Как определять время на часах со стрелками: Как определять время по часам со стрелками

Нейросеть научилась определять время по часам с циферблатом

Британские исследователи научили свёрточную нейросеть распознавать время на стрелочных часах с точностью до минуты. Для обучения они использовали нарезку видеокадров, в которых мелькают такие часы, а также искусственные изображениях часов с циферблатом. Для этого потребовалось разработать отдельный алгоритм, генерирующий изображения часов в разных ракурсах с добавлением искажений от нерезкости, тени или дополнительных линий. После обучения нейросеть смогла правильно определить время на изображениях реальных часов в 75—85 процентах случаев.

Обучающий набор нейросети: сгенерированные изображения часов с циферблатом в разных ракурсах и видеоролики с идущими часами.

Самые распространённые типы часов в наше время — часы с цифровым дисплеем и «аналоговые», обычно выполненные в виде круглого циферблата со стрелками. Для определения времени по циферблатным часам необходимо обладать определёнными навыками считывания информации исходя из пространственной ориентации объектов (в данном случае — двух или трёх стрелок, ориентированных по кругу циферблата).

Для большинства взрослых людей эти навыки являются очевидными настолько, что мы о них не задумываемся и одинаково хорошо считываем время с обоих типов устройств. Но для нейросетей и систем компьютерного зрения «аналоговый» дисплей значительно сложнее цифрового. Компьютеры хорошо понимают, что показывают цифровые индикаторы на снимках — здесь задача напоминает задачу распознавания текста, с которой программное обеспечение давно успешно справляется. Кроме того, разные цифровые дисплеи выглядят более-менее одинаково. Циферблаты же бывают выполнены с огромным разнообразием форм, а цифры могут располагаться на них самым причудливым образом — их даже может не быть совсем. Кроме этого, на считывание влияют различные искажения на реальных снимках, в частности, тени, а также угол расположения камеры по отношению к циферблату. Исследователи Оксфордского университета попробовали восполнить этот пробел в машинном обучении и научить нейросети пользоваться часами со стрелками. Все данные проекта можно найти в репозитории на 

github, кроме того, статья по итогам разработки доступна на arXiv. org.

Архитектура нейронной сети для определения времени на изображении, содержащем часы с циферблатом.

В качестве наборов для обучения и испытания модели можно использовать множество готовых изображений, содержащихся в различных базах, специально создаваемых для разработки нейросетей. Авторы использовали две крупные базы COCO (Microsoft Common Objects in Context) и OpenImages, из которых взяли в сумме более трёх тысяч аннотированных изображений циферблатов часов. В дополнение они разработали генератор виртуальных стрелочных часов, затем использованный для создания обучающего набора данных. Алгоритм создаёт изображения часов в разных стилях, под разными углами и со случайным положением стрелок. К изображениям можно добавлять артефакты и искажения, которые встречаются на реальных снимках. В основном это нерезкость, тени, а также случайные линии, которые могут быть на реальных циферблатах, например, частью дизайна и которые машинное зрение могло бы перепутать со стрелками.

Обучение модели проходило на таких сгенерированных изображениях и на 3,5 тыс. видео из интернета, содержащих идущие часы со стрелками.

Один из последних кадров фильма «Часы» — ровно полночь.

В распоряжении создателей нейросетей для таких задач удачно оказался ещё один готовый набор данных, который также использовали авторы — артхаусный фильм 2010-го года «Часы» Кристиана Марклея. Он представляет собой 24-часовую нарезку сцен из тысяч фильмов, в которых в кадре демонстрируются часы самых разных форм и под разными ракурсами. Режиссёрский замысел помог выполнить «разметку» этого набора данных в том смысле, в котором это понимается в машинном обучении. Сцены в фильме смонтированы так, что показания на часах на экране в каждый момент совпадают с течением реального времени демонстрации фильма с 00:00 до 24:00. Поэтому изготовить размеченный кадр с часами из фильма (изображение часов + указание информации о времени для нейросети) можно просто, взяв соответствующую метку времени. Как минимум это облегчает работу, избавляя от необходимости вручную проставлять время на 1244 использованных кадрах из фильма.

Процесс считывания времени нейросетью проходит в несколько этапов. Первичная обработка после определения циферблатных часов на снимке заключается в деформации циферблата таким образом, чтобы он «смотрел» прямо в кадр. Это задача для свёрточной сети преобразований (Convolutional Transform Network). После этого другой алгоритм занимается непосредственно распознаванием времени на стрелках.

После обучения на искусственно созданных изображениях с дефектами и видеороликах с часами работу нейросети проверили на реальных фотографиях из трёх тестовых наборов. Инженерам удалось добиться считывания времени с часов со стрелками с точностью до минут. В качестве метрики для оценки качества обучения можно выбрать правильное определение отдельно часа, минуты, или и того и другого с разной точностью, учитывая, что стрелки на циферблатах в реальном мире могут иметь самый разный дизайн вплоть до того, что машине не под силу отличить часовую стрелку от минутной. Всего на 4472 изображениях часов (две базы фотографий и кадры из фильма «Часы») удалось правильно определить время в 73—85 процентах случаев в зависимости от набора данных и критерия «правильности» считывания.

Автоматическое определение времени нейросетью на фотографиях из тестового набора.

Компьютеры, ИТ, ИИ

Научить ребенка определять время по часам

Научить ребенка определять время по часам очень важно. Без понимания смысла времени и ориентирования в нем прожить в этом мире практически невозможно. Мир, если можно так выразиться, намертво зажат в тисках времени. Без этого вся человеческая жизнь обессмыслится.

Между тем, до какого-то возраста ребенок не ощущает времени. Он засыпает и просыпается, кушает и играет не по времени, а, большей частью, по велению врожденных инстинктов и потребностей. И только повзрослев, малыш начинает задумываться, что такое «сейчас», «завтра», «вчера», «вечером», «утром» и размышлять над прочими категориями времени, стараясь к ним приспособиться и в них вжиться.

Вот тут-то и настает пора научить малыша ориентироваться во времени. И в первую очередь – по часам, как самому понятному и необходимому прибору, показывающему время.

Содержание

1. Когда лучше начинать обучение
2. С чего лучше начать
3. Обучающие игры
4. И в заключение – несколько полезных советов

Когда лучше начинать обучение

Здесь многое зависит от развития самого ребенка. Кто-то из детей развивается очень быстро, кто-то – не торопясь. Но в среднем о времени как таковом малыш обычно начинает задумываться в 2,5-3 года. Именно в этом возрасте он обычно указывает на часы и спрашивает, что это такое, а, кроме того, начинает ориентироваться во временных понятиях и сопоставлениях – таких как «день-ночь», «потом-сейчас», «сегодня, завтра, вчера» и т. д. Вот с этого-то момента и нужно начинать знакомить малыша с многообразным понятием времени.

Конечно, в таком возрасте рано еще разъяснять крохе всю премудрость часов, а также часовых, минутных и секундных стрелок на них. Да и в электронных часах он еще ничего не поймет. Начинать лучше с общих временных понятий, о которых упоминалось выше (типа «потом-сейчас», «ночь-день» и т. д.). Ну и, конечно же, следует добавить сюда другие общие временные категории: времена года, название месяцев, недель и дней, части суток.

И только примерно в 6-7 лет ребенку уже можно начинать объяснять, что такое часы и как ориентироваться по ним во времени.

Что должен знать ребенок в этом возрасте, чтобы ему было легче осваивать всю премудрость часов и времени, которое они показывают? А вот что:

• понимать, что такое сутки и их части;
• знать дни недели и уметь их правильно называть;
• различать цифры;
• уметь считать до 60, а еще лучше – до 100;
• знать, что такое «половина», а что такое «четверть».

С чего лучше начать

Здесь следует придерживаться золотого правила, которое гласит, что начинать нужно с простого.

1. Для начала необходимы будут часы (со стрелками, а не электронные). Можно – настоящие, но лучше – макет.
2. Разъясняем ребенку, для чего они нужны.
3. Рассказываем и показываем, в какую сторону двигаются стрелки, что такое часовая стрелка и минутная (ввиду сложности темы о секундной стрелке лучше пока не упоминать).
4. Поясняем, что такое минута, а что такое час, в чем их различие, сколько минут в часе.
5. Рассказываем и показываем, как определить, какое именно время показывают часы.

Например, ставим большую стрелку на 12, а часовую, например, на 1. Объясняем, что это означает один час времени. Для сравнения и закрепления оставляем большую стрелку на той же отметке, а часовую – ставим, к примеру, на 5 и говорим, что в данном случае часы показывают уже не один час, а пять часов.

6. Разъясняем, что такое полчаса. Говорим, что это – 30 минут, и показываем, где в это время должна быть минутная стрелка, а где – часовая.
7. По такому же принципу рассказываем ребенку, что такое четверть часа.
8. Приступаем к изучению и пониманию минут. Рассказываем, что цифра 1 соответствует 5 минутам, 2 – 10 минутам и так далее.
9. Не следует огорчаться, если ребенок с первого раза всех премудростей не поймет: тема-то действительно сложная. Терпеливо ему повторяем. Если малыш по-прежнему не понимает (бывает и такое), ограничиваемся до поры до времени изучением понятий «час», «половина часа» и «четверть часа». Когда ребенок твердо усвоит эти понятия, уже затем приступаем к постижению минут.
10. Объясняем, что такое «до полудня» и «после полудня». Если на улице день, и часовая стрелка прошла отметку 12, значит, наступило послеполуденное время, после которого наступает вечер, а за ним и ночь.
11. Обычно малыш легче ориентируется во времени и постигает его значения, когда живет по распорядку дня. В этом случае ему нужно рассказать и показать, что, допустим, когда утром на часах большая стрелка стоит на отметке 12, а маленькая – на отметке 8, это означает время завтрака. А если большая стрелка, опять же, показывает на 12, а маленькая – на 1, то это значит, что наступил день и пора обедать. Ну, и так далее – принцип в целом понятен.

Обучающие игры

И все равно – понять хотя бы самые основные значения на часах ребенку бывает непросто. В этом случае хорошо помогают специальные обучающие и развивающие игры. Их существует много (а если мама или папа проявят фантазию, то таких игр будет еще больше). Назовем лишь некоторые из них.

• Игры в интернете. Там их можно найти множество, на любой вкус и любой детский возраст. И все они, так или иначе, помогут малышам усвоить, что такое время вообще, что такое часы и как ими пользоваться.
• Тематические (на тему времени) мультфильмы. Их также немало в интернете.
• Игра в «автостанцию». Играть, разумеется, необходимо вместе – маме (или папе) и ребенку. Суть игры проста. Отправляем с «автостанции», обязательно оборудованной часами, игрушечные автобусики по разным маршрутам и в разное время.
• Игра в «часы и минуты». Мама выставляет на часах какое-то определенное время, а ребенок должен его правильно назвать. За каждый верный ответ – приз.
• Выполняем какие-то детские дела и занятия в определенное время. Ребенок сам должен следить за часами и называть «урочный час». Например: «Уже 3 часа дня, пора на прогулку». Или: «Уже половина шестого, надо смотреть мультики».
• Необходимо чаще читать и рассказывать ребенку сказки, рассказы и стихи, в которых упоминается время. Так малыш быстрее и легче закрепит полученные от родителей понятия.

И в заключение – несколько полезных советов

• купите малышу часы – пускай он с ними играет и изучает, как и сколько хочет;
• старайтесь как можно чаще у ребенка спрашивать, сколько времени. Так он быстрее освоится в теме;
• одновременно с изучением стрелочных часов необходимо изучать и электронные. Без этого – не обойтись, так как электронных часов в современном мире гораздо больше, чем стрелочных.

В заключение посмотрите на эту же тему видео.

Hour Hand Clock Activity and Puzzles

Мы прервем эту программу, чтобы я немного разглагольствовал: я уверен, что вам трудно научить своих первоклассников читать по часам, потому что, ну, им это очень тяжело делать то, что вы делаете так легко. И вот почему: аналоговые часы — очень эффективное устройство, но его трудно читать по когнитивным причинам: маленький ребенок должен отслеживать множество мыслей одновременно — у него есть две стрелки, которые нужно «читать» одновременно (что затрудняет чтение). как дроби, у которых есть два числа для чтения), две стрелки означают совершенно разные вещи (по крайней мере, дробь относится к одной и той же диаграмме) и системы счисления разные: часовая стрелка работает по основанию 12, а минутная стрелка работает по основанию 60. Чтобы усложнить ситуацию, часовая стрелка почти никогда не указывает прямо на рассматриваемый час, а в 80% случаев находится «между» ориентирами (5, 10, 15, 20 и т. д.). .) Следовательно, наши студенты борются.

Это упражнение полностью отличается от того, что вы использовали раньше: оно предлагает вместо того, чтобы смотреть на две стрелки одновременно, лучше научить своих юных учеников находить точное время для ориентиров (на часах). и полчаса), а затем оцените промежуточное время (10 с, 20 с, 15 с и т. д.), глядя на положение часовой стрелки между числами на циферблате.

Делая это с маленькими детьми (1 и 2 классы, а также 3 классы найдут это полезным и забавным), ваши ученики узнают несколько вещей о том, как определять время:

1) Часовая стрелка не “прыгает” от одной цифры к другой, а движется очень медленно; это движение указывает на то, что оно находится между часами.

2) Чем ближе часовая стрелка к числу, тем ближе она к этому часу. Если часовая стрелка находится сразу после 1, это, вероятно, 1:05, 1:10 и т. д. Если оно стоит непосредственно перед цифрой 1, то это примерно 12:50, 12:55 и т. д.

Ограничивая количество рук, которые маленькие дети должны «читать» при определении времени, мы помогаем им лучше понять время. как работает время, а также дать им навыки, необходимые для достаточно хорошей оценки того, что показывают часы.Когда ребенок достигает третьего класса, тогда можно ввести минутную стрелку.

Это задание включает следующее:

• Подробные инструкции по обучению этому упражнению.
• Пример часовых часов, чтобы показать учащимся, как они оценивают время, используя только часовую стрелку.
• Часовые часы «Легко собрать», которые вы и ваши ученики можете сделать сами.

2 страницы упражнений «Это правильное время», где учащиеся объясняют, является ли оценка «разумной» или нет, всего 8 часов.

2 страницы заданий «Положи часовую стрелку» с 16 различными часами, которые ученики должны «установить» примерно в правильное положение.

Моим ученикам очень понравилось это задание: оно достаточно простое для всех, но оно сложное, потому что требует навыков оценки, а также развивает пропорциональное мышление.

Видео-урок: Время словами: время до четверти часа

Стенограмма видео

Время словами: время Четверть часа

В этом видео мы узнаем как узнать время до четверти часа на аналоговых часах. Мы также собираемся научиться запишите это время словами.

Когда мы впервые начинаем учиться время, мы узнаем, что происходит, когда минутная стрелка делает полный оборот за вокруг циферблата. Мы учимся часам, не мы? И после того, как мы узнали все о часов, мы продолжаем думать о том, что происходит, когда минутная стрелка поворачивается только половина пути вокруг циферблата. Другими словами, мы начинаем учиться тоже в полседьмого раза. В этом видео мы будем проводить на использовании наших знаний о часах и половине прошедшего времени. Но вместо того, чтобы думать о минутная стрелка делает полный оборот или пол-оборота вокруг циферблата, мы собираемся думать о четверти оборотов. Что происходит, когда минутная стрелка поворачивается на четверть вокруг циферблата?

Давайте вспомним, что такое квартал похож. Теперь, когда мы разделяем форму или число или сумму на четверти, делим на четыре равные части. Наши аналоговые часы показывают, что мы В этом видео мы будем использовать круги, не так ли? И мы можем разделить круг на четыре равные части очень быстро, проведя одну линию по центру — это то же самое как разделить его пополам, не так ли? — но затем рисуя другую линию как это. Надеюсь, вы видите, что там состоит из четырех частей, но также и в том, что они абсолютно одинакового размера; они четверти.

Проделаем то же самое с этим аналогом циферблат, одна линия посередине и другая линия, идущая прямо поперек. Итак, если мы будем думать о говоря время до четверти часа в этом видео, нам нужно подумать о том, что время, когда минутная стрелка указывает на 12, цифру три, цифру шесть и тоже девять.

Давай попрыгаем по кварталам вокруг циферблат и посмотреть, где мы в конечном итоге. Когда минутная стрелка указывает на номер 12, мы знаем, что вот-вот начнется новый час, и сейчас час. Нарисуем час, будем мы? Нарисуем время 10 часов. А в 10 часов минутная стрелка указывает на 12, а часовая стрелка указывает прямо на число 10.

Хорошо, давайте запустим нашу минутную стрелку движущийся. Сделаем так, чтобы он повернулся на четверть вокруг циферблата.

Мы знаем, что когда минутная стрелка указывает на три, он повернулся на четверть оборота по циферблату. Пройдено четверть пути час времени. Мы описываем это время как четверть прошедшего времени. Итак, если мы хотим нарисовать время четверть десятого, нам нужно нарисовать минутную стрелку, указывающую на число три. Это показывает, что сейчас четверть второго время. И мы также ожидаем, что час стрелка немного сдвинулась на пути к числу 11. Тогда мы могли бы прочитать на этот раз как четверть десятого 10.

Должны ли мы сделать еще четверть повернуть? Теперь мы знаем это, не так ли? Когда минутная стрелка указывает на номер шесть, он прошел половину оборота циферблата. Половина времени, не так ли? Это? Итак, в примере, который мы рисуя, в половине одиннадцатого мы ожидаем, что минутная стрелка будет указывать на число шесть, и часовая стрелка прошла бы половину числа 10 на пути к числу 11, где-то там.

У нас есть еще две четверти оборота, чтобы делать.

Теперь, когда минутная стрелка указывает на число девять, мы очень близки к следующему часу, не так ли? Сколько осталось повернуть? Осталось четверть оборота. Мы называем это четверть времени потому что вместо того, чтобы думать о времени последнего часа, мы начинаем думать о грядущем новом. Теперь в нашем примере следующий время будет 11 часов. Итак, время, когда минутная стрелка указание на девятку будет без четверти 11. Мы знаем это, потому что часовая стрелка находится немного в стороне от числа 11, но почти рядом. Давайте сделаем нашу последнюю четверть повернуть.

Вот мы и вернулись к часу время снова, готовый к новому часу, чтобы начать. И в нашем примере новый час время 11 часов, поэтому нам нужно, чтобы часовая стрелка указывала прямо на число 11. Надеюсь, вы видите, как время будет идти на четверть оборота: 11 часов, четверть одиннадцатого, половина первого 11, без четверти 12, 12 часов и так далее. Как вы думаете, вы можете сказать время до четверти часа сейчас? Попробуем ответить на несколько вопросов где мы должны практиковать то, что мы узнали.

Который час? Найдите недостающее число. Четверть прошедшего.

Этот вопрос просит нас прочитать это аналоговые часы, чтобы узнать, который час. Но если мы посмотрим на предложение в Суть вопроса, нам уже дали часть времени. Мы знаем, что сейчас четверть второго время. Что это значит? Ну, мы знаем, что в половине прошедшего времени где минутная стрелка указывала на 12, но теперь сделала пол-оборота циферблат. Он указывает на шестерку. Итак, мы знаем, что четверть прошедшего времени где минутная стрелка прошла всего четверть оборота за сутки лицо. Другими словами, он указывает на число три.

Вы видите на картинке, что более длинная стрелка, которая является минутной стрелкой, указывает прямо на три, не Это? Мы видим, что он превратился в четверть оборота по циферблату. Но как бы мы сказали на этот раз? Чего четверть? Ну, чтобы найти наш пропавший номер, нам нужно посмотреть на часовую стрелку. Куда это указывает?

Если мы посмотрим на часовую стрелку, мы сможем увидеть, что он вообще не указывает ни на какое число; это между двумя числами. Это между номером три и число четыре. Теперь мы знаем, что в три часа, что часовая стрелка указывала бы прямо на цифру три, не так ли? Но сейчас время немного сдвинулось чуть больше трех часов. Сейчас четверть третьего. Мы знаем, что это четверть второго время, потому что минутная стрелка указывает на цифру три. И мы знаем, какое пропущенное число это потому что мы можем тогда посмотреть на часовую стрелку и увидеть, что она переместилась немного дальше число три. Сейчас четверть третьего.

Заполните пропуск: Который час Это? Это четверть до чего.

В этом вопросе нам дается аналоговые часы, то есть часы, на которых есть стрелки, и нас спрашивают, который час Это. Теперь у нас есть часть предложения здесь, чтобы помочь нам. Это без четверти. Что значит какое-то время быть без четверти? Мы знаем, что аналоговый циферблат как это показывает один час полностью вокруг. Мы также знаем, что если мы разделим циферблат часов на четыре равные части, это то же самое, что разделить его на четверти, четверти целого часа.

Теперь мы знаем, когда минутная стрелка указывает на число 12 вот так, это час времени. Но когда минутная стрелка не уже добрался до 12 и показывает на девятку, у него еще есть четверть очередь, чтобы идти, пока не дойдет до 12. Вот как мы знаем, что это без четверти; минутная стрелка указывает на девять. Но какой номер мы собираемся использовать заполнить пробел? Без четверти чего?

Чтобы понять это, нам нужно посмотреть на часовой стрелке. Мы видим, что часовая стрелка не указывая на число; это между двумя числами. Это между номером три и четыре. Другими словами, мы уже прошли три часа, и мы движемся к четырем часам, но мы еще не совсем добрался еще. Но мы знаем, что однажды в минуту стрелка делает последнюю четверть оборота, будет четыре часа. Без четверти четыре. Вместо того, чтобы смотреть назад на час времени, который уже прошел, мы теперь с нетерпением ждем того, что подходит. Время на часах без четверти четыре.

Хлоя и Натали рисуют четверть прошедшего восемь. Кто прав?

В этом вопросе нам говорят, что двое детей, Хлоя и Натали, оба нарисовали время без четверти восьмого. И нам показывают двое часов. Теперь давайте потратим немного времени на просмотр эти двое часов. Что такое же и что другой?

Ну если посмотреть где руки показывают стрелки часов, мы видим, что и Хлоя, и Натали нарисовали свои руки так, чтобы одна из них указывала на цифру три или, по крайней мере, рядом с цифра три, а другая рука нарисована так, что указывает на цифру восемь, или близко к числу восемь. Но если мы продолжим искать больше присмотревшись к этим циферблатам, мы можем увидеть, что они немного отличаются. Хлоя нарисовала минутную стрелку или длинная рука, указывающая на цифру три. Но на часах Натали она решил указать это на цифру восемь.

И часовые стрелки другие слишком. Хлоя решила нарисовать свой час рука, указывающая сразу после числа восемь. Но Натали решила нарисовать свою. указывая прямо перед цифрой три. Другими словами, это почти как если бы руки поменялись местами с Хлои на Натали. Возможно, так, как мы собираемся Ответить на этот вопрос лучше всего, попробовав нарисовать четверть девятого для себя.

Чтобы помочь нам, давайте порисуем несколько раз нашего собственного. Что означает «восьмерка» в четверти прошлые восемь означает? Это означает, что это четверть час восьмого. И мы знаем, что руки часы выглядят как восемь часов, не так ли? Минутная стрелка указывает прямо вверх к числу 12. И часовая стрелка, которая говорит нам что восемь часов указывает на число восемь. Четверть прошедшего времени – это время, когда минутная стрелка прошла четверть оборота по циферблату. Вместо того, чтобы указывать на номер 12, теперь он указывает на цифру три. И часовая стрелка, которая была указывая прямо на цифру восемь, теперь продвинулся на четверть пути к число девять.