一种根据手绘图案构建物理实验的方法技术

本发明专利技术提供了一种根据手绘图案构建物理实验的方法，所述方法为：电子画板接收到用户的手绘图案；识别出手绘图案中各物体的轮廓；结合各物体的轮廓进一步从手绘图案中识别出静件、动件及箭头；对识别出的静件、动件和箭头添加物理引擎以进行运动模拟。所述方法实现从电子画板上的板书识别出静件、动件和箭头，进而通过添加物理引擎来模拟物理实验，便于老师快速学习，便于课堂上直接应用，使课堂教学更加生动有趣。

A method of constructing physics experiments based on hand drawn patterns

The present invention provides a method for constructing physics experiment according to the hand-painted patterns, the method is: the electronic drawing board receives user painted patterns; identify hand-painted patterns in the outline of objects; combined with the outline of objects further from the hand-painted patterns identified in the static and moving parts and to identify the static arrow; parts, moving parts and arrow add physical engine for motion simulation. The method of writing from the recognition of electronic drawing board, movable and static arrow, and then by adding physics to simulate the physics experiment, for the teacher to learn quickly, to facilitate direct application of the classroom, make the classroom teaching more lively and interesting.

【技术实现步骤摘要】
一种根据手绘图案构建物理实验的方法
本专利技术涉及电子教学
，特别涉及一种根据手绘图案构建物理实验的方法。
技术介绍
在现有的电子教学领域，已出现了通过软件模拟物理实验的方法，具体操作步骤为：在软件中预设有工具箱，使用时，将工具箱中的器材拖入场景中，对器材进行组装，最后对器材施加物理引擎以驱动器材，完成对器材的试验模拟。这种方式的缺陷为：1、学习难度比较大，学习成本比较高，操作者需要了解软件中各个器材的特性；2、对教学而言，老师无法从传统的黑板平滑过渡到现代化教学。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种根据手绘图案构建物理实验的方法，能够将老师手绘的图案转换为物理实验的模型，并进行物理实验模拟，实现手绘板书与电子教学的对接。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种根据手绘图案构建物理实验的方法，所述方法为：电子画板接收到用户的手绘图案；识别出手绘图案中各物体的轮廓；结合各物体的轮廓进一步从手绘图案中识别出静件、动件及箭头；对识别出的静件、动件和箭头添加物理引擎以进行运动模拟。本专利技术的有益效果在于：将电子画板上接收到的手绘图案进行轮廓识别，再进行静件、动件及箭头区分，然后添加物理引擎后进行运动模拟，将在电子画板上板书的手绘图案识别成与物理实验相关的静件、动件及箭头，赋予物理引擎后直接进行运动模拟，实现手绘图案与物理实验模型的对接，大大降低老师学习使用的难度，如果在课堂上直接应用，会使课堂教学更加生动有趣。附图说明图1为本专利技术的实施例一的根据手绘图案构建物理实验的方法的流程图；图2为本专利技术实施例二的根据手绘图案构建物理实验的方法的流程图；图3为本专利技术实施例三的手绘图案的示意图；图4为本专利技术实施例三的手绘图案中的线条转换为规则的线条后的示意图。具体实施方式为详细说明本专利技术的
技术实现思路
、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。本专利技术最关键的构思在于：将老师板书的手绘图案画在电子画板上，并对手绘图案进行静件、动件及箭头的分类识别，建立起物理实验模型，再结合物理引擎，可实现在课堂上快速直观地模拟出物理实验过程。本专利技术涉及的技术术语解释见表1:表1请参照图1以及图2，本专利技术提供了一种根据手绘图案构建物理实验的方法，所述方法为：电子画板接收到用户的手绘图案；识别出手绘图案中各物体的轮廓；结合各物体的轮廓进一步从手绘图案中识别出静件、动件及箭头；对识别出的静件、动件和箭头添加物理引擎以进行运动模拟。进一步的，所述方法具体为：学习记录多个单一类型物体的用户手绘图案，并模拟出一个单一类型物体对应的绘图模型存储在学习库中；电子画板接收到用户的手绘图案；识别出手绘图案中各物体的轮廓；结合各物体的轮廓进一步从手绘图案中识别出静件、动件及箭头；从学习库中分别查找出与静件、动件及箭头属于同一类型物体的绘图模型，并用查找出的绘图模型替换与之对应的静件、动件及箭头；对用绘图模型替换后的静件、动件和箭头添加物理引擎以进行运动模拟。由上述描述可知，通过建立一个学习库，对用户的手绘图案进行学习，以便在后续使用过程中快速准确识别到该类型物体，所谓同一类型物体，例如，小车、箭头、地面、桌子互为不同类型物体，如果画的均为小车，则属于同一类型物体；对于同一类型物体，根据多个用户手绘图案模拟出一个绘图模型存储在学习库中，在实际操作中遇到与该类型物体对应的绘图模型时，用该绘图模型替换与之对应的物体，便于规范同一类型物体运动时的形状，便于通过对绘图模型提前赋予特性来减少在操作过程中使用的时间，也减少学习库的存储空间；物理实验中各物体手绘时主要绘制轮廓，运动中需要的类型为静件、动件和力，在这里用箭头代表力及力的方向，对手绘图案的识别，先识别出轮廓，再辨别该物体是静件、动件还是箭头，不易辨别错误，且使计算机处理速度快；对用绘图模型替换后的静件、动件和箭头添加物理引擎，以对动件的受力及运动情况进行准确的限定。进一步的，在识别出手绘图案中各物体的轮廓之前，还包括：将手绘图案中的各线条转换为规则的线条。由上述描述可知，将手绘图案中的各线条转换为规则的线条，例如将手绘直线转换为规则的直线，将手绘圆形转换为规则的圆形，将手绘圆弧转换为规则的圆弧，便于计算机在后续步骤中对图案中的线条进行快速识别处理。进一步的，学习记录多个单一类型物体的用户手绘图案，并模拟出一个单一类型物体对应的绘图模型存储在学习库中，具体为：学习记录多个单一类型物体朝向同一方向的用户手绘图案；从多个单一类型物体的用户手绘图案中提取出共同的结构特征和位置关系特征；根据提取出的共同的结构特征和位置关系特征模拟出一个单一类型物体对应的绘图模型；将模拟出的单一类型物体对应的绘图模型存储在学习库中。由上述描述可知，在对同一类型物体的用户手绘图案进行学习时，使用户手绘图案朝向一致，便于快速准确从多个用户手绘图案中识别到该类型物体的共同的结构特征和位置关系特征；结构特征是指物体包含的形状个体和形状个体数量，形状个体是指矩形、三角形、圆形、直线段等，位置关系是指各形状个体之间的位置关系，通过结构特征和位置关系特征便于对同一类型物体进行识别。进一步的，识别出手绘图案中各物体的轮廓，具体为：从电子画板的左上角开始，按照从左到右和从上到下的顺序遍历搜索电子画板上的点；若搜索到第一个绘图点，则接着搜索与第一个绘图点依次相连的其他绘图点，直至将与第一个绘图点依次相连的绘图点全部搜索到，组成第一个轮廓；在第一个轮廓的外部继续搜索第二个绘图点，若搜索到第二个绘图点，则接着搜索与第二个绘图点依次相连的全部绘图点，组成第二个轮廓；在第一个轮廓和第二个轮廓以外继续搜索其他绘图点，直至将所有的轮廓都找到，其中一个轮廓对应一个物体。由上述描述可知，先识别出手绘图案中的一个点，然后根据轮廓上的点是连续的这一特征，先依次找出与该点连续的点，然后组成一个轮廓；又物理实验中不同物体的轮廓之间是独立的，因此不同物体的轮廓绘制成不相交，即可将不同物体区分开来，也使能快速对独立的物体进行识别。进一步的，结合各物体的轮廓进一步从手绘图案中识别出静件、动件及箭头，具体为：提取其中一个物体的轮廓；若该物体的轮廓符合学习库中关于箭头的绘图模型，则该物体为箭头；若该物体的轮廓内有斜线，则该物体为静件；否则，该物体为动件；提取下一个物体的轮廓，重复上述步骤进行识别。由上述描述可知，物理实验中的箭头一般为三根相交于一点的直线段组成的物体，静件和动件一般为具有封闭轮廓的物体，箭头与静件和动件具有明显不同的特征，因此箭头较易识别，先对箭头进行识别，然后分析判断其他物体分别为静件还是动件，便于快速识别；对于静件和动件的区分，此处通过轮廓内部是否包括斜线来进行区分，也可通过在轮廓内部打虚线、交叉网格线等方式，实现静件与动件的快速区分。进一步的，从学习库中分别查找出与静件、动件及箭头属于同一类型物体的绘图模型，并用查找出的绘图模型替换与之对应的静件、动件及箭头，具体为：学习库中的绘图模型按照静件、动件和箭头分类存储；从学习库中查找出与识别出的箭头对应的绘图模型，并用其替换识别出的箭头；从学习库中查找出与识别出的动件对应的绘图模型，并用其替换识别出的动件；从学习库中查找出与识别出的静件对应的绘图模型，并用其替换识别出的静件。由上述描述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种根据手绘图案构建物理实验的方法，其特征在于，所述方法为：电子画板接收到用户的手绘图案；识别出手绘图案中各物体的轮廓；结合各物体的轮廓进一步从手绘图案中识别出静件、动件及箭头；对识别出的静件、动件和箭头添加物理引擎以进行运动模拟。

【技术特征摘要】
1.一种根据手绘图案构建物理实验的方法，其特征在于，所述方法为：电子画板接收到用户的手绘图案；识别出手绘图案中各物体的轮廓；结合各物体的轮廓进一步从手绘图案中识别出静件、动件及箭头；对识别出的静件、动件和箭头添加物理引擎以进行运动模拟。2.根据权利要求1所述的根据手绘图案构建物理实验的方法，其特征在于，所述方法具体为：学习记录多个单一类型物体的用户手绘图案，并模拟出一个单一类型物体对应的绘图模型存储在学习库中；电子画板接收到用户的手绘图案；识别出手绘图案中各物体的轮廓；结合各物体的轮廓进一步从手绘图案中识别出静件、动件及箭头；从学习库中分别查找出与静件、动件及箭头属于同一类型物体的绘图模型，并用查找出的绘图模型替换与之对应的静件、动件及箭头；对用绘图模型替换后的静件、动件和箭头添加物理引擎以进行运动模拟。3.根据权利要求1或2所述的根据手绘图案构建物理实验的方法，其特征在于，在识别出手绘图案中各物体的轮廓之前，还包括：将手绘图案中的各线条转换为规则的线条。4.根据权利要求2所述的根据手绘图案构建物理实验的方法，其特征在于，学习记录多个单一类型物体的用户手绘图案，并模拟出一个单一类型物体对应的绘图模型存储在学习库中，具体为：学习记录多个单一类型物体朝向同一方向的用户手绘图案；从多个单一类型物体的用户手绘图案中提取出共同的结构特征和位置关系特征；根据提取出的共同的结构特征和位置关系特征模拟出一个单一类型物体对应的绘图模型；将模拟出的单一类型物体对应的绘图模型存储在学习库中。5.根据权利要求1或2所述的根据手绘图案构建物理实验的方法，其特征在于，识别出手绘图案中各物体的轮廓，具体为：从电子画板的左上角开始，按照从左到右和从上到下的顺序遍历搜索电子画板上的点；若搜索到第一个绘图点，则接着搜索与第一个绘图点依次相连的其他绘图点，直至将与第一个绘图点依次相连的绘图点全部搜索到，组成第一个轮廓；在第一个轮廓的外部继续搜索第二个绘图点，若搜索到第二个绘图点，则接着搜索与第二个绘图点依次相连的全部绘图点，组成第二个轮廓；在第一个轮廓和第二个轮廓以外继续搜索其他绘图点，直至将所有的轮廓都找到，其中一个轮廓对应一个物体。6.根据权利要求1或2所述的根据手绘图...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘德建，曾少彬，方振华，郭玉湖，
申请(专利权)人：福建天泉教育科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35