一种远程智能光影互动的绘画导学装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种远程智能光影互动的绘画导学装置，该装置可应用于教师远程绘画导学或智能绘画导学，包括光影互动系统、立柱、垂直关节、辅助底板、水平关节、底板和画板；所述底板和辅助底板的一侧通过水平关节相连接；画板放置在底板上面；辅助底板的另一侧有立柱，立柱与辅助底板通过垂直关节相连接，垂直关节有限位功能，将立柱限位于垂直辅助底板；所述光影互动系统包括光影互动控制器、卡座、投影灯和摄像头。本实用新型专利技术装置结构简单，制作和使用成本较低，可方便拆装折叠便携，特别适用于疫情期间的实操性绘画类课程远程教学。

【技术实现步骤摘要】
一种远程智能光影互动的绘画导学装置
本技术涉及光电教学设备领域，特别涉及一种远程智能光影互动的绘画导学装置。
技术介绍
传统绘画教学模式由教师现场讲授或教材辅助导学，如素描、油画、水粉画、国画和简笔画等。绘画类教学方式实操性强，由于对笔触和着色顺序有较为规范的要求，学生学习对教师现场指导依赖性高，不利于教师远程集体授课。现有一些伪全息投影绘画练习工具缺少互动性，只能满足学生临摹作业，在教学方法上具有局限性。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种远程智能光影互动的绘画导学装置及其应用，可以进行远程的绘画教学，包括教师远程绘画示范或智能绘画导学，特别适用于疫情期间的实操性绘画类课程远程教学。本技术的目的通过下述技术方案实现：一种远程智能光影互动的绘画导学装置，包括光影互动系统1、立柱2、垂直关节3、辅助底板4、水平关节5、底板6和画板7；所述光影互动系统1包括光影互动控制器10、卡座11、投影灯12和摄像头13。所述底板6和辅助底板4的一侧通过水平关节5相连接，使用时底板6与辅助底板4呈一个平面，放置在桌面或画架上；画板7放置在底板6上面的限位槽内，位置相对固定；辅助底板4的另一侧有立柱2，立柱2与辅助底板4通过垂直关节3相连接，垂直关节3有限位功能，将立柱2限位于垂直辅助底板4；光影互动系统1通过卡座11插接在立柱2的顶端，光影互动控制器10的一侧与卡座11固定连接，光影互动控制器10的另一侧装有投影灯12和摄像头13且朝向画板7的方向。所述绘画导学装置，还包括压紧球8和弹簧关节9；画板7正面的四个角上均安装有弹簧关节9，弹簧关节9的顶端固定有一个压紧球8，且使压紧球8对画板7有正压力；通过四对弹簧关节9和压紧球8将画纸或画布压紧、压展在画板上；四个压紧球8还起到摄像头对画板7机器视觉定位作用。所述光影互动系统1，还包括半透板15，半透板15为透明硬质材料，如有机玻璃或透明塑料等；半透板15通过定位关节14安装在光影互动控制器10顶端的另一侧(即与投影灯12、摄像头13同侧)，半透板15可以定位在0～270°之间任意位置，半透板15起到透射光线和反射光线的作用。所述光影互动控制器10内置有中央处理器、网络交换器、语音系统和数据接口。所述远程智能光影互动的绘画导学装置，可应用于教师远程绘画导学或智能绘画导学。教师远程绘画导学时，教师端和学生端均使用所述远程智能光影互动的绘画导学装置，教师在画纸上作画，摄像头13实时拍摄教师端装置画纸上的图像信息，教师端装置半透板15定位在0度位置，摄像头13对采集区域18的图像信息进行采集，通过网络交换器与学生端装置连接，将图像信息传递到学生端装置；学生端装置的半透板15定位在合适角度位置，使教师端传输过来的图像信息的一部分光线反射在辅助画板4正面，用于参考，一部分光线通过半透板15透射在学生端装置的画板7上，用于临摹；同时教师通过语音系统指导学生绘画学习。学生端装置的半透板15收起时，摄像头13可将学生绘画的实时图像信息反馈到教师端，投射在教师端的画板7上，方便教师在线指导。更为具体的，所述教师远程绘画导学包括下述步骤：(1)教师端/学生端收起半透板，摄像头对视距范围内画板定位，识别标记四个压紧球的球心坐标(Xn,Yn)，并以水平和垂直位置相同的压紧球心坐标来矫正光影互动系统的坐标和投影灯；(2教师端/学生端的摄像头对画板坐标平面范围内进行图像采集，即每一个坐标点的RGB数据，该数据矩阵记录为空白纸的底色数据；(3)教师在画纸上作画，教师端的摄像头对坐标平面范围内进行RGB数据扫描，对数据变化超过阈值的坐标点存储RGB数据，并将坐标数据和RGB数据传送到网络交换器；(4)学生端打开半透板，网络交换器接收到教师端坐标数据和RGB数据，由中央处理器控制投影灯在学生端画板坐标平面范围内投影还原出教师端画板光影图案，辅助画板上同时显示教师端画板光影图案，学生按照画板光影图案进行绘画；(5)学生绘画结束后，学生端的投影灯关闭，收起半透板，启动摄像头并对画板坐标平面范围内进行RGB数据扫描，对数据变化超过阈值的坐标点存储RGB数据，并将坐标数据和RGB数据传送到网络交换器；(6)教师端网络交换器接收到学生端坐标数据和RGB数据，由中央处理器控制投影灯在教师端画板坐标平面范围内投影还原学生端的画板光影图案；(7)教师端更换空白画纸，观看学生端的画板光影图案，并在新的空白画纸上用笔批注指导；然后教师端的装置重复第(3)步骤，将教师批注指导数据传送到网络交换器；(8)学生端装置重复第(4)步骤，将教师端批注指导数据投射在学生端画板上，在其画作上叠加教师批注指导意见，实时接受教师的指导。智能绘画导学时，教师将目标图像提前制作成导学程序，存储或远程下载到学生端装置的光影互动系统1中，投影灯12按照标准绘画步骤，顺序将线条或色彩投射，半透板15定位在合适角度位置(0～90°)，使同样的影像一部分光线反射在辅助画板4正面，用于参考，一部分光线通过半透板15透射在学生端装置的画板7上，用于临摹；学生作品完成后，收起半透板15，摄像头13实时拍摄学生画纸上的图像，将画纸上的图像与光影互动系统内部的目标图像进行轮廓和色彩比对，将符合度较低的部位用投影灯12在画纸上投影闪烁提示。该种工作方式下，投影灯12和摄像头13以较高的频率切换工作，实时投射影像和采集学生画面。更为具体的，所述智能绘画导学包括下述步骤：(1)学生端收起半透板，摄像头对视距范围内画板定位，识别标记四个压紧球的球心坐标(Xn,Yn)，并以水平和垂直位置相同的压紧球心坐标来矫正光影互动系统的坐标和投影灯；(2学生端的摄像头对画板坐标平面范围内进行图像采集，即每一个坐标点的RGB数据，该数据矩阵记录为空白纸的底色数据；(3)打开半透板，中央处理器将习作目标图像的矫正后坐标信息，按照绘画规划笔触顺序将坐标值和RGB数据分组发送到投影灯，投影灯将光影信息投射在画板上，同时显示在辅助画板上，学生按照画板光影信息图案进行临摹绘画；(4)学生绘画结束后，学生端的投影灯关闭，收起半透板，启动摄像头并对画板坐标平面范围内进行RGB数据扫描，将相同坐标点的RGB数据与光影互动系统的目标图像数据进行比对，对于一定范围内连续坐标点的RGB数据超过阈值的部分图像数据进行记录；(5)学生端的摄像头关闭，启动投影灯，对步骤(4)记录的超过阈值的部分图像数据按照一定可视频率闪烁，投影在学生端画板上，提示学生修改；(6)学生修改画作后，重复步骤(4)、步骤(5)，直到学生作品与系统目标图像吻合度达到预设值，学生完成一次临摹绘画练习。本技术与现有技术相比具有如下优点和效果：(1)本技术利用彩色投影互动技术，依托远程网络，可实现教师远程绘画示范教学，学生利用本技术装置可完成临摹学习，教师远程在线指导；或者将现有绘画作品制作成教学程序，采用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种远程智能光影互动的绘画导学装置，其特征在于：包括光影互动系统、立柱、垂直关节、辅助底板、水平关节、底板和画板；所述底板和辅助底板的一侧通过水平关节相连接，使用时底板与辅助底板呈一个平面；画板放置在底板上面；辅助底板的另一侧有立柱，立柱与辅助底板通过垂直关节相连接，垂直关节有限位功能，将立柱限位于垂直辅助底板；所述光影互动系统包括光影互动控制器、卡座、投影灯和摄像头；所述光影互动系统通过卡座插接在立柱的顶端，光影互动控制器的一侧与卡座固定连接，光影互动控制器的另一侧装有投影灯和摄像头且朝向画板的方向。/n

【技术特征摘要】
1.一种远程智能光影互动的绘画导学装置，其特征在于：包括光影互动系统、立柱、垂直关节、辅助底板、水平关节、底板和画板；所述底板和辅助底板的一侧通过水平关节相连接，使用时底板与辅助底板呈一个平面；画板放置在底板上面；辅助底板的另一侧有立柱，立柱与辅助底板通过垂直关节相连接，垂直关节有限位功能，将立柱限位于垂直辅助底板；所述光影互动系统包括光影互动控制器、卡座、投影灯和摄像头；所述光影互动系统通过卡座插接在立柱的顶端，光影互动控制器的一侧与卡座固定连接，光影互动控制器的另一侧装有投影灯和摄像头且朝向画板的方向。
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【专利技术属性】
技术研发人员：闫国琦，
申请(专利权)人：华南农业大学，
类型：新型
国别省市：广东;44