带有多模成像功能的控管一体化智能教学终端制造技术

本发明专利技术涉及教育设备技术领域，特别是一种带有多模成像功能的控管一体化智能教学终端。该终端包括IO控制器、MCU、电源模块、通信与网络模块、登陆验证模块、多模成像追踪单元等。本发明专利技术能够实现教学资源的共享，教学质量的管理和监控，教育过程的互动，教育效果的评估和反馈，实现教育的可管可控，因材施教，提高教学质量。

【技术实现步骤摘要】
带有多模成像功能的控管一体化智能教学终端
本专利技术涉及教育设备
，特别是一种带有多模成像功能的控管一体化智能教学终端。
技术介绍
随着多媒体和网络通信技术的快速发展，信息化教学日渐普及。信息化教学的目标包括：1）多媒体教学：利用现代化的多媒体技术，丰富教学手段，比如，采用先进的短焦投影仪和电子白板等信息设备，提高教学的显示效果；2）互动教学：利用教育技术和互联网技术深度结合，实现真正有效的互动教学，提高学生在教育过程中的参与感；3）教育评估：利用信息技术分析教师在教育活动中的行为，对教师的教学方式进行评估，指导教师教学；4）因材施教：通过后台程序对所记录的数据进行数据挖掘和处理，分析和定位学生在学习过程中遇到的问题，总结每个学生知识水平，指导其学习路径。目前的信息化教育方式包括两种：实况转播式和视频点播式，其中，实况转播式和视频点播式都支持一对多的教学方式，但实况转播式利用网络条件和通讯软件实现授课现场和学习端视频的实时传输，而视频点播式在授课现场事先录制好教学视频，学生学习时登录系统进行学习。这两种信息化教育方式都无法实现教育双方的互动。中国技术专利申请CN204759783U公开了一种情景互动式教学智能终端，包括主机和显示屏，其中，主机连接有基于红外测距与图像识别相结合的学生坐姿矫正装置，该装置包括报警装置、红外距离传感器和小型摄像头，小型摄像头用于采集使用者面部表情以及上半身肢体动作信息并传送给主机，主机采用眼球跟踪与人脸识别技术分析人的眼球运动和五官特征，主机根据分析结果控制报警装置；报警装置内置于情景互动式教学智能终端内，报警装置与主机连接并受主机控制。该技术主要用来自动提醒学生坐姿错误。中国专利技术专利申请CN104978879A公开了一种基于物联网、云计算、移动互联和多媒体教学的新一代智慧型多媒体教学终端，包括IO控制器、CPU主板、无线路由器核心板以及排线组成，其中，IO控制器控制课堂多媒体教学设备；CPU主板进行课堂互动和无纸化考试；无线路由器核心板提供外部无线设备的接入。该专利技术能够将多媒体教学设备，计算机辅助教学设备和物联网技术进行结合，实现互动性教学和网络化教学，并智能化管理各种教学设备，提高教学质量和效率。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的上述缺陷，提出了一种带有多模成像功能的管控一体化智能教学终端。进一步的，本智能教学终端包括：输入控制模块、MCU、电源模块、通信与网络模块、输出控制模块、多模成像追踪单元等；所述MCU单元模块连接所述电源模块、输入控制模块、输出控制模块、通信与网络模块，多模成像追踪模块相连，负责整个系统的状态控制、命令解析和发送。进一步的，所述输入控制单元内部有缓存，和输入模块相连，输入模块包括：麦克风、摄像头、智能触笔和键盘。进一步的，所述输出单元控制单元内部有缓存器，和显示屏、喇叭等输出模块相连。进一步的，所述电源模块包括电源管理模块和电源电路，用来对MCU等模块进行供电。进一步的，所述通信与网络控制模块控制通信模块的收发、通信资源分配、控制参数配置与维护。进一步的，所述多模成像追踪单元采用多模图像融合算法，对输入的图像进行处理，提高检测的可靠性。更进一步的，所述多模成像追踪单元优先采用FPGA+DSP的硬件实现方式，且FPGA和DSP之间采用PCI总线连接。进一步的，本专利技术的智能教学终端通过通信与网络模块与云平台互联，将教学数据实时上传到云平台中，当需要时，也可以进行下载或在线浏览，实现教学资源的共享。进一步的，本专利技术的智能教学终端能够利用云平台实现多个终端的关联和互通，实现教学终端的互通互联。通过终端之间的相互关联，实现教学过程的交流和互动。进一步的，本专利技术的智能教学终端包含有登陆验证模块验证登陆者的身份，登陆身份包括：学生家长、学生、教学教师、管理部门，其他人员等；其中，家长可以看到教师对学生的评价，学生的成绩在班级的排名等；学生可以看到教师的教学视频，可以提问问题，也可以观看其他老师的教学视频以及学生的反馈情况等；教学教师可以看到学生以及学生家长的反馈信息等；管理部门可以看到学生和家长的反馈问题，以及教师的答疑情况，教学的进展。其他人员可以观看教学视频，没有反馈的权限。本专利技术还提出一种多模成像跟踪方法，智能教学终端对检测目标进行搜索，一旦搜索到目标就进行到截获，分离出目标与背景；然后对截获的目标进行空间滤波，抽取目标的特征，输出目标信息给跟踪器；进一步的，跟踪器根据目标的特征信息进行目标跟踪；进一步的，信息融合模块对跟踪的各个模块进行进一步的联合处理，包括滤波、参数更新和置信度评估等。采用上述智能终端后，能够实现教学资源的共享，教学质量的管理和监控，教育过程的互动，教育效果的评估和反馈，实现教育的可管可控，因材施教，提高教学质量。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图1为本专利技术的智能教学终端组成的教学系统框图。图2为本专利技术的智能教学终端的原理示意图。图3为本专利技术的多模跟踪算法系统框图。图中：1为智能教学终端，2为云平台，3为无线信号收发模块，101为输出模块，102为输出控制模块，103为多模成像追踪控制单元，104为MCU，105为输入控制模块，106为输入模块，107为通信与网络模块，108为电源模块，109为存储模块，201为目标搜索模块，202为截获模块，203为滤波模块，204为跟踪模块，205为信息融合模块。具体实施方式如图1所示，本专利技术的智能教学终端1通过通信与网络模块与云平台2互联，将教学数据实时上传到云平台2中，当需要时，也可以进行下载或在线浏览，实现教学资源的共享。进一步的，本专利技术的智能教学终端1能够利用云平台2实现多个终端的关联和互通，实现教学终端的互通互联。通过终端之间的相互关联，实现教学过程的交流和互动。进一步的，如图2所示，本专利技术的智能教学终端包括：输入控制模块105、MCU104、电源模块108、通信与网络模块107、输出控制模块102、多模成像追踪单元103存储模块109等；所述MCU104连接所述电源模块108、输入控制模块105、输出控制模块102、通信与网络模块107，多模成像追踪单元103，负责整个系统的状态控制、命令解析和发送。进一步的，所述输入控制单元105内部有缓存，和输入模块106相连，输入模块106包括：麦克风、摄像头、智能触笔和键盘。进一步的，所述输出单元控制单元102内部有缓存器，和显示屏、喇叭等输出模块101相连。进一步的，所述电源模块108包括电源管理模块和电源电路，用来对MCU等模块进行供电。进一步的，所述通信与网络控制107模块控制通信模块的收发、通信资源分配、控制参数配置与维护。进一步的，所述多模成像追踪单元103采用多模图像融合算法，对输入的图像进行处理，提高检测的可靠性。更进一步的，所述多模成像追踪单元103优先采用FPGA+DSP的硬件实现方式，且FPGA和DSP之间采用PCI总线连接。进一步的，本专利技术的智能教学终端包含有登陆验证模块验证登陆者的身份，登陆身份包括：学生家长、学生、教学教师、管理部门，其他人员等；其中，家长可以看到教师对学生的评价，学生的成绩在班级的排名等；学生可以看到教师的教学视频，可以提问问题，也可以观看其他老师本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带有多模成像功能的控管一体化智能教学终端，其特征在于：所述智能教学终端包括：输入控制模块、MCU、电源模块、通信与网络模块、输出控制模块、多模成像追踪单元等；其中，所述MCU单元模块连接所述电源模块、输入控制模块、输出控制模块、通信与网络模块，多模成像追踪模块相连，负责整个系统的状态控制、命令解析和发送；所述输入控制单元内部有缓存，和输入模块相连，输入模块包括：麦克风、摄像头、智能触笔和键盘；所述输出单元控制单元内部有缓存器，和显示屏、喇叭等输出模块相连；所述电源模块包括电源管理模块和电源电路，用来对MCU等模块进行供电；所述通信与网络控制模块控制通信模块的收发、通信资源分配、控制参数配置与维护；所述多模成像追踪单元采用多模图像融合算法，对输入的图像进行处理，提高检测的可靠性；所述多模成像追踪单元优先采用FPGA+DSP的硬件实现方式，且FPGA和DSP之间采用PCI总线连接。

【技术特征摘要】
1.一种带有多模成像功能的控管一体化智能教学终端，其特征在于：所述智能教学终端包括：输入控制模块、MCU、电源模块、通信与网络模块、输出控制模块、多模成像追踪单元等；其中，所述MCU单元模块连接所述电源模块、输入控制模块、输出控制模块、通信与网络模块，多模成像追踪模块相连，负责整个系统的状态控制、命令解析和发送；所述输入控制单元内部有缓存，和输入模块相连，输入模块包括：麦克风、摄像头、智能触笔和键盘；所述输出单元控制单元内部有缓存器，和显示屏、喇叭等输出模块相连；所述电源模块包括电源管理模块和电源电路，用来对MCU等模块进行供电；所述通信与网络控制模块控制通信模块的收发、通信资源分配、控制参数配置与维护；所述多模成像追踪单元采用多模图像融合算法，对输入的图像进行处理，提高检测的可靠性；所述多模成像追踪单元优先采用FPGA+DSP的硬件实现方式，且FPGA和DSP之间采用PCI总线连接。2.根据权利要求1所述的带有多模成像功能的控管一体化智能教学终端，其特征在于：所述智能教学终端通过通信与网络模块与云平台互联，将教学数据实时上传到云平台中，当需要时，也可以进行下载或在线浏览，实...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷侠，魏寒柏，蔡卫平，
申请(专利权)人：九江职业技术学院，
类型：发明
国别省市：江西,36