專利名稱：多媒體虛擬教學(xué)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于多媒體互動(dòng)教學(xué)領(lǐng)域，特別涉及虛擬教學(xué)設(shè)備。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)教學(xué)方式中，教師可以隨時(shí)板書，吸引學(xué)生注意力并與學(xué)生互動(dòng)，授課效果好。 但是需要花費(fèi)很長時(shí)間，大大地降低了上課效率，同時(shí)，粉筆灰塵對(duì)教師和學(xué)生身體健康產(chǎn) 生了極大的危害。
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，多媒體教學(xué)已經(jīng)越來越廣泛地應(yīng)用于課堂教學(xué)。教師課前做好 電子課件，課堂上只要通過電腦設(shè)備，投影機(jī)，投影幕和音響設(shè)備用圖、文、聲、像和動(dòng)態(tài) 視頻等方式把傳統(tǒng)教學(xué)方式下難以表述的現(xiàn)象與過程生動(dòng)而形象地顯現(xiàn)出來，節(jié)約了大量的 板書時(shí)間，有效地?cái)U(kuò)展了課時(shí)容量，提高了教學(xué)效率。
但是隨著近幾年現(xiàn)代化教學(xué)的應(yīng)用，普通多媒體教學(xué)系統(tǒng)的弊端就暴露無遺
1、 在講課時(shí)，教師必須站在電腦旁通過鼠標(biāo)或鍵盤操作課件，大大降低了教學(xué)的靈活性， 拉遠(yuǎn)了教師與學(xué)生的距離。
2、 課堂講解只能以已有電子文檔為基礎(chǔ)，不能隨時(shí)在其基礎(chǔ)上更改或者實(shí)時(shí)做出批注進(jìn) 行更加詳細(xì)的說明，大大限制了教師、黑板與學(xué)生之間的交互性。
3、 目前的多媒體教學(xué)一般采用正投技術(shù)，當(dāng)教師需要站在投影幕前講解時(shí)身體會(huì)遮擋住 一部分投影畫面，而且投影機(jī)的光線對(duì)教師視網(wǎng)膜會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重傷害。
4、 教學(xué)課件為二維顯示，對(duì)于很多需要進(jìn)入結(jié)構(gòu)體內(nèi)部的立體顯示場合，無法滿足學(xué)生 對(duì)三維信息的需要。

實(shí)用新型內(nèi)容
為解決上述現(xiàn)代化教學(xué)的弊端問題，本實(shí)用新型提供一種多媒體虛擬教學(xué)設(shè)備。
本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案
一種多媒體虛擬教學(xué)設(shè)備，包括計(jì)算機(jī)主機(jī)、與所述計(jì)算機(jī)主機(jī)通訊連接的背投裝置、 觸摸屏和攝像頭，所述計(jì)算機(jī)主機(jī)內(nèi)設(shè)有攝像頭模式識(shí)別模塊，所述攝像頭模式識(shí)別模塊中 設(shè)有對(duì)應(yīng)于相關(guān)操作的動(dòng)作模型數(shù)據(jù)庫，該攝像頭模式識(shí)別模塊用于識(shí)別攝像頭采集到的圖 像信號(hào)中的動(dòng)作信息，并與動(dòng)作模型數(shù)據(jù)庫中的動(dòng)作模型進(jìn)行匹配査詢，當(dāng)找到匹配的動(dòng)作模型時(shí)，執(zhí)行該動(dòng)作模型對(duì)應(yīng)操作，所述背投裝置包括投影機(jī)、反射鏡及背投屏幕，投影機(jī) 將從計(jì)算機(jī)主機(jī)得到的信號(hào)經(jīng)反射鏡反射后，投影到背投幕上。
本實(shí)用新型的有益效果如下-
1、 將背投系統(tǒng)應(yīng)用于多媒體教學(xué)，使教師可以在投影幕前自由走動(dòng)，不會(huì)阻隔投影儀的 光線，避免了正面投影方式的弊端；
2、 開發(fā)紅外線觸摸屏系統(tǒng)，教師可以擺脫傳統(tǒng)操作設(shè)備的限制，在屏幕上實(shí)現(xiàn)非接觸式 的隨意板書；采用攝像頭模式識(shí)別技術(shù)，教師可離開投影幕一定距離對(duì)課件進(jìn)行遠(yuǎn)距離非接 觸式操作。
3、 開發(fā)了立體顯示、可實(shí)時(shí)操控互動(dòng)的專用課件，解決了老師只能通過平面的圖片或者 制作出真實(shí)模型才能講解清楚的復(fù)雜結(jié)構(gòu)和對(duì)象的困難，并實(shí)現(xiàn)對(duì)講解對(duì)象的實(shí)時(shí)互動(dòng)操控， 使教學(xué)過程更加有效。


圖1為本實(shí)用新型多媒體虛擬教學(xué)設(shè)備實(shí)施例外形結(jié)構(gòu)正視圖 圖2為本實(shí)用新型多媒體虛擬教學(xué)設(shè)備實(shí)施例外形結(jié)構(gòu)側(cè)視圖 圖3為本實(shí)用新型多媒體虛擬教學(xué)設(shè)備實(shí)施例框架圖 圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例中攝像頭水平方向追蹤范圍 圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例中攝像頭豎直方向追蹤范圍
具體實(shí)施方式
如圖l、圖2、圖3所示， 一種多媒體虛擬教學(xué)設(shè)備，包括計(jì)算機(jī)主機(jī)l、與所述計(jì)算 機(jī)主機(jī)1通訊連接的背投裝置2、觸摸屏3和攝像頭4，其中所述計(jì)算機(jī)主機(jī)1內(nèi)設(shè)有攝像頭 模式識(shí)別模塊，該攝像頭模式識(shí)別模塊用于識(shí)別攝像頭4采集到的圖像信號(hào)中的操控信息， 該控制信息用于操控在計(jì)算機(jī)主機(jī)l內(nèi)運(yùn)行的教學(xué)內(nèi)容，所述觸摸屏用于操控背投裝置2顯 示畫面中內(nèi)容。操作者即可以通過觸摸屏3對(duì)計(jì)算機(jī)主機(jī)進(jìn)行操作，也可通過攝像頭4對(duì)計(jì) 算機(jī)主機(jī)l進(jìn)行操作。
其中，所述背投裝置2包括投影機(jī)、反射鏡及背投屏幕，投影機(jī)將從計(jì)算機(jī)主機(jī)1得到 的信號(hào)經(jīng)反射鏡反射后，投影到背投幕上。
其中，所述觸摸屏3為紅外觸摸屏，其外掛在背投屏幕的正前方。
其中，所述計(jì)算機(jī)主機(jī)1與所述投影機(jī)2之間通過VGA接口連接；所述計(jì)算機(jī)主機(jī)l與所述觸摸屏3之間通過RS232或USB接口連接，所述計(jì)算機(jī)主機(jī)1與所述攝像頭4之間通過 USB接口連接。
其中，所述計(jì)算機(jī)主機(jī)中用于將觸摸信號(hào)在鼠標(biāo)狀態(tài)和畫筆狀態(tài)切換的切換模塊。當(dāng)觸 摸信號(hào)處于鼠標(biāo)狀態(tài)時(shí)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電腦系統(tǒng)的操控，切換到畫筆狀態(tài)可以實(shí)現(xiàn)在屏幕上進(jìn)行 隨意書寫。
其中，所述計(jì)算機(jī)主機(jī)l中的攝像頭模式識(shí)別模塊中包括一對(duì)應(yīng)于相關(guān)操作的動(dòng)作模型 數(shù)據(jù)庫。當(dāng)操作者需要遠(yuǎn)距離操控電腦時(shí)，攝像頭模式識(shí)別模塊被打開，即執(zhí)行攝像頭模式 識(shí)別程序，操作者可以在攝像頭能夠感應(yīng)的范圍內(nèi)活動(dòng)，執(zhí)行既定動(dòng)作，由攝像頭實(shí)時(shí)采集 相關(guān)的動(dòng)作信息，并與動(dòng)作模型數(shù)據(jù)庫中的動(dòng)作模型進(jìn)行匹配查詢，當(dāng)找到匹配的動(dòng)作模型 時(shí)，執(zhí)行該動(dòng)作模型對(duì)應(yīng)操作。例如定義操作者手掌展開在2-5秒內(nèi)水平向右移動(dòng)距離大于 300,實(shí)現(xiàn)翻到下一頁，在2-5秒內(nèi)向左移動(dòng)距離大于300mm實(shí)現(xiàn)上翻一頁。
其中，所述攝像頭4的感應(yīng)的范圍如圖4、圖5所示。在水平方向的自動(dòng)追蹤范圍為Z A0B^40度的范圍內(nèi)，其中頂點(diǎn)0為攝像頭4所在位置處。在豎直方向的自動(dòng)追蹤范圍為Z C0卜60度的范圍內(nèi)。
使用時(shí)，在連接好計(jì)算機(jī)主機(jī)l、背投裝置2、觸摸屏3和攝像頭4后，如需要調(diào)整背投 裝置2畫面高度，開啟計(jì)算機(jī)主機(jī)l，打開觸摸屏3自帶的校準(zhǔn)軟件校準(zhǔn)觸摸屏與投影畫面坐 標(biāo)，使觸摸點(diǎn)的位置與感應(yīng)位置無明顯偏移。觸摸屏將屏幕上的觸摸感應(yīng)信號(hào)傳遞計(jì)算機(jī)主 機(jī)l，使計(jì)算機(jī)主機(jī)產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的動(dòng)作。課件的表達(dá)方式可以實(shí)現(xiàn)由兩維顯示到紅綠三維顯示 的切換。切換到紅綠立體顯示模式之后，佩戴紅綠立體眼鏡可以看到逼真的三維立體模型。
沿續(xù)了傳統(tǒng)教學(xué)過程中教師可以隨時(shí)板書、與同學(xué)們互動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，提出了非接觸式的互 動(dòng)操作方法和三維立體的課件顯示方式，兼顧了教師的講課效率與學(xué)生的聽課效果，同時(shí)保 障了教師與學(xué)生的身體健康。
權(quán)利要求1、一種多媒體虛擬教學(xué)設(shè)備，其特征是，包括計(jì)算機(jī)主機(jī)、與所述計(jì)算機(jī)主機(jī)通訊連接的背投裝置、觸摸屏和攝像頭，所述計(jì)算機(jī)主機(jī)內(nèi)設(shè)有攝像頭模式識(shí)別模塊，所述攝像頭模式識(shí)別模塊中設(shè)有對(duì)應(yīng)于相關(guān)操作的動(dòng)作模型數(shù)據(jù)庫，該攝像頭模式識(shí)別模塊用于識(shí)別攝像頭采集到的圖像信號(hào)中的動(dòng)作信息，并與動(dòng)作模型數(shù)據(jù)庫中的動(dòng)作模型進(jìn)行匹配查詢，當(dāng)找到匹配的動(dòng)作模型時(shí)，執(zhí)行該動(dòng)作模型對(duì)應(yīng)操作，所述背投裝置包括投影機(jī)、反射鏡及背投屏幕，投影機(jī)將從計(jì)算機(jī)主機(jī)得到的信號(hào)經(jīng)反射鏡反射后，投影到背投幕上。
2、 如權(quán)利要求1所述的多媒體虛擬教學(xué)設(shè)備，其特征是，所述觸摸屏為外掛在背投屏幕 正前方的紅外觸摸屏。
3、 如權(quán)利要求2所述的多媒體虛擬教學(xué)設(shè)備，其特征是，所述計(jì)算機(jī)主機(jī)與所述投影機(jī) 之間通過VGA接口連接；所述計(jì)算機(jī)主機(jī)與所述觸摸屏之間通過RS232或USB接口連接，所 述計(jì)算機(jī)主機(jī)與所述攝像頭之間通過USB接口連接。
4、 如權(quán)利要求1所述的多媒體虛擬教學(xué)設(shè)備，其特征是，所述計(jì)算機(jī)主機(jī)中用于將觸摸 信號(hào)在鼠標(biāo)狀態(tài)和畫筆狀態(tài)切換的切換模塊。
5、 如權(quán)利要求1所述的多媒體虛擬教學(xué)設(shè)備，其特征是，所述攝像頭圖像采集范圍為， 在水平方向的自動(dòng)追蹤范圍為ZA0B^40度的范圍內(nèi)，其中頂點(diǎn)O為攝像頭所在位置處，在豎 直方向的自動(dòng)追蹤范圍為丄(:00=60度的范圍內(nèi)。
專利摘要一種多媒體虛擬教學(xué)設(shè)備，包括計(jì)算機(jī)主機(jī)、與所述計(jì)算機(jī)主機(jī)通訊連接的背投裝置、觸摸屏和攝像頭，所述計(jì)算機(jī)主機(jī)內(nèi)設(shè)有攝像頭模式識(shí)別模塊，所述攝像頭模式識(shí)別模塊中設(shè)有對(duì)應(yīng)于相關(guān)操作的動(dòng)作模型數(shù)據(jù)庫，識(shí)別攝像頭采集到的圖像信號(hào)中的動(dòng)作信息，并與動(dòng)作模型數(shù)據(jù)庫中的動(dòng)作模型進(jìn)行匹配查詢，當(dāng)找到匹配的動(dòng)作模型時(shí)，執(zhí)行該動(dòng)作模型對(duì)應(yīng)操作。所述背投裝置包括投影機(jī)、反射鏡及背投屏幕，投影機(jī)將從計(jì)算機(jī)主機(jī)得到的信號(hào)經(jīng)反射鏡反射后，投影到背投幕上。本實(shí)用新型將背投系統(tǒng)應(yīng)用于多媒體教學(xué)，使教師可以在投影幕前自由走動(dòng)，不會(huì)阻隔投影儀的光線，避免了正面投影方式的弊端。實(shí)現(xiàn)對(duì)講解對(duì)象的實(shí)時(shí)互動(dòng)操控，使教學(xué)過程更加有效。
文檔編號(hào)G06F3/042GK201226189SQ20082005981
公開日2009年4月22日 申請(qǐng)日期2008年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月17日
發(fā)明者吳翔宇, 姚文慶, 張輝輝, 戰(zhàn)巧玲, 杜寶江, 焦俊偉 申請(qǐng)人:上海滬江虛擬制造技術(shù)有限公司