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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 基于紅外攝像技術(shù)的電子白板
- 來(lái)源：
- 第十一屆“挑戰(zhàn)杯”國(guó)賽作品
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡(jiǎn)介：
- 白板是當(dāng)前會(huì)議與教育等場(chǎng)合常用的交流演示工具，能夠較好的輔助演講者表達(dá)觀點(diǎn)，便于進(jìn)行學(xué)術(shù)及方案探討。電子白板，作為傳統(tǒng)白板的替代產(chǎn)品，具有更好的互動(dòng)性和表達(dá)能力，能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)紙化辦公、教學(xué)及網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程交流等。 針對(duì)當(dāng)前市場(chǎng)上電子白板部署和移動(dòng)困難，同時(shí)生產(chǎn)流程較復(fù)雜，價(jià)格較為昂貴這一現(xiàn)況，設(shè)計(jì)了一套新型的交互式電子白板系統(tǒng)，它通過(guò)普通攝像頭加裝紅外濾光鏡的方式，較低成本地實(shí)現(xiàn)對(duì)安裝紅外光源的白板筆的軌跡捕捉與定位，結(jié)合計(jì)算機(jī)和投影儀，在實(shí)現(xiàn)電子白板的交互性與表現(xiàn)力的同時(shí)，更加靈活且易于部署，成本也大為降低。通過(guò)方案的完善及技術(shù)的改進(jìn)，最終設(shè)計(jì)出的基于攝像技術(shù)的交互式電子白板性能能夠達(dá)到較實(shí)用的要求?？衫冒装骞P代替鼠標(biāo)在白板上進(jìn)行操作，可以運(yùn)行應(yīng)用程序，可以對(duì)文件進(jìn)行編輯、注釋、保存等在計(jì)算機(jī)上利用鍵盤(pán)及鼠標(biāo)可以實(shí)現(xiàn)的任何操作。該系統(tǒng)經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)試證明方案是完全可行的。 科技查新報(bào)告表明國(guó)內(nèi)尚無(wú)與本項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)相同的專利文獻(xiàn)。
- 詳細(xì)介紹：
- 白板是當(dāng)前會(huì)議與教育等場(chǎng)合常用的交流演示工具，能夠較好的輔助演講者表達(dá)觀點(diǎn)，便于進(jìn)行學(xué)術(shù)及方案探討。電子白板，作為傳統(tǒng)白板的替代產(chǎn)品，具有更好的互動(dòng)性和表達(dá)能力，能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)紙化辦公、教學(xué)及網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程交流等。 針對(duì)當(dāng)前市場(chǎng)上電子白板部署和移動(dòng)困難，同時(shí)生產(chǎn)流程較復(fù)雜，價(jià)格較為昂貴這一現(xiàn)況，設(shè)計(jì)了一套新型的交互式電子白板系統(tǒng)，它通過(guò)普通攝像頭加裝紅外濾光鏡的方式，較低成本地實(shí)現(xiàn)對(duì)安裝紅外光源的白板筆的軌跡捕捉與定位，結(jié)合計(jì)算機(jī)和投影儀，在實(shí)現(xiàn)電子白板的交互性與表現(xiàn)力的同時(shí)，更加靈活且易于部署，成本也大為降低。依據(jù)這樣的項(xiàng)目要求，整個(gè)方案做了如下工作并取得預(yù)期效果： 進(jìn)行產(chǎn)業(yè)分析與市場(chǎng)需求調(diào)研，通過(guò)資料的收集與及與客戶面對(duì)面的交流獲得需求分析，提出降低成本與提高方便性才能新型交互式電子白板的關(guān)鍵；針調(diào)研結(jié)果提出了采用普通攝像機(jī)加紅外濾鏡的電子白板系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案，并針對(duì)這套硬件設(shè)備開(kāi)發(fā)了專用的軟件，它基于圖像識(shí)別能夠有效地進(jìn)行白板筆的定位，同時(shí)給軟件預(yù)留了接口以方便二次開(kāi)發(fā)；設(shè)計(jì)了專門(mén)的圖像處理算法并針對(duì)一些特殊情況進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，使其可在較低的計(jì)算機(jī)資源消耗的情形下，有較強(qiáng)的抗干擾能力，能夠適應(yīng)較為復(fù)雜的應(yīng)用環(huán)境；設(shè)計(jì)了基于普通紅外激光器的白板筆，低成本下實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離對(duì)白板的相應(yīng)操作。 通過(guò)方案的完善及技術(shù)的改進(jìn)，最終設(shè)計(jì)出來(lái)的基于攝像技術(shù)的交互式電子白板性能能夠達(dá)到較實(shí)用的要求?？衫冒装骞P代替鼠標(biāo)在白板上進(jìn)行操作，可以運(yùn)行應(yīng)用程序，可以對(duì)文件進(jìn)行編輯、注釋、保存等在計(jì)算機(jī)上利用鍵盤(pán)及鼠標(biāo)可以實(shí)現(xiàn)的任何操作。該系統(tǒng)經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)試證明方案是完全可行的。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 目的與思路： 現(xiàn)有電子白板存在結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜、成本較高難于普及等缺點(diǎn)，為此設(shè)計(jì)了一種成本低廉且易于使用的基于紅外攝像的交互式電子白板。 創(chuàng)新點(diǎn)： 1、采用了普通攝像頭加裝紅外濾光鏡的方式，低成本地實(shí)現(xiàn)對(duì)安裝紅外光源的白板筆的軌跡捕捉與定位； 2、開(kāi)發(fā)了專用的基于圖像識(shí)別進(jìn)行白板筆定位的相關(guān)軟件，同時(shí)預(yù)留接口方便功能擴(kuò)展； 3、針對(duì)系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)合設(shè)計(jì)了專用的圖像處理算法，并進(jìn)行優(yōu)化，具有較好的抗干擾性； 4、設(shè)計(jì)了基于普通紅外激光器的白板筆，低成本下實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離對(duì)白板的相應(yīng)操作。 技術(shù)關(guān)鍵： 1、白板的功能定義及硬件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)； 2、紅外光目標(biāo)的追蹤和識(shí)別； 3、屏幕的標(biāo)定與目標(biāo)位置計(jì)算； 4、系統(tǒng)軟硬件接口設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 作品先進(jìn)性： 1、用普通攝像頭加裝紅外濾光鏡的低成方案代替現(xiàn)在市場(chǎng)上價(jià)格昂貴、技術(shù)復(fù)雜的電子白板技術(shù)； 2、無(wú)需專用白板屏幕?？梢栽谌魏维F(xiàn)有的白板、投影軟幕、墻面、甚至大屏幕顯示器上實(shí)現(xiàn)交互式白板功能； 3、不受投影畫(huà)幅大小限制，可方便的應(yīng)用在在超大屏幕上?？膳浜细鞣N場(chǎng)地，應(yīng)用靈活，設(shè)備簡(jiǎn)單小巧，安裝方便； 4、成本低廉、適用于任何品牌投影機(jī)及各種教學(xué)、會(huì)議演示場(chǎng) 地，基本無(wú)需保養(yǎng)費(fèi)用； 5、可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離畫(huà)圖和操作，方便使用者演示。 參考文獻(xiàn)： [1] 譚家杰,殷森余,陳家璧. 電子白板激光筆跡掃描定位系統(tǒng)研究[J].光電子.激光, 2002,(11). [2] 張剛毅. 電子白板功能的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 現(xiàn)代電子技術(shù), 2006,(01). [3] 交互式電子白板技術(shù)分析及評(píng)測(cè)[J]. 微電腦世界, 2007,(04).
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 2009年4月 本校 第十三屆“騰飛杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽 特等獎(jiǎng)(第一名) 2009年6月 第七屆陜西省“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽 特等獎(jiǎng)，公開(kāi)答辯第一名
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 技術(shù)轉(zhuǎn)讓
作品可展示的形式
- 實(shí)物、現(xiàn)場(chǎng)演示、圖片、錄像
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)： 1、相對(duì)于市面上現(xiàn)有電子白板產(chǎn)品成本更為低廉； 2、采用視頻攝像技術(shù)進(jìn)行定位，具有很強(qiáng)的便攜性與適應(yīng)性； 3、可以在現(xiàn)有的顯示屏、白板甚至墻面的基礎(chǔ)上進(jìn)行升級(jí)； 4、可遠(yuǎn)離白板進(jìn)行交互操作，方便使用者。 適應(yīng)范圍與推廣前景： 可廣泛應(yīng)用于學(xué)術(shù)交流、會(huì)議、教育、培訓(xùn)、醫(yī)療、軍事等場(chǎng)合。 市場(chǎng)分析與經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)： 1、近兩年電子白板市場(chǎng)呈跨越式增長(zhǎng)，08年的增速高達(dá)到59%； 2、目前市面上尚無(wú)類似產(chǎn)品銷售，采用該技術(shù)的產(chǎn)品成本低廉，安裝使用方便，市場(chǎng)前景廣闊。
同類課題研究水平概述
- 目前國(guó)內(nèi)對(duì)電子白板系統(tǒng)的研究，僅有少數(shù)涉及技術(shù)上的改進(jìn)和開(kāi)發(fā)，大部分進(jìn)行的是應(yīng)用性研究，主要討論如何在實(shí)際教學(xué)等環(huán)境中發(fā)揮電子白板的作用，提高教學(xué)效率。西北大學(xué)蔡萍等提出通過(guò)筆與手勢(shì)進(jìn)行白板交互操作的一種方法。杭州師范大學(xué)金貴朝等提出了對(duì)繪制的草圖進(jìn)行識(shí)別的方法來(lái)方便操作。胡永斌等提出了采用手寫(xiě)板進(jìn)行白板操作，同時(shí)降低成本，但是交互性與直觀性相對(duì)較差。譚家杰等提出了采用幾何測(cè)角原理進(jìn)行白板筆的軌跡跟蹤的方法，但是該方法對(duì)設(shè)備的制造精度要求較高。 目前市面上的交互式電子白板設(shè)計(jì)方案主要有以下幾種：壓感技術(shù)、電磁感應(yīng)技術(shù)、超聲波技術(shù)、此外還有采用激光掃描、紅外線掃描以及線陣CCD技術(shù)的產(chǎn)品。市場(chǎng)上產(chǎn)品以電磁感應(yīng)、壓感、超聲技術(shù)的較為常見(jiàn)，都采用專用白板。常見(jiàn)采用電磁技術(shù)的品牌為：SMART BORAD、巨龍、日本松下、英國(guó)普羅米修斯等。均提供系統(tǒng)整體解決方案。超聲波輸入技術(shù)提供商全球以美國(guó)AMX、育通和以色列Pegasus為代表，國(guó)內(nèi)同類產(chǎn)品多為使用其技術(shù)進(jìn)行貼牌生產(chǎn)。 常見(jiàn)電子白板技術(shù)的特點(diǎn)： 1）壓感技術(shù)：定位精度較高，響應(yīng)速度一般，實(shí)現(xiàn)大面積白板較困難，怕劃傷。需要專用白板屏幕。 2）紅外線掃描技術(shù)：定位準(zhǔn)確、精度較高，無(wú)需專用筆，使用壽命較長(zhǎng)，響應(yīng)速度較快，但無(wú)壓感反應(yīng)、受強(qiáng)光和灰塵的影響 、白板筆不支持鼠標(biāo)右鍵等功能，對(duì)計(jì)算機(jī)操作較困難。 3）超聲波技術(shù)：部分產(chǎn)品無(wú)需專用屏幕，有一定的便攜性，但是精度較差，還受到溫度的影響。 4）電磁感應(yīng)：定位準(zhǔn)確、精度高、可靠性高、書(shū)寫(xiě)過(guò)程中有壓感，白板筆支持鼠標(biāo)右鍵等功能，顯示區(qū)域的均勻度較好。必須使用專用筆。但反應(yīng)速度不夠快, 即書(shū)寫(xiě)的筆過(guò)去之后筆跡才出現(xiàn)， 怕劃傷一旦劃傷整塊板就可能不能使用，難以實(shí)現(xiàn)超大面積的版面制作。 5）電阻壓感：定位相對(duì)準(zhǔn)確，無(wú)需專用筆。耐用性差，怕劃傷， 反應(yīng)速度較慢，無(wú)法做超大面積，白板筆不支持鼠標(biāo)右鍵等功能，對(duì)計(jì)算機(jī)操作較困難。 6）線陣CCD：響應(yīng)速度和精度都較好，但是成本比較高。
