br>[002引 （3-3)用事先準(zhǔn)備好的模板圖片在上述區(qū)域劃分后的圖像中逐點(diǎn)移動，用opencv提供的函數(shù)將差異量化，找到差異最小區(qū)域，判斷是否存在符合條件的區(qū)域：
[0029] 在每個區(qū)域內(nèi)，統(tǒng)計二值化后圖像內(nèi)符合要求的像素點(diǎn)個數(shù)，如果超過一定值，就 認(rèn)定該區(qū)域為激光點(diǎn)所在位置，則定義該區(qū)域為當(dāng)前的光點(diǎn)坐標(biāo)點(diǎn)；
[0030] 如果不存在符合要求的區(qū)域，清除已經(jīng)記錄的光點(diǎn)坐標(biāo)信息，更新已記錄的光點(diǎn) 坐標(biāo)信息，返回步驟（2)。
[0031] 本發(fā)明將闊值處理原理和模板匹配原理并用，進(jìn)一步提高了激光光點(diǎn)位置定位 準(zhǔn)確度。模板匹配算法是將事先準(zhǔn)備好的模板圖片在攝像頭捕捉到的圖像逐點(diǎn)移動，用 opencv提供的函數(shù)將差異量化，找到差異最小區(qū)域。然后在該區(qū)域內(nèi)，統(tǒng)計二值化后圖像內(nèi) 符合要求的像素點(diǎn)個數(shù)，如果超過一定值，就認(rèn)定該區(qū)域為激光點(diǎn)所在位置。
[0032] 當(dāng)計算機(jī)接收到一個光點(diǎn)坐標(biāo)信息或教學(xué)筆位置坐標(biāo)信息時，首先判斷是否存在 已記錄的光點(diǎn)坐標(biāo)信息或教學(xué)筆位置坐標(biāo)信息，如果有，則調(diào)用內(nèi)置的畫圖功能，繪制該兩 點(diǎn)之間的線條并更新記錄；如果沒有，則將當(dāng)前的光點(diǎn)坐標(biāo)信息或教學(xué)筆位置坐標(biāo)信息記 錄，更新記錄；如果在設(shè)定時間間隔內(nèi)，沒有出現(xiàn)新的光點(diǎn)坐標(biāo)信息或教學(xué)筆位置坐標(biāo)信 息，則刪除當(dāng)前光點(diǎn)坐標(biāo)信息或教學(xué)筆位置坐標(biāo)信息。
[0033] 從實(shí)現(xiàn)功能上講，本發(fā)明的新型課堂展示系統(tǒng)，包括空中寫字子系統(tǒng)和電子粉筆 子系統(tǒng)：
[0034] 空中寫字子系統(tǒng)中，教學(xué)筆的激光發(fā)射端可發(fā)射紅色激光信號，該紅色激光信號 在投影屏上形成激光光點(diǎn)。通過無線攝像頭可拍攝到激光發(fā)射端向投影屏發(fā)射的光點(diǎn)，轉(zhuǎn) 化為光點(diǎn)圖像；計算機(jī)內(nèi)置有光點(diǎn)識別程序，該光點(diǎn)識別程序處理無線攝像頭所拍攝得光 點(diǎn)圖像并得到對應(yīng)紅色激光光點(diǎn)的坐標(biāo)；然后由電腦調(diào)用Windows自帶的畫圖功能在對應(yīng) 位置畫出光點(diǎn)軌跡。
[0035] 電子粉筆子系統(tǒng)中，教學(xué)筆的超聲波發(fā)射端內(nèi)部設(shè)有超聲波發(fā)射模塊，超聲波發(fā) 射模塊發(fā)射超聲波信號，=個超聲波接收器接收所述的發(fā)射超聲波信號，輸出=個不同的 時間信號；計算巧片處理所述=個超聲波時間信號，計算出發(fā)射超聲波的教學(xué)筆的位置坐 標(biāo)；然后由電腦調(diào)用Windows自帶的畫圖功能在對應(yīng)位置教學(xué)筆的軌跡。所述超聲波發(fā)射 模塊由超聲波振蕩器、超聲波驅(qū)動電路、振蕩產(chǎn)生電路、觸點(diǎn)開關(guān)等組成。
[0036] 本發(fā)明利用等距線性安裝于待書寫板面上的=個超聲波接收器，應(yīng)用非同步式幾 何結(jié)算方法實(shí)現(xiàn)對電子粉筆的定位，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)原理明顯不同。
[0037] 本發(fā)明與傳統(tǒng)的課堂展示系統(tǒng)相比，融合了多媒體和傳統(tǒng)板書兩種教學(xué)模式，具 體有W下優(yōu)勢：
[003引 1、本發(fā)明中的空中寫字子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程對展示屏內(nèi)容進(jìn)行修改，授課老師可在 教室的任意位置對課件內(nèi)容進(jìn)行圈注修改，將授課老師從講臺上解放出來，加強(qiáng)課堂師生 互動，增強(qiáng)課堂教學(xué)體驗。
[0039] 2、本發(fā)明中的電子粉筆子系統(tǒng)替換傳統(tǒng)板書教學(xué)中的粉筆，消除了課堂粉塵污 染，保障了授課老師和學(xué)生的健康。同時，實(shí)現(xiàn)了多媒體教學(xué)和傳統(tǒng)板書教學(xué)優(yōu)點(diǎn)的融合， 授課老師可根據(jù)實(shí)際需要自由切換兩種模式，使課堂形式多樣，提高課堂授課效率。
[0040] 3、本發(fā)明中的教學(xué)筆利用太陽能供電技術(shù)實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保的長時間續(xù)航，只需在正 常的室內(nèi)光照條件下放置即可對教學(xué)筆進(jìn)行充電，節(jié)省能源的同時，規(guī)避了傳統(tǒng)激光筆使 用過程中常出現(xiàn)的頻繁充電的不良用戶體驗。
[0041] 綜上所述，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了多媒體教學(xué)模式和傳統(tǒng)板書教學(xué)模式的融合，授課老師 可W隨屯、所欲按需切換，有效提高課堂效率。本發(fā)明采用太陽能充電的方式對核屯、部件教 學(xué)筆供能，實(shí)現(xiàn)了綠色環(huán)保的長時間續(xù)航。本發(fā)明的投資成本不高，適合全國各類教學(xué)機(jī) 構(gòu)，具有非常好的應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0042] 圖1為本發(fā)明的可視化教學(xué)展示系統(tǒng)的組成示意圖；
[0043] 圖2為本發(fā)明采用的光點(diǎn)識別程序算法流程圖；
[0044] 圖3為本發(fā)明采用的非同步幾何解算測距原理圖。
[0045] 上述附圖中：
[0046] 1、教學(xué)筆，2、投影屏，3、濾鏡，4、無線攝像頭，5、計算機(jī)，6、投影儀，7、為超聲波接 收器，8、ATMegal28單片機(jī)巧片，9、APC220串口通訊模塊；
[0047] la、教學(xué)筆的激光發(fā)射端，lb、教學(xué)筆的超聲波發(fā)射端。
【具體實(shí)施方式】
[0048] 如附圖1所示，本發(fā)明提出了一種可視化教學(xué)展示系統(tǒng)，有空中寫字子系統(tǒng)和電 子粉筆子系統(tǒng)組成。
[0049] 空中寫字子系統(tǒng)由教學(xué)筆1、投影屏2、濾鏡3、無線攝像頭4、計算機(jī)5、投影儀6組 成；
[0化0] 電子粉筆子系統(tǒng)由教學(xué)筆1、超聲波接受器7、ATMegal28單片機(jī)巧片8、APC220串 口通訊模塊9、計算機(jī)5、投影儀6組成。
[0化1] 本發(fā)明提出的一種可視化教學(xué)展示系統(tǒng)的工作原理為：
[0化2] a、空中寫字子系統(tǒng)；教學(xué)筆1的激光發(fā)射端la發(fā)射紅色激光到投影屏2,在投影 屏2上形成激光的光點(diǎn)信號，投影屏2的光點(diǎn)信號經(jīng)濾鏡3過濾降噪后進(jìn)入無線攝像頭4的 鏡頭，由無線攝像頭4生成光點(diǎn)圖像，無線攝像頭4上設(shè)有wifi發(fā)射端，生成的光點(diǎn)圖像通 過無線攝像頭4的wifi發(fā)射端發(fā)射的wifi信號傳輸?shù)接嬎銠C(jī)5,計算機(jī)5中的光點(diǎn)識別程 序?qū)邮盏降墓恻c(diǎn)圖像處理，得到光點(diǎn)坐標(biāo)信息，再調(diào)用計算機(jī)5內(nèi)置的畫圖功能（window API)在對應(yīng)坐標(biāo)位置生成光電圖像信號，生成的光電圖像信號由與計算機(jī)5相連的投影儀 6投射到投影屏2上，完成空中寫字功能。
[0化3] 如圖2所示，上述光點(diǎn)識別算法W及計算機(jī)生成的光電圖像信號的具體處理過程 為：
[0054] (1)預(yù)先采集帶有對應(yīng)激光光點(diǎn)的樣本圖片，并作為模板圖片保存；
[005引似計算機(jī)獲取攝像頭采集的光點(diǎn)圖像，根據(jù)特定的顏色RGB值和服V值，對攝像 頭輸入的光點(diǎn)圖像做二值化處理，具體步驟為：
[0化6] (2-1)計算機(jī)獲取攝像頭采集的光點(diǎn)圖像；
[0057] (2-2)針對當(dāng)前光點(diǎn)圖像，判斷是否存在已記錄的光點(diǎn)坐標(biāo)信息：
[0058] 如果存在已記錄的光點(diǎn)坐標(biāo)信息，則掃描當(dāng)前光點(diǎn)圖像中位于該已記錄的光點(diǎn)坐 標(biāo)周邊的像素點(diǎn)，并根據(jù)特定的顏色RGB值和HSV值，對掃描后的圖像做二值化處理；
[0059] 如果不存在，則逐個掃描當(dāng)前光點(diǎn)圖像中的所有像素點(diǎn)，并根據(jù)特定的顏色RGB 值和HSV值，對掃描后的圖像做二值化處理；
[0060] (3)利用模板匹配算法和模板圖片對二值化處理的圖像進(jìn)行處理，得到光點(diǎn)坐標(biāo) 信息，即；
[0061] (3-1)根據(jù)像素之間距離大小，對闊值處理后的圖像的進(jìn)行區(qū)域劃分；當(dāng)兩個相 鄰像素點(diǎn)的距離滿足要求，則判斷兩個像素點(diǎn)屬于一個區(qū)域；
[0062] (3-。根據(jù)區(qū)域大小去除干擾點(diǎn)；
[0063] (3-3)用事先準(zhǔn)備好的模板圖片在區(qū)域劃分后的圖像中逐點(diǎn)移動，用opencv提供 的函數(shù)將差異量化，找到差異最小區(qū)域，判斷是否存在符合條件的區(qū)域：
[0064] 如果在該區(qū)域內(nèi)，統(tǒng)計二值化后圖像內(nèi)符合要求的像素點(diǎn)個數(shù)，如果超過一定值， 就認(rèn)定該區(qū)域為當(dāng)前激光點(diǎn)所在位置，則定義該區(qū)域為當(dāng)前光點(diǎn)坐標(biāo)；
[00化]如果不存在符合要求的區(qū)域，清除已經(jīng)記錄的光點(diǎn)坐標(biāo)信息，更新已記錄的光點(diǎn) 坐標(biāo)信息，返回步驟（2);
[0066] (4)計算機(jī)得到當(dāng)前光點(diǎn)坐標(biāo)信息后，根據(jù)是否存在已經(jīng)記錄的光點(diǎn)坐標(biāo)信息作 如下判斷：