本發(fā)明涉及電子教學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種根據(jù)手繪圖案構(gòu)建物理實(shí)驗(yàn)的方法。

背景技術(shù)：

在現(xiàn)有的電子教學(xué)領(lǐng)域，已出現(xiàn)了通過軟件模擬物理實(shí)驗(yàn)的方法，具體操作步驟為：在軟件中預(yù)設(shè)有工具箱，使用時(shí)，將工具箱中的器材拖入場(chǎng)景中，對(duì)器材進(jìn)行組裝，最后對(duì)器材施加物理引擎以驅(qū)動(dòng)器材，完成對(duì)器材的試驗(yàn)?zāi)M。這種方式的缺陷為：1、學(xué)習(xí)難度比較大，學(xué)習(xí)成本比較高，操作者需要了解軟件中各個(gè)器材的特性；2、對(duì)教學(xué)而言，老師無法從傳統(tǒng)的黑板平滑過渡到現(xiàn)代化教學(xué)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種根據(jù)手繪圖案構(gòu)建物理實(shí)驗(yàn)的方法，能夠?qū)⒗蠋熓掷L的圖案轉(zhuǎn)換為物理實(shí)驗(yàn)的模型，并進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)?zāi)M，實(shí)現(xiàn)手繪板書與電子教學(xué)的對(duì)接。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種根據(jù)手繪圖案構(gòu)建物理實(shí)驗(yàn)的方法，所述方法為：

電子畫板接收到用戶的手繪圖案；

識(shí)別出手繪圖案中各物體的輪廓；

結(jié)合各物體的輪廓進(jìn)一步從手繪圖案中識(shí)別出靜件、動(dòng)件及箭頭；

對(duì)識(shí)別出的靜件、動(dòng)件和箭頭添加物理引擎以進(jìn)行運(yùn)動(dòng)模擬。

本發(fā)明的有益效果在于：將電子畫板上接收到的手繪圖案進(jìn)行輪廓識(shí)別，再進(jìn)行靜件、動(dòng)件及箭頭區(qū)分，然后添加物理引擎后進(jìn)行運(yùn)動(dòng)模擬，將在電子畫板上板書的手繪圖案識(shí)別成與物理實(shí)驗(yàn)相關(guān)的靜件、動(dòng)件及箭頭，賦予物理引擎后直接進(jìn)行運(yùn)動(dòng)模擬，實(shí)現(xiàn)手繪圖案與物理實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷膶?duì)接，大大降低老師學(xué)習(xí)使用的難度，如果在課堂上直接應(yīng)用，會(huì)使課堂教學(xué)更加生動(dòng)有趣。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的實(shí)施例一的根據(jù)手繪圖案構(gòu)建物理實(shí)驗(yàn)的方法的流程圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例二的根據(jù)手繪圖案構(gòu)建物理實(shí)驗(yàn)的方法的流程圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例三的手繪圖案的示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例三的手繪圖案中的線條轉(zhuǎn)換為規(guī)則的線條后的示意圖。

具體實(shí)施方式

為詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、所實(shí)現(xiàn)目的及效果，以下結(jié)合實(shí)施方式并配合附圖予以說明。

本發(fā)明最關(guān)鍵的構(gòu)思在于：將老師板書的手繪圖案畫在電子畫板上，并對(duì)手繪圖案進(jìn)行靜件、動(dòng)件及箭頭的分類識(shí)別，建立起物理實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，再結(jié)合物理引擎，可實(shí)現(xiàn)在課堂上快速直觀地模擬出物理實(shí)驗(yàn)過程。

本發(fā)明涉及的技術(shù)術(shù)語解釋見表1:

表1

請(qǐng)參照?qǐng)D1以及圖2，本發(fā)明提供了一種根據(jù)手繪圖案構(gòu)建物理實(shí)驗(yàn)的方法，所述方法為：

電子畫板接收到用戶的手繪圖案；

識(shí)別出手繪圖案中各物體的輪廓；

結(jié)合各物體的輪廓進(jìn)一步從手繪圖案中識(shí)別出靜件、動(dòng)件及箭頭；

對(duì)識(shí)別出的靜件、動(dòng)件和箭頭添加物理引擎以進(jìn)行運(yùn)動(dòng)模擬。

進(jìn)一步的，所述方法具體為：

學(xué)習(xí)記錄多個(gè)單一類型物體的用戶手繪圖案，并模擬出一個(gè)單一類型物體對(duì)應(yīng)的繪圖模型存儲(chǔ)在學(xué)習(xí)庫中；

電子畫板接收到用戶的手繪圖案；

識(shí)別出手繪圖案中各物體的輪廓；

結(jié)合各物體的輪廓進(jìn)一步從手繪圖案中識(shí)別出靜件、動(dòng)件及箭頭；

從學(xué)習(xí)庫中分別查找出與靜件、動(dòng)件及箭頭屬于同一類型物體的繪圖模型，并用查找出的繪圖模型替換與之對(duì)應(yīng)的靜件、動(dòng)件及箭頭；

對(duì)用繪圖模型替換后的靜件、動(dòng)件和箭頭添加物理引擎以進(jìn)行運(yùn)動(dòng)模擬。

由上述描述可知，通過建立一個(gè)學(xué)習(xí)庫，對(duì)用戶的手繪圖案進(jìn)行學(xué)習(xí)，以便在后續(xù)使用過程中快速準(zhǔn)確識(shí)別到該類型物體，所謂同一類型物體，例如，小車、箭頭、地面、桌子互為不同類型物體，如果畫的均為小車，則屬于同一類型物體；對(duì)于同一類型物體，根據(jù)多個(gè)用戶手繪圖案模擬出一個(gè)繪圖模型存儲(chǔ)在學(xué)習(xí)庫中，在實(shí)際操作中遇到與該類型物體對(duì)應(yīng)的繪圖模型時(shí)，用該繪圖模型替換與之對(duì)應(yīng)的物體，便于規(guī)范同一類型物體運(yùn)動(dòng)時(shí)的形狀，便于通過對(duì)繪圖模型提前賦予特性來減少在操作過程中使用的時(shí)間，也減少學(xué)習(xí)庫的存儲(chǔ)空間；物理實(shí)驗(yàn)中各物體手繪時(shí)主要繪制輪廓，運(yùn)動(dòng)中需要的類型為靜件、動(dòng)件和力，在這里用箭頭代表力及力的方向，對(duì)手繪圖案的識(shí)別，先識(shí)別出輪廓，再辨別該物體是靜件、動(dòng)件還是箭頭，不易辨別錯(cuò)誤，且使計(jì)算機(jī)處理速度快；對(duì)用繪圖模型替換后的靜件、動(dòng)件和箭頭添加物理引擎，以對(duì)動(dòng)件的受力及運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行準(zhǔn)確的限定。

進(jìn)一步的，在識(shí)別出手繪圖案中各物體的輪廓之前，還包括：

將手繪圖案中的各線條轉(zhuǎn)換為規(guī)則的線條。

由上述描述可知，將手繪圖案中的各線條轉(zhuǎn)換為規(guī)則的線條，例如將手繪直線轉(zhuǎn)換為規(guī)則的直線，將手繪圓形轉(zhuǎn)換為規(guī)則的圓形，將手繪圓弧轉(zhuǎn)換為規(guī)則的圓弧，便于計(jì)算機(jī)在后續(xù)步驟中對(duì)圖案中的線條進(jìn)行快速識(shí)別處理。

進(jìn)一步的，學(xué)習(xí)記錄多個(gè)單一類型物體的用戶手繪圖案，并模擬出一個(gè)單一類型物體對(duì)應(yīng)的繪圖模型存儲(chǔ)在學(xué)習(xí)庫中，具體為：

學(xué)習(xí)記錄多個(gè)單一類型物體朝向同一方向的用戶手繪圖案；

從多個(gè)單一類型物體的用戶手繪圖案中提取出共同的結(jié)構(gòu)特征和位置關(guān)系特征；

根據(jù)提取出的共同的結(jié)構(gòu)特征和位置關(guān)系特征模擬出一個(gè)單一類型物體對(duì)應(yīng)的繪圖模型；

將模擬出的單一類型物體對(duì)應(yīng)的繪圖模型存儲(chǔ)在學(xué)習(xí)庫中。

由上述描述可知，在對(duì)同一類型物體的用戶手繪圖案進(jìn)行學(xué)習(xí)時(shí)，使用戶手繪圖案朝向一致，便于快速準(zhǔn)確從多個(gè)用戶手繪圖案中識(shí)別到該類型物體的共同的結(jié)構(gòu)特征和位置關(guān)系特征；結(jié)構(gòu)特征是指物體包含的形狀個(gè)體和形狀個(gè)體數(shù)量，形狀個(gè)體是指矩形、三角形、圓形、直線段等，位置關(guān)系是指各形狀個(gè)體之間的位置關(guān)系，通過結(jié)構(gòu)特征和位置關(guān)系特征便于對(duì)同一類型物體進(jìn)行識(shí)別。

進(jìn)一步的，識(shí)別出手繪圖案中各物體的輪廓，具體為：

從電子畫板的左上角開始，按照從左到右和從上到下的順序遍歷搜索電子畫板上的點(diǎn)；

若搜索到第一個(gè)繪圖點(diǎn)，則接著搜索與第一個(gè)繪圖點(diǎn)依次相連的其他繪圖點(diǎn)，直至將與第一個(gè)繪圖點(diǎn)依次相連的繪圖點(diǎn)全部搜索到，組成第一個(gè)輪廓；

在第一個(gè)輪廓的外部繼續(xù)搜索第二個(gè)繪圖點(diǎn)，若搜索到第二個(gè)繪圖點(diǎn)，則接著搜索與第二個(gè)繪圖點(diǎn)依次相連的全部繪圖點(diǎn)，組成第二個(gè)輪廓；

在第一個(gè)輪廓和第二個(gè)輪廓以外繼續(xù)搜索其他繪圖點(diǎn)，直至將所有的輪廓都找到，其中一個(gè)輪廓對(duì)應(yīng)一個(gè)物體。

由上述描述可知，先識(shí)別出手繪圖案中的一個(gè)點(diǎn)，然后根據(jù)輪廓上的點(diǎn)是連續(xù)的這一特征，先依次找出與該點(diǎn)連續(xù)的點(diǎn)，然后組成一個(gè)輪廓；又物理實(shí)驗(yàn)中不同物體的輪廓之間是獨(dú)立的，因此不同物體的輪廓繪制成不相交，即可將不同物體區(qū)分開來，也使能快速對(duì)獨(dú)立的物體進(jìn)行識(shí)別。

進(jìn)一步的，結(jié)合各物體的輪廓進(jìn)一步從手繪圖案中識(shí)別出靜件、動(dòng)件及箭頭，具體為：

提取其中一個(gè)物體的輪廓；

若該物體的輪廓符合學(xué)習(xí)庫中關(guān)于箭頭的繪圖模型，則該物體為箭頭；

若該物體的輪廓內(nèi)有斜線，則該物體為靜件；

否則，該物體為動(dòng)件；

提取下一個(gè)物體的輪廓，重復(fù)上述步驟進(jìn)行識(shí)別。

由上述描述可知，物理實(shí)驗(yàn)中的箭頭一般為三根相交于一點(diǎn)的直線段組成的物體，靜件和動(dòng)件一般為具有封閉輪廓的物體，箭頭與靜件和動(dòng)件具有明顯不同的特征，因此箭頭較易識(shí)別，先對(duì)箭頭進(jìn)行識(shí)別，然后分析判斷其他物體分別為靜件還是動(dòng)件，便于快速識(shí)別；對(duì)于靜件和動(dòng)件的區(qū)分，此處通過輪廓內(nèi)部是否包括斜線來進(jìn)行區(qū)分，也可通過在輪廓內(nèi)部打虛線、交叉網(wǎng)格線等方式，實(shí)現(xiàn)靜件與動(dòng)件的快速區(qū)分。

進(jìn)一步的，從學(xué)習(xí)庫中分別查找出與靜件、動(dòng)件及箭頭屬于同一類型物體的繪圖模型，并用查找出的繪圖模型替換與之對(duì)應(yīng)的靜件、動(dòng)件及箭頭，具體為：

學(xué)習(xí)庫中的繪圖模型按照靜件、動(dòng)件和箭頭分類存儲(chǔ)；

從學(xué)習(xí)庫中查找出與識(shí)別出的箭頭對(duì)應(yīng)的繪圖模型，并用其替換識(shí)別出的箭頭；

從學(xué)習(xí)庫中查找出與識(shí)別出的動(dòng)件對(duì)應(yīng)的繪圖模型，并用其替換識(shí)別出的動(dòng)件；

從學(xué)習(xí)庫中查找出與識(shí)別出的靜件對(duì)應(yīng)的繪圖模型，并用其替換識(shí)別出的靜件。

由上述描述可知，學(xué)習(xí)庫中的繪圖模型是按照靜件、動(dòng)件和箭頭分類存儲(chǔ)的，便于從學(xué)習(xí)庫中快速查找到與識(shí)別出的靜件、動(dòng)件和箭頭對(duì)應(yīng)的繪圖模型；用學(xué)習(xí)庫中的靜件、動(dòng)件和箭頭分別替換手繪圖形中識(shí)別出的靜件、動(dòng)件和箭頭，實(shí)現(xiàn)對(duì)手繪圖形的規(guī)整，使替換后的靜件、動(dòng)件和箭頭能夠更加準(zhǔn)確的模擬物理實(shí)驗(yàn)。

進(jìn)一步的，還包括：

根據(jù)識(shí)別出的靜件、動(dòng)件及箭頭的輪廓分析出靜件、動(dòng)件及箭頭各自的方向?qū)傩裕?/p>

從學(xué)習(xí)庫中查找出與識(shí)別出的箭頭對(duì)應(yīng)的繪圖模型，根據(jù)箭頭的方向?qū)傩孕D(zhuǎn)后替換識(shí)別出的箭頭；

從學(xué)習(xí)庫中查找出與識(shí)別出的動(dòng)件對(duì)應(yīng)的繪圖模型，根據(jù)動(dòng)件的方向?qū)傩孕D(zhuǎn)后替換識(shí)別出的動(dòng)件；

從學(xué)習(xí)庫中查找出與識(shí)別出的靜件對(duì)應(yīng)的繪圖模型，根據(jù)靜件的方向?qū)傩孕D(zhuǎn)后替換識(shí)別出的靜件。

由上述描述可知，學(xué)習(xí)庫中存儲(chǔ)的繪圖模型的朝向是一致的，識(shí)別出靜件、動(dòng)件及箭頭各自的方向?qū)傩?，根?jù)方向?qū)傩苑謩e將靜件、動(dòng)件及箭頭旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)后分別替換識(shí)別出的靜件、動(dòng)件及箭頭，使靜件、動(dòng)件及箭頭的方向與手繪圖案中的方向一致。

進(jìn)一步的，還包括：

根據(jù)識(shí)別出的靜件、動(dòng)件及箭頭的輪廓分析出靜件、動(dòng)件及箭頭各自的長(zhǎng)度屬性和寬度屬性；

從學(xué)習(xí)庫中查找出與識(shí)別出的箭頭對(duì)應(yīng)的繪圖模型，根據(jù)箭頭的長(zhǎng)度屬性或?qū)挾葘傩宰儞Q大小后替換識(shí)別出的箭頭；

從學(xué)習(xí)庫中查找出與識(shí)別出的動(dòng)件對(duì)應(yīng)的繪圖模型，根據(jù)動(dòng)件的長(zhǎng)度屬性或?qū)挾葘傩宰儞Q大小后替換識(shí)別出的動(dòng)件；

從學(xué)習(xí)庫中查找出與識(shí)別出的靜件對(duì)應(yīng)的繪圖模型，根據(jù)靜件的長(zhǎng)度屬性或?qū)挾葘傩宰儞Q大小后替換識(shí)別出的靜件。

由上述描述可知，學(xué)習(xí)庫中存儲(chǔ)的繪圖模型的大小僅一種尺寸，在用學(xué)習(xí)庫中的靜件、動(dòng)件及箭頭分別替換從手繪圖案中識(shí)別出的靜件、動(dòng)件及箭頭時(shí)，先將學(xué)習(xí)庫中的繪圖模型按照手繪圖形中的長(zhǎng)度屬性或?qū)挾葘傩宰儞Q，使繪圖模型替換時(shí)保持手繪圖案中的靜件、動(dòng)件及箭頭的大小，保持手繪圖案中靜件、動(dòng)件及箭頭的比例協(xié)調(diào)性，長(zhǎng)度屬性和寬度屬性僅取其中之一進(jìn)行變換，保持繪圖模型本身的長(zhǎng)度和寬度等比例縮放，使繪圖模型中形狀個(gè)體不變，例如圓形還是圓形，不會(huì)變成橢圓形。

進(jìn)一步的，對(duì)用繪圖模型替換后的靜件、動(dòng)件和箭頭添加物理引擎以進(jìn)行運(yùn)動(dòng)模擬，具體為：

添加每個(gè)箭頭對(duì)應(yīng)的力的名稱、大小、方向；

添加動(dòng)件與靜件之間的摩擦系數(shù)；

接收到點(diǎn)擊按鈕信息，動(dòng)件開始運(yùn)動(dòng)。

由上述描述可知，動(dòng)件所受的力的種類、大小、方向、動(dòng)件與靜件之間的摩擦系數(shù)都是動(dòng)件運(yùn)動(dòng)過程中所不可少的參數(shù)，設(shè)置合理。

請(qǐng)參照?qǐng)D1，本發(fā)明的實(shí)施例一為：

一種根據(jù)手繪圖案構(gòu)建物理實(shí)驗(yàn)的方法，所述方法為：

電子畫板接收到用戶的手繪圖案；

識(shí)別出手繪圖案中各物體的輪廓；

結(jié)合各物體的輪廓進(jìn)一步從手繪圖案中識(shí)別出靜件、動(dòng)件及箭頭；

對(duì)識(shí)別出的靜件、動(dòng)件和箭頭添加物理引擎以進(jìn)行運(yùn)動(dòng)模擬。

請(qǐng)參照?qǐng)D2，本發(fā)明的實(shí)施例二為：

一種根據(jù)手繪圖案構(gòu)建物理實(shí)驗(yàn)的方法，在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上，所述方法具體為：

學(xué)習(xí)記錄多個(gè)單一類型物體的用戶手繪圖案，并模擬出一個(gè)單一類型物體對(duì)應(yīng)的繪圖模型存儲(chǔ)在學(xué)習(xí)庫中；

電子畫板接收到用戶的手繪圖案；

識(shí)別出手繪圖案中各物體的輪廓；

結(jié)合各物體的輪廓進(jìn)一步從手繪圖案中識(shí)別出靜件、動(dòng)件及箭頭；

從學(xué)習(xí)庫中分別查找出與靜件、動(dòng)件及箭頭屬于同一類型物體的繪圖模型，并用查找出的繪圖模型替換與之對(duì)應(yīng)的靜件、動(dòng)件及箭頭；

對(duì)用繪圖模型替換后的靜件、動(dòng)件和箭頭添加物理引擎以進(jìn)行運(yùn)動(dòng)模擬。

請(qǐng)參照?qǐng)D3和圖4，本發(fā)明的實(shí)施例三為：

一種根據(jù)手繪圖案構(gòu)建物理實(shí)驗(yàn)的方法，在實(shí)施例一或二的基礎(chǔ)上，具體舉例，老師的手繪圖案如圖3所示，該手繪圖案中包括一個(gè)小車、一個(gè)向下箭頭和一個(gè)實(shí)體，該小車為動(dòng)件，該向下箭頭方向?yàn)樨Q直向下，該實(shí)體輪廓內(nèi)部畫有斜線，該實(shí)體上表面的一個(gè)斜面和一個(gè)平面為小車的滑行面。

1、在識(shí)別出手繪圖案中各物體的輪廓之前，還包括：

將手繪圖案中的各線條轉(zhuǎn)換為規(guī)則的線條，轉(zhuǎn)換后的手繪圖案如圖4所示，圖中的線條較為規(guī)整。

2、識(shí)別出手繪圖案中各物體的輪廓，具體為：

從電子畫板的左上角開始，按照從左到右和從上到下的順序遍歷搜索電子畫板上的點(diǎn)；

若搜索到第一個(gè)繪圖點(diǎn)，則接著搜索與第一個(gè)繪圖點(diǎn)依次相連的其他繪圖點(diǎn)，直至將與第一個(gè)繪圖點(diǎn)依次相連的繪圖點(diǎn)全部搜索到，組成第一個(gè)輪廓；如圖4所示，該第一個(gè)繪圖點(diǎn)為小車的左上角點(diǎn)，該第一個(gè)輪廓是指小車的輪廓，包括一個(gè)矩形，兩個(gè)圓，兩個(gè)圓位于該矩形的下方；

在第一個(gè)輪廓的外部繼續(xù)搜索第二個(gè)繪圖點(diǎn)，若搜索到第二個(gè)繪圖點(diǎn)，則接著搜索與第二個(gè)繪圖點(diǎn)依次相連的全部繪圖點(diǎn)，組成第二個(gè)輪廓；如圖4所示，該第二個(gè)繪圖點(diǎn)為實(shí)體左上方的點(diǎn)，該第二個(gè)輪廓是指實(shí)體的輪廓；

在第一個(gè)輪廓和第二個(gè)輪廓以外繼續(xù)搜索其他繪圖點(diǎn)，直至將所有的輪廓都找到，其中一個(gè)輪廓對(duì)應(yīng)一個(gè)物體；如圖4所示，還可搜索到向下箭頭上方的點(diǎn)作為第三個(gè)繪圖點(diǎn)，第三個(gè)輪廓就是向下箭頭的形狀，包括三個(gè)直線段，這三個(gè)直線段其中一個(gè)端點(diǎn)交于一點(diǎn)。

3、結(jié)合各物體的輪廓進(jìn)一步從手繪圖案中識(shí)別出靜件、動(dòng)件及箭頭，具體為：

提取其中一個(gè)物體的輪廓；

若該物體的輪廓符合學(xué)習(xí)庫中關(guān)于箭頭的繪圖模型，則該物體為箭頭；

若該物體的輪廓內(nèi)有斜線，則該物體為靜件；

否則，該物體為動(dòng)件；

提取下一個(gè)物體的輪廓，重復(fù)上述步驟進(jìn)行識(shí)別；如圖4所示，依次將圖中的小車、實(shí)體和向下箭頭按照上述方法進(jìn)行辨別，小車識(shí)別為動(dòng)件，實(shí)體的外輪廓內(nèi)有斜線，實(shí)體識(shí)別為靜件，向下箭頭結(jié)構(gòu)較為特殊，識(shí)別為箭頭。

本發(fā)明的實(shí)施例四為：

一種根據(jù)手繪圖案構(gòu)建物理實(shí)驗(yàn)的方法，在實(shí)施例三具體實(shí)例的基礎(chǔ)上，在學(xué)習(xí)庫的建立和使用上：

1、學(xué)習(xí)記錄多個(gè)單一類型物體的用戶手繪圖案，并模擬出一個(gè)單一類型物體對(duì)應(yīng)的繪圖模型存儲(chǔ)在學(xué)習(xí)庫中，具體為：

學(xué)習(xí)記錄多個(gè)單一類型物體朝向同一方向的用戶手繪圖案；

從多個(gè)單一類型物體的用戶手繪圖案中提取出共同的結(jié)構(gòu)特征和位置關(guān)系特征；

根據(jù)提取出的共同的結(jié)構(gòu)特征和位置關(guān)系特征模擬出一個(gè)單一類型物體對(duì)應(yīng)的繪圖模型；

將模擬出的單一類型物體對(duì)應(yīng)的繪圖模型存儲(chǔ)在學(xué)習(xí)庫中。

如圖4所示，圖中包括小車、實(shí)體和向下箭頭，小車在訓(xùn)練時(shí)，按照?qǐng)D中水平朝右的方向?yàn)檎较蜻M(jìn)行訓(xùn)練，小車的共同結(jié)構(gòu)特征為兩個(gè)圓和一個(gè)封閉形狀個(gè)體，位置關(guān)系為兩個(gè)圓并行排列，且兩個(gè)圓均與該封閉形狀個(gè)體的下直線接觸，在學(xué)習(xí)庫中存儲(chǔ)的與小車對(duì)應(yīng)的繪圖模型為一個(gè)矩形和兩個(gè)圓，兩個(gè)圓均與該矩形的下直線接觸；另外，在學(xué)習(xí)庫中還可將小車對(duì)應(yīng)的繪圖模型增加運(yùn)動(dòng)限定，例如，限定為運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩個(gè)圓繞各自的圓心轉(zhuǎn)動(dòng)，兩個(gè)圓轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速相同，且矩形跟隨兩個(gè)圓移動(dòng)；

箭頭在訓(xùn)練時(shí)，為包括三條直線段，且該三條直線段的其中一個(gè)端點(diǎn)相交于一點(diǎn)；

實(shí)體在訓(xùn)練時(shí)，為一個(gè)封閉的輪廓，左側(cè)邊、右側(cè)邊均為豎直的邊，底邊為水平的邊，實(shí)體的上表面根據(jù)形狀的不同分開存儲(chǔ)，例如上表面為斜面，存儲(chǔ)為斜面實(shí)體，上表面為水平面，存儲(chǔ)為平面實(shí)體，上表面為拱形，存儲(chǔ)為拱形實(shí)體，在圖4中的實(shí)體由學(xué)習(xí)庫中的斜面實(shí)體和平面實(shí)體拼接組成；另外，在學(xué)習(xí)庫中還可設(shè)定各種實(shí)體的運(yùn)動(dòng)面，各種實(shí)體豎直放置，斜面實(shí)體的運(yùn)動(dòng)面為上表面，矩形實(shí)體的運(yùn)動(dòng)面也為上表面。

2、從學(xué)習(xí)庫中分別查找出與靜件、動(dòng)件及箭頭屬于同一類型物體的繪圖模型，并用查找出的繪圖模型替換與之對(duì)應(yīng)的靜件、動(dòng)件及箭頭，具體為：

學(xué)習(xí)庫中的繪圖模型按照靜件、動(dòng)件和箭頭分類存儲(chǔ)；

根據(jù)識(shí)別出的靜件、動(dòng)件及箭頭的輪廓分析出靜件、動(dòng)件及箭頭各自的方向?qū)傩裕?/p>

根據(jù)識(shí)別出的靜件、動(dòng)件及箭頭的輪廓分析出靜件、動(dòng)件及箭頭各自的長(zhǎng)度屬性和寬度屬性；

從學(xué)習(xí)庫中查找出與識(shí)別出的箭頭對(duì)應(yīng)的繪圖模型，根據(jù)箭頭的方向?qū)傩孕D(zhuǎn)、根據(jù)箭頭的長(zhǎng)度屬性或?qū)挾葘傩宰儞Q大小后替換識(shí)別出的箭頭；

從學(xué)習(xí)庫中查找出與識(shí)別出的動(dòng)件對(duì)應(yīng)的繪圖模型，根據(jù)動(dòng)件的方向?qū)傩孕D(zhuǎn)、根據(jù)動(dòng)件的長(zhǎng)度屬性或?qū)挾葘傩宰儞Q大小后替換識(shí)別出的動(dòng)件；

從學(xué)習(xí)庫中查找出與識(shí)別出的靜件對(duì)應(yīng)的繪圖模型，根據(jù)靜件的方向?qū)傩孕D(zhuǎn)、根據(jù)靜件的長(zhǎng)度屬性或?qū)挾葘傩宰儞Q大小后替換識(shí)別出的靜件。

如圖4所示，學(xué)習(xí)庫中的小車相比于水平朝右的正方向順時(shí)針旋轉(zhuǎn)35°，學(xué)習(xí)庫中的斜面實(shí)體和矩形實(shí)體豎直放置，不旋轉(zhuǎn)，學(xué)習(xí)庫中的箭頭相比于水平朝右的正方向順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°；學(xué)習(xí)庫中的小車、斜面實(shí)體、矩形實(shí)體、箭頭按照長(zhǎng)度屬性或?qū)挾葘傩钥s放變換來替換圖4中的小車、實(shí)體和向下箭頭。

本發(fā)明的實(shí)施例五為：

一種根據(jù)手繪圖案構(gòu)建物理實(shí)驗(yàn)的方法，在實(shí)施例二的基礎(chǔ)上，對(duì)用繪圖模型替換后的靜件、動(dòng)件和箭頭添加物理引擎以進(jìn)行運(yùn)動(dòng)模擬，具體為：

添加每個(gè)箭頭對(duì)應(yīng)的力的名稱、大小、方向；

添加動(dòng)件與靜件之間的摩擦系數(shù)；

接收到點(diǎn)擊按鈕信息，動(dòng)件開始運(yùn)動(dòng)。

如圖4所示，將向下箭頭設(shè)定力的名稱為重力，力的大小為10N，方向?yàn)樨Q直向下，小車與實(shí)體之間的摩擦系數(shù)為0.2，接收到點(diǎn)擊按鈕信息，動(dòng)畫模擬小車在重力作用下沿著實(shí)體的斜面和水平直線運(yùn)動(dòng)的過程。

綜上所述，本發(fā)明提供的根據(jù)手繪圖案構(gòu)建物理實(shí)驗(yàn)的方法，老師在電子畫板上板書繪制手繪圖案，電子畫板上自動(dòng)識(shí)別手繪圖案中的靜件、動(dòng)件及箭頭，學(xué)習(xí)庫中存儲(chǔ)的繪圖模型是根據(jù)用戶手繪的多個(gè)圖案模擬出來的，學(xué)習(xí)庫中的繪圖模型在替換從手繪圖案中識(shí)別出的靜件、動(dòng)件及箭頭時(shí)需要經(jīng)過方向旋轉(zhuǎn)和大小縮放變換，使經(jīng)繪圖模型替換后的圖案盡量與手繪圖案保持一致，使在視覺上不會(huì)產(chǎn)生大的誤差，所述方法實(shí)現(xiàn)了將老師手繪圖案轉(zhuǎn)換為包含靜件、動(dòng)件及箭頭的物理模型，并對(duì)物理模型添加物理引擎來模擬物理實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)板書與電子模擬的對(duì)接，使老師學(xué)習(xí)起來難度較低，且使老師上課時(shí)教學(xué)較為直觀，增強(qiáng)課堂的生動(dòng)有趣性。

以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等同變換，或直接或間接運(yùn)用在相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。