专利名称：一种交互式投影系统及其交互式输入方法
技术领域：
本发明涉及一种交互式投影系统及其交互式输入方法。
背景技术：
现在，随着显示技术的不断发展，教学领域设备也有了很大的更新。 例如，采用计算机加投影仪的教室越来越多，即由计算机等运算设备驱动 投影输出模块投影相应的图像到投影幕上进行显示。多媒体课件的应用， 降低了教师讲课难度，提高了学生的学习效率。多媒体授课多采用老师放 映多媒体课件的形式，老师提前制作多媒体课件，在课堂上以幻灯片的形 式进行放映。由于教学现场情况的易变性与突发性，老师们准备的课件经 常无法涉及到所有出现的问题。比如学生会临时提出有建设性的问题，教 师在解答的同时也希望把这个问题或问题的解决方案公布于众。
在实际操作中，老师们固然可以通过键盘、鼠标或其它比如手写输入 板等输入手段完成相应的修改。但由于人长期以来的书写习惯，更倾向于 在画面上直接进行书写批示，但是用鼠标等输入设备写的批注与用手画的 批注差距很大。另外在解决一些问题时，板书在对外展示时更易于阅读。 而这些要求都是现有的键盘鼠标所不能提供的。
显然，现有的投影设备并不能完全替代黑板等传统的教师直观表达自 己思想的装置。教师们在解决一些较复杂问题，比如数学推导时，更习惯 于在黑板上写下推导过程。
但是，采用投影仪或其它投影装置常常需要投影屏幕与之配套，而投 影屏幕会占用原有黑板的空间。这样反而影响了教学的进行，给教学环境 提出了严格的限制和要求。当然。教师可以通过收起投影屏幕的方式，使 用投影画面占用的黑板面积，但这又不能同时展示多媒体课件。
4而且，目前的演示软件，如POWER POINT及WPS演示，均采用翻页的
形式进行演示，这与人们阅读纸页从一端读到另一端的阅读习惯有出入。
例如，演示页的位置在屏幕上固定，教师若想将屏幕上某一位置的内容放 在屏幕中心演示就不得不依靠新的一页或者是使用动画，并且这也需要教
师将更多时间花在演示文档制作上。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种在现有的投影设备的基础上， 以较低成本实现交互式输入的交互式投影系统及其交互式输入方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的 一种交互式投影系统，包括投影单元；
交互信息输入单元，用于在所述投影单元的显示输出上进行信息输
入；
交互信息单元，包括交互信息采集模块和交互信息传输模块；所述
交互信息采集模块采集所述交互信息输入单元的运动信息，并传送到所述
交互信息传输模块；
处理单元，包括视频处理输出模块、视频信号输入模块和交互式信 息处理模块；所述视频信号输入模块用于接收外部视频输入设备输入的视 频信号；所述交互信息处理模块用于处理所述交互信息传输模块传送来的 交互信息；所述视频处理输出模块用于综合处理来自于所述视频信号输入 模块和交互式信息处理模块的信息，并输出相应的视频信号驱动所述投影 单元进行投影显示。
通过所述交互式投影系统，仅针对现有的投影设备，即投影单元上增 加相应的装置，就可以实现用户的交互式输入。具体方式是用户只要通过 交互信息输入单元在所述投影单元的投影幕上进行操作，包括动作及命令 输入等，则能在该投影幕中显示相应的操作，实现交互式输入的功能。而 且，由于现在电子运算设备的性能越来越高，由信息采集到信息处理所花 费的时间短，因此该交互式输入具有很好的实时性。
作为本发明交互式投影系统的一个实施例，所述交互信息输入单元具有特定的光学信息，例如发出特定的光或者具有特定的形状、颜色等；所 述交互信息采集模块采用光学位置传感器，用于获取所述交互信息输入单 元的动作信息，并以相应的电信号的形式传送到所述交互信息传输模块。
显然，所述光学位置传感器选择采用COMS图像传感器、电荷耦合器
件图像传感器或者位置敏感传感器获得相应的位置电信号，以实现获取所 述交互信息输入单元相应的动作信息。
为了防止物体遮挡对所述光学位置传感器获取所述交互信息输入单 元相应的动作信息的影响，所述光学位置传感器设置在至少两个不同的地 方，分别获取所述交互信息输入单元的动作信息，并以相应的电信号的形 式传送到所述交互信息传输模块。当然，也可以采用特殊的光路设计的方 式，来克服上述问题，例如，在不同位置获取所述交互信息输入单元的像， 并采用光路设计使得不同的像都被所述光学位置传感器所获取。
为了便于用户输入相应的命令，所述交互信息输入单元包括力传感 器和命令输入单元；所述力传感器用于把所述交互信息输入单元所受到的 力转化为相应的电信号，并传送到所述交互式信息处理模块进行处理；所 述命令输入单元用于把用户输入的操作命令信息传送到所述交互式信息处 理模块进行处理。
与之相应的，所述交互信息输入单元包括用于与所述交互式信息处
理模块进行无线式信息交换的无线信号收发装置。当然，本发明的所述交 互信息输入单元也能采用有线连接的方式与所述交互式信息处理模块进行 信息交换。用户可以用所述交互信息输入单元在投影幕的画面上直接进行 操作，完成与鼠标相同的功能，包括左右键区分、单双击判断、光标拖动 等操作。
与上述实施例不同，当然本发明的所述交互信息输入单元也可以设定 为用户的手指。但是所述光学位置传感器仍然能够根据用户手指的特定的 图像捕捉其位置信息，也就获取了其动作信息。本发明的交互式投影系统 可以在对该动作信息进行分析处理时，认定特定的动作表示用户的特定的 命令。例如，手指在投影幕的画面向上划动，表示用户输入对投影幕的画 面进行向上的移动命令。在上述两种实施方式中，用户也可以用所述交互信息输入单元在投影 幕的画面上进行书写，则画面显示出与其笔迹一致的显示轨迹，该显示轨 迹的显示延时很小，具有实时性。甚至可以通过相应的命令输入，该显示 轨迹能够拥有不同的颜色以及不同的线条粗细。
为了便于用户存储其所输入的交互信息，所述交互信息传输模块包 括用于存储由所述交互信息输入单元产生的交互信息的交互式信息存储 单元。这样，交互式信息可以选择单独保存或者直接存储在正在视频播放 的文件中，其保存格式也可以由用户选择。
采用所述的交互式投影系统的交互式输入方法，包括如下步骤 交互信息输入单元在所述投影单元的显示输出上进行信息输入； 所述交互信息采集模块采集所述交互信息输入单元输入的交互信息， 并传送到所述交互信息传输模块；
所述视频信号输入模块接收外部视频输入设备输入的视频信号；所述 交互信息处理模块处理所述交互信息传输模块传送来的交互信息；
A、所述视频处理输出模块综合处理来自于所述视频信号输入模块和 交互式信息处理模块的信号，并输出相应的视频信号驱动所述投影单元进 行投影显示。
在实施例中具体来说，由所述所述交互信息处理模块进行处理的交互 信息包括所述交互信息单元的运动信息，和用户由所述交互信息输入单
元输入的操作命令信息。
所述操作命令信息包括，对画面的移动、縮放、翻页以及存储。
所述步骤A包括如下步骤
在所述视频信号输入模块所输入的视频信号中添加显示所述交互信
息单元的运动信息；
根据用户由所述交互信息输入单元输入的操作命令信息对所述视频 信号输入模块所输入的视频信号进行相应的处理。
所述操作命令信息包括对投影幕所显示画面进行移动、縮放、翻页 和存储。与现有技术相比本发明的优点在于，在现有的投影设备的基础上，以 较低成本实现交互式输入。
图1是本发明交互式投影系统实施例的原理框图； 图2是本发明交互式投影系统实施例的硬件框图。
具体实施例方式
下面结合附图和较佳的实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，交互式投影系统包括投影单元200、交互信息输入单
元400、交互信息单元300和处理单元100。
其中，交互信息输入单元400用于在所述投影单元200的显示输出上 进行信息输入。
交互信息单元300包括交互信息采集模块310和交互信息传输模块 320。所述交互信息采集模块310采集所述交互信息输入单元400的运动信 息，并传送到所述交互信息传输模块320。
处理单元100包括视频处理输出模块110、视频信号输入模块130 和交互式信息处理模块120;所述视频信号输入模块130用于接收外部视 频输入设备输入的视频信号；所述交互信息处理模块120用于处理所述交 互信息传输模块320传送来的交互信息；所述视频处理输出模块110用于 综合处理来自于所述视频信号输入模块130和交互式信息处理模块120的 信息，并输出相应的视频信号驱动所述投影单元200进行投影显示。
如图2所示，投影单元200包括投影幕210和投影输出模块220。所 述投影输出模块220由视频处理输出模块110驱动，并输出投影画面到所 述投影幕210。
所述交互信息输入单元400为被用户握持的笔形的输入设备，包括力 传感器和命令输入单元。所述力传感器用于把所述交互信息输入单元400 所受到的力转化为相应的电信号，并传送到所述交互式信息处理模块120 进行处理；所述命令输入单元用于把用户输入的操作命令信息传送到所述进行处理。所述交互信息输入单元400可以通过 发出特定的光，或者具有特定的颜色或形状等方式，使自身能够被光学位
置传感器330辨识出来。
其中，光学位置传感器330可以在硬件结构上与所述投影输出模块220 整合在一起。
处理单元100在硬件可以采用计算机微机或者嵌入式微机等处理系 统。这可以通过软件的方式在该处理单元100上建立相应的功能。
显然，在上述实施例的基础上，所述交互式投影系统可以在现有的投 影单元的基础上，实现交互式输入。
作为本发明其他的实施例，投影单元与交互式信息单元300在硬件上
是相互分离的，仅仅是为交互式输入提供一个平台并作出相应的显示，而 信息的处理功能由处理单元100完成。
用户使用所述交互信息输入单元400在投影幕210的面画上进行书写 等操作，例如教师能够实现板书的功能。
当然，由于处理单元100可以通过计算机硬件加软件的方式扩展其他 交互式功能。
例如，交互式信息模块300获取用户对于投影幕210的画面的操作， 并将这种操作的交互信息经过初步处理后传送给处理单元100作出处理方 案。由于引入了电脑这个平台，本发明可以完成更多的功能，例如教师在 教学中，可以针对通过电脑放映多媒体课件进行书写，并同步显示出其笔 迹。另外除在投影画面上实时显示教师的笔迹外，本发明还可以对教师的 书写的内容进行保存。具体方式可以是教师在书写完成之后，选择是擦 除，或将所书写的内容进行保存。在保存书写内容时，也可以决定是保存 笔迹，也可以是经处理软件识别后的文字或图形。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说 明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术 领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若 干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
权利要求
1、一种交互式投影系统，包括投影单元(200)；其特征在于，还包括交互信息输入单元(400)，用于在所述投影单元(200)的显示输出上进行信息输入；交互信息单元(300)，包括交互信息采集模块(310)和交互信息传输模块(320)；所述交互信息采集模块(310)采集所述交互信息输入单元(400)的运动信息，并传送到所述交互信息传输模块(320)；以及处理单元(100)，包括视频处理输出模块(110)、视频信号输入模块(130)和交互式信息处理模块(120)；所述视频信号输入模块(130)用于接收外部视频输入设备输入的视频信号；所述交互信息处理模块(120)用于处理所述交互信息传输模块(320)传送来的交互信息；所述视频处理输出模块(110)用于综合处理来自于所述视频信号输入模块(130)和交互式信息处理模块(120)的信息，并输出相应的视频信号驱动所述投影单元(200)进行投影显示。
2、 根据权利要求1所述的交互式投影系统，其特征在于，所述交互 信息输入单元(400)具有特定的光学信息；所述交互信息采集模块(310) 采用光学位置传感器(330)，用于获取所述交互信息输入单元(400)的动 作信息，并以相应的电信号的形式传送到所述交互信息传输模块(320)。
3、 根据权利要求2所述的交互式投影系统，其特征在于，所述光学 位置传感器(330)设置在至少两个不同的地方，分别获取所述交互信息输 入单元(400)的动作信息，并以相应的电信号的形式传送到所述交互信息 传输模块(320)。
4、 根据权利要求2所述的交互式投影系统，其特征在于，所述交互 信息输入单元(400)包括力传感器和命令输入单元；所述力传感器用于 把所述交互信息输入单元(400)所受到的力转化为相应的电信号，并传送 到所述交互式信息处理模块(120)进行处理；所述命令输入单元用于把用 户输入的操作命令信息传送到所述交互式信息处理模块(120)进行处理。
5、 根据权利要求4所述的交互式投影系统，其特征在于，所述交互信息输入单元(400)包括用于与所述交互式信息处理模块(120)进行 无线式信息交换的无线信号收发装置。
6、 根据权利要求4所述的交互式投影系统，其特征在于，所述交互信息传输模块(320)包括用于存储由所述交互信息输入单元(400)产生的交互信息的交互式信息存储单元。
7、 采用如权利要求1至6中任一权利要求所述的交互式投影系统的 交互式输入方法，其特征在于，包括如下步骤交互信息输入单元(400)在所述投影单元(200)的显示输出上进行 信息输入；所述交互信息采集模块(310)采集所述交互信息输入单元(400)输 入的交互信息，并传送到所述交互信息传输模块(320);所述视频信号输入模块(130)接收外部视频输入设备输入的视频信 号；所述交互信息处理模块(120)处理所述交互信息传输模块(320)传 送来的交互信息；A、所述视频处理输出模块(110)综合处理来自于所述视频信号输入 模块(130)和交互式信息处理模块(120)的信号，并输出相应的视频信 号驱动所述投影单元(200)进行投影显示。
8、 根据权利要求7所述的交互式输入方法，其特征在于，由所述交 互信息处理模块(120)进行处理的交互信息包括所述交互信息单元(300) 的运动信息，和用户由所述交互信息输入单元(400)输入的操作命令信息。
9、 根据权利要求8所述的交互式输入方法，其特征在于，所述步骤A 包括如下步骤在所述视频信号输入模块(130)所输入的视频信号中添加显示所述 交互信息单元(300)的运动信息；根据用户由所述交互信息输入单元(400)输入的操作命令信息对所 述视频信号输入模块(130)所输入的视频信号进行相应的处理。
10、 根据权利要求8所述的交互式输入方法，其特征在于，所述操作 命令信息包括对投影幕(210)所显示画面进行移动、縮放、翻页和存储。
全文摘要
本发明提供一种交互式投影系统及其交互式输入方法，交互式投影系统包括投影单元；交互信息输入单元，用于在所述投影单元的显示输出上进行信息输入；包括交互信息采集模块和交互信息传输模块的交互信息单元；以及包括视频处理输出模块、视频信号输入模块和交互式信息处理模块的处理单元；所述视频信号输入模块用于接收外部视频输入设备输入的视频信号；所述交互信息处理模块用于处理所述交互信息传输模块传送来的交互信息；所述视频处理输出模块用于综合处理来自于所述视频信号输入模块和交互式信息处理模块的信息，并输出相应的视频信号驱动所述投影单元进行投影显示。本发明的优点为在现有的投影设备的基础上，以较低成本实现交互式输入。
文档编号G03B21/00GK101493636SQ200810241388
公开日2009年7月29日 申请日期2008年12月22日 优先权日2008年12月22日
发明者刘敏霞, 倩 周, 松 张, 林喜荣, 毛乐山, 程雪岷, 郭华林, 郭洪峰, 马建设 申请人:清华大学深圳研究生院