递,盲童可以随时随地进行学习。以往盲童学习时,具有丰富特殊儿童教学经验、专业知识的教师较少,导致我国有很多盲童无法正常学习,但是该种系统设计有效的解决了特殊儿童学习难的问题,使得这些儿童可以通过学习更好的融入社会,可以积极主动的从事力所能及的工作。
  参考文献
  [1]王文玉.盲童社区服务设计调查与研究[D].南京艺术学院,2014.
  [2]杜芹芹.聋哑盲校无障碍设计研究[D].齐鲁工业大学,2013.
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