电子手影仪制造技术

一种电子手影仪，包括摄像头、嵌入式平台、LED点阵板和电源，摄像头用USB数据连接线与嵌入式平台连接；嵌入式平台设有处理器、存储器和输入输出口接口，嵌入式平台的存储器中预置图像边缘检测程序，通用输入输出口通过跳线与LED点阵板连接；LED点阵板包括按行和列排列的LED发光管和控制电路，控制电路包括LED点阵板的连接电路、译码器电路和寄存器电路；电源通过供电线分别与嵌入式平台的电源接口和LED点阵板相连。有益效果为：结构简单、造价低廉、制作安装容易；其发光的特性易于吸引儿童的注意力；可以跟随人的动作实时改变点阵显示画面，有很强的互动性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于图像处理领域，尤其涉及一种利用嵌入式系统设计的手影显示系统。是适用于儿童益智教育的设备。同时本专利技术也可用于剪纸、雕刻等领域。
技术介绍
目前，在进行手影游戏，需要光源、较暗的背景、幕布三个条件缺一不可，但满足这样条件场所不多；同时，手影是屏幕亮的，手影是暗，暗影不容易吸引注意力。
技术实现思路
本专利技术从中华传统文化皮影戏出发，提供了一种新型的益智教育设备，不仅可以方便地产生静态的手影游戏的效果，还可以产生皮影戏的动态效果。免去了寻找单一光源、幕布和构造暗室的不便，让儿童在家中就能感受到中华传统的魅力。本专利技术和用红外感应的发光管相比，优势是可以精确的控制灯的亮暗范围，勾勒出特定的形状，且硬件电路简单，造价低廉。本专利技术所采用的技术方案是：一种电子手影仪，包括摄像头、嵌入式平台、LED点阵板和电源，其特征在于：所述摄像头上设有USB接口，用USB数据连接线与嵌入式平台连接；所述嵌入式平台包括处理器、存储器和输入输出口接口，输入输出接口包括可由用户编程的通用输入输出接口、USB接口和电源接口，处理器、存储器和输入输出口接口之间用导线连接，嵌入式平台的存储器中预置图像边缘检测程序，图像边缘检测程序由处理器运行；所述LED点阵板包括按行和列排列的LED发光管和控制电路，所述控制电路包括LED点阵板的连接电路、译码器电路和寄存器电路；LED点阵板的连接电路是把LED发光管按行和列排列，每一行的LED发光管的阴极连接在一起作为行输入，每一列的LED发光管的阳极以8个为单位连接在一起作为列输入，行输入和列输入分别和译码器电路和寄存器电路输出相连接；译码器电路和寄存器电路的输入由图像边缘检测程序的输出数据提供，译码器电路和寄存器电路的输入端用跳线和通用输入输出接口连接，LED点阵板按照行的顺序依次被点亮，译码器电路输入为当前显示第几行，译码器电路输出端和LED点阵板对应行输入连接，输出行选择电平，能使当前显示的行的阴极为低电平；寄存器电路输出端和以8个为单位连接在一起的LED发光管的阳极相连，输出当前显示行的每一列的电平，能使这一列的阳极为高电平。当一个LED发光管的阳极为高电平，阴极为低电平时，它被点亮。所述电源通过供电线分别与嵌入式平台的电源接口和LED点阵板相连，为嵌入式平台和LED点阵板电路供电。本专利技术所述一种电子手影仪，其特征在于：所述电源为直流5V电源。本专利技术所述一种电子手影仪，其特征在于：所述嵌入式平台又称嵌入式系统平台，是一种微型计算机，可执行预先加载的程序。本专利技术所述一种电子手影仪的使用方法，包括采集原始图像、图像处理和LED发光管显示，其特征在于：所述采集原始图像是由摄像头适时采集的使用者手移动的原始图像数据，所述图像处理包括以下步骤：将摄像头实时采集的原始图像数据通过USB接口存储到存储器中，处理器将存储到存储器中的原始图像数据处理成黑白图像数据，处理后的黑白图像数据经跳线将传输给LED点阵板；所述LED发光管显示是按照黑白图像数据控制LED发光管亮与暗，LED点阵板就能跟随使用者的动作，显示相应的影像。本专利技术的有益效果为：结构简单、造价低廉、制作安装容易；其发光的特性易于吸引儿童的注意力；可以跟随人的动作实时改变点阵显示画面，有很强的互动性。附图说明附图1是本专利技术的电子手影仪结构示意图；附图2是本专利技术电子手影仪的LED点阵板的连接电路图；附图3是本专利技术电子手影仪的LED点阵板的译码器电路图；附图4是本专利技术电子手影仪的LED点阵板的寄存器电路图。图中：1、摄像头2、嵌入式平台3、LED点阵板4、UBS数据连接线5、电源6、跳线7、供电线8、处理器9、存储器10、通用输入输出接口11、电源开关12、LED发光管具体实施方式以下结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。以8×24的LED点阵板为例。摄像头1通过UBS数据连接线4连接到嵌入式平台2上，嵌入式平台2上的通用输入输出接口10由跳线6和LED点阵板3连接。嵌入式平台2用供电线7接上电源5，并按下电源开关11后，使用者用手在摄像头1前用手做动作，LED点阵板3上的LED发光管12点阵就可以跟随使用者的动作点亮，显示相应的影像。摄像头1负责采集原始图像、视频信号，并将其输入给嵌入式平台2。摄像头1使用USB网络摄像头，将其USB口用UBS数据连接线4与嵌入式平台2连接即可使用，USB口起到给摄像头1供电及传输原始图像数据的功能。嵌入式平台2包括：处理器8、存储器9和输入输出接口；加载在平台上的软件存储在存储器9中，由处理器8运行。本专利技术采用树莓派开发板，5V电压供电，内部载入了Linux操作系统，并提供了8个可供用户指定的通用输入输出口10。在嵌入式平台2上运行的软件是图像边缘检测程序，它可以将图像转化为黑白图像，以便在LED点阵板3上通过LED发光管12显示。图像边缘检测程序有很多通用的算法，本专利技术所述程序采取其中一种：用将输入图像一阶导数和阈值比较的方法确定边界，边界内的像素点设置成0，边界外的像素点设置为1，将图像转化为0/1二值图像。在程序中指定通用输入输出口10的功能，将通用输入输出口10分别设置成图像数据接口、时钟信号接口、LED坐标接口、和允许显示图像使能接口，并将这些接口用跳线6和LED点阵板3连接，就可以实现嵌入式平台2和LED点阵板3的通信。如果将图像的每一个像素看成一个LED发光管12，则像素点的0和1值对应着LED发光管12的明和暗。将图像每一个像素点的0/1的值，按照行的顺序一个一个由通用输入输出口10输出到LED点阵板3。LED点阵板3由按行和列排列的LED发光管12和控制电路组成；控制电路包括LED点阵板的连接电路、LED点阵板的译码器电路和LED点阵板的寄存器电路。以8×24的LED点阵板3为例，除了退耦和驱动等起辅助作用的电路，LED点阵板3主要部分电路见图2、图3、图4。图2连接电路：LED发光管12每24个一行8个一列组成一个8×24的LED点阵板3；每一列的8个LED发光管12的阳极连接在一起，每一行的24个LED发光管12的阴极连接在一起，即8×24的LED点阵板3的连接电路有8个行输入H1-H8，24个列输入L1-L24，每个输入都有所标号，分别和图3、图4中相同标号的导线相连接；当LED发光管12行输入即阴极输入为低电平，列输入即阳极输入为高电平时，就可产生电势差点亮LED发光管12。图4寄存器电路：电路中一个74HC595D芯片可以把串行数据，转化为8位并行数据输出；工作过程如下：通用输入输出接口10的图像数据信号(图4中Input)和时钟信号(图4中CLK，RCK)，连接到74HC595D芯片串行输入管脚SER和时钟信号管脚SRCLK，时钟信号是高电平和低电平交替的矩形波，在每个CLK上升沿，即由高电平变为低电平的时候，74HC595D记录并存储此时Input管脚的电平在QA位置处，在第二个CLK上升沿，QA的原数据移位到QB处，74HC595D记录并存储此时新的Input管脚的电平在QA位置处，在第三个CLK上升沿，QA-QB的原数据移位到QB-QC处，74HC595D记录并存储此时新的Input管脚的电平在QA位置处，以此类推8个CLK周期后本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电子手影仪，包括摄像头(1)、嵌入式平台(2)、LED点阵板(3)和电源(5)，其特征在于：所述摄像头上(1)设有USB接口，用USB数据连接线(4)与嵌入式平台(2)连接；所述嵌入式平台(2)包括处理器(8)、存储器(9)和输入输出口接口，输入输出接口包括可由用户编程的通用输入输出接口(10)、USB接口和电源接口，处理器(8)、存储器(9)和输入输出口接口之间用导线连接；嵌入式平台(2)的存储器(9)中预置图像边缘检测程序，图像边缘检测程序由处理器(8)运行；所述LED点阵板(3)包括按行和列排列的LED发光管(12)和控制电路，所述控制电路包括LED点阵板的连接电路、译码器电路和寄存器电路；所述LED点阵板的连接电路是把LED发光管(12)按行和列排列，每一行的LED发光管(12)的阴极连接在一起作为行输入，每一列的LED发光管(12)的阳极以8个为单位连接在一起作为列输入，行输入和列输入分别与译码器电路和寄存器电路输出相连接；译码器电路和寄存器电路的输入由图像边缘检测程序的输出数据提供，译码器电路和寄存器电路的输入端用跳线(6)和通用输入输出接口(10)连接，LED点阵板(3)按照行的顺序依次点亮LED发光管(12)，译码器电路输入为当前显示第几行，译码器电路输出和LED点阵板(3)对应行输入连接，译码器电路输出行选择电平，能使当前显示的行的阴极为低电平；寄存器电路输出和以8个为单位连接在一起的LED发光管(12)的阳极相连，输出当前显示行的每一列的电平，能使这一列的阳极为高电平；当一个LED发光管的阳极为高电平，阴极为低电平时，LED发光管(12)点亮；所述电源(5)通过供电线(7)分别与嵌入式平台(2)的电源接口和LED点阵板(3)相连，为嵌入式平台(2)和LED点阵板(3)电路供电。...

【技术特征摘要】
1.一种电子手影仪，包括摄像头(1)、嵌入式平台(2)、LED点阵板(3)和电源(5)，其特征在于：所述摄像头上(1)设有USB接口，用USB数据连接线(4)与嵌入式平台(2)连接；所述嵌入式平台(2)包括处理器(8)、存储器(9)和输入输出口接口，输入输出接口包括可由用户编程的通用输入输出接口(10)、USB接口和电源接口，处理器(8)、存储器(9)和输入输出口接口之间用导线连接；嵌入式平台(2)的存储器(9)中预置图像边缘检测程序，图像边缘检测程序由处理器(8)运行；所述LED点阵板(3)包括按行和列排列的LED发光管(12)和控制电路，所述控制电路包括LED点阵板的连接电路、译码器电路和寄存器电路；所述LED点阵板的连接电路是把LED发光管(12)按行和列排列，每一行的LED发光管(12)的阴极连接在一起作为行输入，每一列的LED发光管(12)的阳极以8个为单位连接在一起作为列输入，行输入和列输入分别与译码器电路和寄存器电路输出相连接；译码器电路和寄存器电路的输入由图像边缘检测程序的输出数据提供，译码器电路和寄存器电路的输入端用跳线(6)和通用输入输出接口(10)连接，LED点阵板(3)按照行的顺序依次点亮LED发光管(12)，译码器电路输入为当前显示第几行，译码器电路输出和LED点阵板(3)对应行输入连接，译码器电路输出行选择...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙瑞，
申请(专利权)人：孙瑞，
类型：发明
国别省市：上海;31