一种交互式电子白板系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种交互式电子白板系统，包括计算机、图像采集装置、投影仪、投影幕，所述图像采集装置与投影仪均通过接口与计算机连接，投影幕面向投影仪和图像采集装置安放，图像采集装置用于采集标定图像和实时跟踪采集投影幕上出现的鼠标标识，并将标定图像和鼠标标识位置信息通过接口传回计算机处理，计算机用于生成标定图像、提取鼠标标识特征和计算鼠标标识对应在计算机屏幕上的位置坐标，同时判断鼠标标识的状态做出相应的响应。本实用新型专利技术无需对现有装置进行改造，依靠安装于计算机的视频图像处理软件实现交互功能，可实现大屏幕交互式电子白板功能，且安装简单，使用时用户和投影幕之间的距离也不受限，适于大规模推广使用。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于电子白板设计领域，特别涉及一种交互式电子白板系统。
技术介绍
随着技术的进步，交互式电子白板逐渐代替黑板、普通白板或纸张，成为教学和会议的演示讲解工具。交互式电子白板可以与计算机进行信息通讯，配合计算机实现书写、绘画、控制计算机的功能。目前交互式电子白板工作原理分为两类，触及传感器类电子白板和不触及传感器类电子白板。触及传感器类电子白板是利用触屏技术，如电阻膜触屏技术、电磁技术等，用手指或笔触及屏幕上所显示的选项来完成指定的工作的人机互动式输入设备，相当于计算机的一个触摸屏。这类电子白板尺寸受到成本的限制，难以满足较大场所的需求，无法完全取代黑板或者投影幕，往往需要投影装置配合。不触及传感器类电子白板是利用笔套发出信号，如超声波加红外信号、激光信号等，使附在白板上的接收器检测到这一信号，然后来定位、反馈笔的位置。这类电子白板需要对普通白板进行改装，增加传感器，而操作者所使用的手写笔也必须具备信号收发功能。两类电子白板均具有一定的局限性。因此，如何以低成本实现大屏幕交互式电子白板功能成为一个有待解决的问题。
技术实现思路
本技术的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种交互式电子白板系统，其具有成本低、可实现大屏幕交互式电子白板功能的优点。本技术的目的通过以下的技术方案实现一种交互式电子白板系统，包括计算机、图像采集装置、投影仪、投影幕，所述图像采集装置与投影仪均通过接口与计算机连接，投影幕面向投影仪和图像采集装置安放，图像采集装置用于采集标定图像和实时跟踪采集投影幕上出现的鼠标标识，并将标定图像和鼠标标识位置信息通过接口传回计算机处理，计算机用于生成标定图像、提取鼠标标识特征和计算鼠标标识对应在计算机屏幕上的位置坐标，同时判断鼠标标识的状态做出相应的响应。所述图像采集装置通过USB或者IEEE1394接口与计算机相连接。所述图像采集装置为采用CMOS或者CXD传感器的可见光采集装置，该装置图像分辨率至少为320 XMO，采集速度至少在15帧每秒以上。所述投影仪通过VGA接口与计算机连接。所述图像采集装置面向投影幕安放，其采集到的图像能够包含整个投影幕，并且图像中投影幕面积占整个图像1/2以上。本技术与现有技术相比，具有如下优点和有益效果1、本技术采用现有装置实现大屏幕交互式电子白板功能，无需对现有装置进行改造，依靠安装于计算机的视频图像处理软件实现交互功能。2、本技术中图像采集装置为普通可见光采集装置即可，无需特别配置设备，成本较低。3、本技术中的鼠标标识无需具备电子发光或者无线通信功能，普通单色物体即可，实现容易，成本较低。4、本技术安装简单，现场发生变化重新安装时只需重新进行系统初始化即可。5、用户操作该系统时，可以距离投影幕很近，只要鼠标标识能被图像采集装置采集到即可，也可以远距离采用LED发光源照射投影幕进行操作。附图说明图1是本技术结构示意图；图2是本技术初始化过程中系统标定流程图；图3是本技术初始化过程中系统标定原理图；图4是本技术正式工作时的工作流程图。具体实施方式下面结合实施例及附图对本技术作进一步详细的描述，但本技术的实施方式不限于此。实施例1如图1所示，一种交互式电子白板系统，包括计算机3、图像采集装置1、投影仪2、 投影幕4，所述图像采集装置1与投影仪2均通过接口与计算机3连接，投影幕4面向投影仪2和图像采集装置1安放，图像采集装置1用于采集标定图像和实时跟踪采集投影幕上出现的鼠标标识5，并将标定图像和鼠标标识位置信息通过接口传回计算机3处理，计算机 3用于生成标定图像、提取鼠标标识特征和计算鼠标标识5对应在计算机屏幕上的位置坐标，同时判断鼠标标识5的状态做出相应的响应。所述图像采集装置1通过USB接口与计算机3相连接。所述图像采集装置1为采用CMOS传感器的可见光采集装置，该装置图像分辨率为 320 XMO，采集速度在30帧每秒。所述投影仪2通过VGA接口与计算机3连接。所述鼠标标识5为单色矩形光斑。所述图像采集装置1面向投影幕4安放，其采集到的图像能够包含整个投影幕4， 并且图像中投影幕4面积占整个图像1/2以上。本技术的基本原理是在整个系统安装完成后，首次使用时要对系统进行初始化，一方面计算机3根据投影仪2的分辨率生成两幅图像，一张是纯白图像，另一张是含有五个黑色方块的图像，然后分别将这两张图像通过图像采集装置1采集后经接口传至计算机3，在计算机3内部对这两幅图像进行减运算，然后通过设置一个阈值对图像进行二值化，搜索出5个黑色方块的重心坐标，计算出单应性矩阵；另一方面通过人工参与求出鼠标标识5的特征信息。在实际运用时，图像采集装置1实时跟踪投影幕4上出现的鼠标标识 5，并将鼠标标识5位置信息通过接口传回计算机3处理，计算机3根据初始化时获得的单应性矩阵和鼠标标识的特征信息，可以计算出鼠标标识5对应在计算机3屏幕上的位置坐标，同时判断鼠标标识5是否移动、停留或消失，做出鼠标事件响应，从而操作计算机3实现绘图和操作计算机菜单的功能。 在图像采集装置1首次采集投影幕图像时应进行初始化，初始化包括系统标定和获取鼠标标识特征两个部分，其中具体的系统标定方法如图2和3所示。具体标定过程如下 (1)计算机3根据投影仪2分辨率生成一幅全白图像，并通过投影仪2投射到投影幕4上；(2)图像采集装置1采集到投影幕图像B并通过USB接口传至计算机3并保保存；(3)计算机3再根据投影仪2分辨率生成一幅包含5个黑色方块的白色背景图像， 5个方块分别位于图像四个角以及中心，如图3(a)所示；(4)图像采集装置1采集到此时投影幕图像F，如图3 (a)所示，并通过USB接口传至计算机3 ；(5)在计算机3中将图像B和F进行减运算，然后设定一个阈值对相减后的结果进行二值化，从而得到一张新图像Fl ；(6)利用图像Fl去计算投影幕图像中5个黑色方块的重心{ρι，ρ2，ρ3，ρ4，ρ5}在图像中的位置坐标{p/ ,P2' ,P3'，P4'，P5' }，其中搜索投影幕图像中5个黑色方块的过程实际就是搜索图像Fl中最大的5个连通区域的过程。(7)计算机3利用这5个坐标计算投影幕图像和所采集投影幕图像之间的单应性 矩阵H，如图3 (c)所示，单应矩阵H表示为权利要求1.一种交互式电子白板系统，其特征在于，包括计算机、图像采集装置、投影仪、投影幕，所述图像采集装置与投影仪均通过接口与计算机连接，投影幕面向投影仪和图像采集装置安放，图像采集装置用于采集标定图像和实时跟踪采集投影幕上出现的鼠标标识，并将标定图像和鼠标标识位置信息通过接口传回计算机处理，计算机用于生成标定图像、提取鼠标标识特征和计算鼠标标识对应在计算机屏幕上的位置坐标，同时判断鼠标标识的状态做出相应的响应。2.根据权利要求1所述的交互式电子白板系统，其特征在于，所述图像采集装置通过 USB或者IEEE1394接口与计算机相连接。3.根据权利要求2所述的交互式电子白板系统，其特征在于，所述图像采集装置为采用CMOS或者CXD传感器的可见光采集装置，该装置图像分辨率至少为320XM0，采集速度至少在15帧每秒以上。4.根据权利要求3所述的交互式电子白板系统，其特征在于，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种交互式电子白板系统，其特征在于，包括计算机、图像采集装置、投影仪、投影幕，所述图像采集装置与投影仪均通过接口与计算机连接，投影幕面向投影仪和图像采集装置安放，图像采集装置用于采集标定图像和实时跟踪采集投影幕上出现的鼠标标识，并将标定图像和鼠标标识位置信息通过接口传回计算机处理，计算机用于生成标定图像、提取鼠标标识特征和计算鼠标标识对应在计算机屏幕上的位置坐标，同时判断鼠标标识的状态做出相应的响应。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：梁英宏，张颖，李征坤，胡玉平，刘义春，梁列全，
申请(专利权)人：广东商学院，
类型：实用新型
国别省市：81