基本信息
- 項目名稱：
- 基于紅外攝像技術(shù)的電子白板
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 白板是當前會議與教育等場合常用的交流演示工具，能夠較好的輔助演講者表達觀點，便于進行學(xué)術(shù)及方案探討。電子白板，作為傳統(tǒng)白板的替代產(chǎn)品，具有更好的互動性和表達能力，能夠?qū)崿F(xiàn)無紙化辦公、教學(xué)及網(wǎng)絡(luò)遠程交流等。 針對當前市場上電子白板部署和移動困難，同時生產(chǎn)流程較復(fù)雜，價格較為昂貴這一現(xiàn)況，設(shè)計了一套新型的交互式電子白板系統(tǒng)，它通過普通攝像頭加裝紅外濾光鏡的方式，較低成本地實現(xiàn)對安裝紅外光源的白板筆的軌跡捕捉與定位，結(jié)合計算機和投影儀，在實現(xiàn)電子白板的交互性與表現(xiàn)力的同時，更加靈活且易于部署，成本也大為降低。通過方案的完善及技術(shù)的改進，最終設(shè)計出的基于攝像技術(shù)的交互式電子白板性能能夠達到較實用的要求。可利用白板筆代替鼠標在白板上進行操作，可以運行應(yīng)用程序，可以對文件進行編輯、注釋、保存等在計算機上利用鍵盤及鼠標可以實現(xiàn)的任何操作。該系統(tǒng)經(jīng)過實際測試證明方案是完全可行的。 科技查新報告表明國內(nèi)尚無與本項目創(chuàng)新點相同的專利文獻。
- 詳細介紹：
- 白板是當前會議與教育等場合常用的交流演示工具，能夠較好的輔助演講者表達觀點，便于進行學(xué)術(shù)及方案探討。電子白板，作為傳統(tǒng)白板的替代產(chǎn)品，具有更好的互動性和表達能力，能夠?qū)崿F(xiàn)無紙化辦公、教學(xué)及網(wǎng)絡(luò)遠程交流等。 針對當前市場上電子白板部署和移動困難，同時生產(chǎn)流程較復(fù)雜，價格較為昂貴這一現(xiàn)況，設(shè)計了一套新型的交互式電子白板系統(tǒng)，它通過普通攝像頭加裝紅外濾光鏡的方式，較低成本地實現(xiàn)對安裝紅外光源的白板筆的軌跡捕捉與定位，結(jié)合計算機和投影儀，在實現(xiàn)電子白板的交互性與表現(xiàn)力的同時，更加靈活且易于部署，成本也大為降低。依據(jù)這樣的項目要求，整個方案做了如下工作并取得預(yù)期效果： 進行產(chǎn)業(yè)分析與市場需求調(diào)研，通過資料的收集與及與客戶面對面的交流獲得需求分析，提出降低成本與提高方便性才能新型交互式電子白板的關(guān)鍵；針調(diào)研結(jié)果提出了采用普通攝像機加紅外濾鏡的電子白板系統(tǒng)的實現(xiàn)方案，并針對這套硬件設(shè)備開發(fā)了專用的軟件，它基于圖像識別能夠有效地進行白板筆的定位，同時給軟件預(yù)留了接口以方便二次開發(fā)；設(shè)計了專門的圖像處理算法并針對一些特殊情況進行優(yōu)化改進，使其可在較低的計算機資源消耗的情形下，有較強的抗干擾能力，能夠適應(yīng)較為復(fù)雜的應(yīng)用環(huán)境；設(shè)計了基于普通紅外激光器的白板筆，低成本下實現(xiàn)遠距離對白板的相應(yīng)操作。 通過方案的完善及技術(shù)的改進，最終設(shè)計出來的基于攝像技術(shù)的交互式電子白板性能能夠達到較實用的要求?？衫冒装骞P代替鼠標在白板上進行操作，可以運行應(yīng)用程序，可以對文件進行編輯、注釋、保存等在計算機上利用鍵盤及鼠標可以實現(xiàn)的任何操作。該系統(tǒng)經(jīng)過實際測試證明方案是完全可行的。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 目的與思路： 現(xiàn)有電子白板存在結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜、成本較高難于普及等缺點，為此設(shè)計了一種成本低廉且易于使用的基于紅外攝像的交互式電子白板。 創(chuàng)新點： 1、采用了普通攝像頭加裝紅外濾光鏡的方式，低成本地實現(xiàn)對安裝紅外光源的白板筆的軌跡捕捉與定位； 2、開發(fā)了專用的基于圖像識別進行白板筆定位的相關(guān)軟件，同時預(yù)留接口方便功能擴展； 3、針對系統(tǒng)的應(yīng)用場合設(shè)計了專用的圖像處理算法，并進行優(yōu)化，具有較好的抗干擾性； 4、設(shè)計了基于普通紅外激光器的白板筆，低成本下實現(xiàn)遠距離對白板的相應(yīng)操作。 技術(shù)關(guān)鍵： 1、白板的功能定義及硬件的設(shè)計與實現(xiàn)； 2、紅外光目標的追蹤和識別； 3、屏幕的標定與目標位置計算； 4、系統(tǒng)軟硬件接口設(shè)計與實現(xiàn)。
科學(xué)性、先進性
- 作品先進性： 1、用普通攝像頭加裝紅外濾光鏡的低成方案代替現(xiàn)在市場上價格昂貴、技術(shù)復(fù)雜的電子白板技術(shù)； 2、無需專用白板屏幕。可以在任何現(xiàn)有的白板、投影軟幕、墻面、甚至大屏幕顯示器上實現(xiàn)交互式白板功能； 3、不受投影畫幅大小限制，可方便的應(yīng)用在在超大屏幕上?？膳浜细鞣N場地，應(yīng)用靈活，設(shè)備簡單小巧，安裝方便； 4、成本低廉、適用于任何品牌投影機及各種教學(xué)、會議演示場 地，基本無需保養(yǎng)費用； 5、可實現(xiàn)遠距離畫圖和操作，方便使用者演示。 參考文獻： [1] 譚家杰,殷森余,陳家璧. 電子白板激光筆跡掃描定位系統(tǒng)研究[J].光電子.激光, 2002,(11). [2] 張剛毅. 電子白板功能的設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 現(xiàn)代電子技術(shù), 2006,(01). [3] 交互式電子白板技術(shù)分析及評測[J]. 微電腦世界, 2007,(04).
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 2009年4月 本校 第十三屆“騰飛杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽 特等獎(第一名) 2009年6月 第七屆陜西省“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽 特等獎，公開答辯第一名
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 技術(shù)轉(zhuǎn)讓
作品可展示的形式
- 實物、現(xiàn)場演示、圖片、錄像
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 特點與優(yōu)勢： 1、相對于市面上現(xiàn)有電子白板產(chǎn)品成本更為低廉； 2、采用視頻攝像技術(shù)進行定位，具有很強的便攜性與適應(yīng)性； 3、可以在現(xiàn)有的顯示屏、白板甚至墻面的基礎(chǔ)上進行升級； 4、可遠離白板進行交互操作，方便使用者。 適應(yīng)范圍與推廣前景： 可廣泛應(yīng)用于學(xué)術(shù)交流、會議、教育、培訓(xùn)、醫(yī)療、軍事等場合。 市場分析與經(jīng)濟效益預(yù)測： 1、近兩年電子白板市場呈跨越式增長，08年的增速高達到59%； 2、目前市面上尚無類似產(chǎn)品銷售，采用該技術(shù)的產(chǎn)品成本低廉，安裝使用方便，市場前景廣闊。
同類課題研究水平概述
- 目前國內(nèi)對電子白板系統(tǒng)的研究，僅有少數(shù)涉及技術(shù)上的改進和開發(fā)，大部分進行的是應(yīng)用性研究，主要討論如何在實際教學(xué)等環(huán)境中發(fā)揮電子白板的作用，提高教學(xué)效率。西北大學(xué)蔡萍等提出通過筆與手勢進行白板交互操作的一種方法。杭州師范大學(xué)金貴朝等提出了對繪制的草圖進行識別的方法來方便操作。胡永斌等提出了采用手寫板進行白板操作，同時降低成本，但是交互性與直觀性相對較差。譚家杰等提出了采用幾何測角原理進行白板筆的軌跡跟蹤的方法，但是該方法對設(shè)備的制造精度要求較高。 目前市面上的交互式電子白板設(shè)計方案主要有以下幾種：壓感技術(shù)、電磁感應(yīng)技術(shù)、超聲波技術(shù)、此外還有采用激光掃描、紅外線掃描以及線陣CCD技術(shù)的產(chǎn)品。市場上產(chǎn)品以電磁感應(yīng)、壓感、超聲技術(shù)的較為常見，都采用專用白板。常見采用電磁技術(shù)的品牌為：SMART BORAD、巨龍、日本松下、英國普羅米修斯等。均提供系統(tǒng)整體解決方案。超聲波輸入技術(shù)提供商全球以美國AMX、育通和以色列Pegasus為代表，國內(nèi)同類產(chǎn)品多為使用其技術(shù)進行貼牌生產(chǎn)。 常見電子白板技術(shù)的特點： 1）壓感技術(shù)：定位精度較高，響應(yīng)速度一般，實現(xiàn)大面積白板較困難，怕劃傷。需要專用白板屏幕。 2）紅外線掃描技術(shù)：定位準確、精度較高，無需專用筆，使用壽命較長，響應(yīng)速度較快，但無壓感反應(yīng)、受強光和灰塵的影響 、白板筆不支持鼠標右鍵等功能，對計算機操作較困難。 3）超聲波技術(shù)：部分產(chǎn)品無需專用屏幕，有一定的便攜性，但是精度較差，還受到溫度的影響。 4）電磁感應(yīng)：定位準確、精度高、可靠性高、書寫過程中有壓感，白板筆支持鼠標右鍵等功能，顯示區(qū)域的均勻度較好。必須使用專用筆。但反應(yīng)速度不夠快, 即書寫的筆過去之后筆跡才出現(xiàn)， 怕劃傷一旦劃傷整塊板就可能不能使用，難以實現(xiàn)超大面積的版面制作。 5）電阻壓感：定位相對準確，無需專用筆。耐用性差，怕劃傷， 反應(yīng)速度較慢，無法做超大面積，白板筆不支持鼠標右鍵等功能，對計算機操作較困難。 6）線陣CCD：響應(yīng)速度和精度都較好，但是成本比較高。
