专利名称：多媒体虚拟教学设备的制作方法
技术领域：
本实用新型属于多媒体互动教学领域，特别涉及虚拟教学设备。
背景技术：
在传统教学方式中，教师可以随时板书，吸引学生注意力并与学生互动，授课效果好。 但是需要花费很长时间，大大地降低了上课效率，同时，粉笔灰尘对教师和学生身体健康产 生了极大的危害。
随着计算机技术的发展，多媒体教学已经越来越广泛地应用于课堂教学。教师课前做好 电子课件，课堂上只要通过电脑设备，投影机，投影幕和音响设备用图、文、声、像和动态 视频等方式把传统教学方式下难以表述的现象与过程生动而形象地显现出来，节约了大量的 板书时间，有效地扩展了课时容量，提高了教学效率。
但是随着近几年现代化教学的应用，普通多媒体教学系统的弊端就暴露无遗
1、 在讲课时，教师必须站在电脑旁通过鼠标或键盘操作课件，大大降低了教学的灵活性， 拉远了教师与学生的距离。
2、 课堂讲解只能以已有电子文档为基础，不能随时在其基础上更改或者实时做出批注进 行更加详细的说明，大大限制了教师、黑板与学生之间的交互性。
3、 目前的多媒体教学一般采用正投技术，当教师需要站在投影幕前讲解时身体会遮挡住 一部分投影画面，而且投影机的光线对教师视网膜会产生严重伤害。
4、 教学课件为二维显示，对于很多需要进入结构体内部的立体显示场合，无法满足学生 对三维信息的需要。
实用新型内容
为解决上述现代化教学的弊端问题，本实用新型提供一种多媒体虚拟教学设备。
本实用新型采用如下技术方案
一种多媒体虚拟教学设备，包括计算机主机、与所述计算机主机通讯连接的背投装置、 触摸屏和摄像头，所述计算机主机内设有摄像头模式识别模块，所述摄像头模式识别模块中 设有对应于相关操作的动作模型数据库，该摄像头模式识别模块用于识别摄像头采集到的图 像信号中的动作信息，并与动作模型数据库中的动作模型进行匹配査询，当找到匹配的动作模型时，执行该动作模型对应操作，所述背投装置包括投影机、反射镜及背投屏幕，投影机 将从计算机主机得到的信号经反射镜反射后，投影到背投幕上。
本实用新型的有益效果如下-
1、 将背投系统应用于多媒体教学，使教师可以在投影幕前自由走动，不会阻隔投影仪的 光线，避免了正面投影方式的弊端；
2、 开发红外线触摸屏系统，教师可以摆脱传统操作设备的限制，在屏幕上实现非接触式 的随意板书；采用摄像头模式识别技术，教师可离开投影幕一定距离对课件进行远距离非接 触式操作。
3、 开发了立体显示、可实时操控互动的专用课件，解决了老师只能通过平面的图片或者 制作出真实模型才能讲解清楚的复杂结构和对象的困难，并实现对讲解对象的实时互动操控， 使教学过程更加有效。
图1为本实用新型多媒体虚拟教学设备实施例外形结构正视图 图2为本实用新型多媒体虚拟教学设备实施例外形结构侧视图 图3为本实用新型多媒体虚拟教学设备实施例框架图 图4为本实用新型实施例中摄像头水平方向追踪范围 图5为本实用新型实施例中摄像头竖直方向追踪范围
具体实施方式
如图l、图2、图3所示， 一种多媒体虚拟教学设备，包括计算机主机l、与所述计算 机主机1通讯连接的背投装置2、触摸屏3和摄像头4，其中所述计算机主机1内设有摄像头 模式识别模块，该摄像头模式识别模块用于识别摄像头4采集到的图像信号中的操控信息， 该控制信息用于操控在计算机主机l内运行的教学内容，所述触摸屏用于操控背投装置2显 示画面中内容。操作者即可以通过触摸屏3对计算机主机进行操作，也可通过摄像头4对计 算机主机l进行操作。
其中，所述背投装置2包括投影机、反射镜及背投屏幕，投影机将从计算机主机1得到 的信号经反射镜反射后，投影到背投幕上。
其中，所述触摸屏3为红外触摸屏，其外挂在背投屏幕的正前方。
其中，所述计算机主机1与所述投影机2之间通过VGA接口连接；所述计算机主机l与所述触摸屏3之间通过RS232或USB接口连接，所述计算机主机1与所述摄像头4之间通过 USB接口连接。
其中，所述计算机主机中用于将触摸信号在鼠标状态和画笔状态切换的切换模块。当触 摸信号处于鼠标状态时可以实现对电脑系统的操控，切换到画笔状态可以实现在屏幕上进行 随意书写。
其中，所述计算机主机l中的摄像头模式识别模块中包括一对应于相关操作的动作模型 数据库。当操作者需要远距离操控电脑时，摄像头模式识别模块被打开，即执行摄像头模式 识别程序，操作者可以在摄像头能够感应的范围内活动，执行既定动作，由摄像头实时采集 相关的动作信息，并与动作模型数据库中的动作模型进行匹配查询，当找到匹配的动作模型 时，执行该动作模型对应操作。例如定义操作者手掌展开在2-5秒内水平向右移动距离大于 300,实现翻到下一页，在2-5秒内向左移动距离大于300mm实现上翻一页。
其中，所述摄像头4的感应的范围如图4、图5所示。在水平方向的自动追踪范围为Z A0B^40度的范围内，其中顶点0为摄像头4所在位置处。在竖直方向的自动追踪范围为Z C0卜60度的范围内。
使用时，在连接好计算机主机l、背投装置2、触摸屏3和摄像头4后，如需要调整背投 装置2画面高度，开启计算机主机l，打开触摸屏3自带的校准软件校准触摸屏与投影画面坐 标，使触摸点的位置与感应位置无明显偏移。触摸屏将屏幕上的触摸感应信号传递计算机主 机l，使计算机主机产生相对应的动作。课件的表达方式可以实现由两维显示到红绿三维显示 的切换。切换到红绿立体显示模式之后，佩戴红绿立体眼镜可以看到逼真的三维立体模型。
沿续了传统教学过程中教师可以随时板书、与同学们互动的优点，提出了非接触式的互 动操作方法和三维立体的课件显示方式，兼顾了教师的讲课效率与学生的听课效果，同时保 障了教师与学生的身体健康。
权利要求1、一种多媒体虚拟教学设备，其特征是，包括计算机主机、与所述计算机主机通讯连接的背投装置、触摸屏和摄像头，所述计算机主机内设有摄像头模式识别模块，所述摄像头模式识别模块中设有对应于相关操作的动作模型数据库，该摄像头模式识别模块用于识别摄像头采集到的图像信号中的动作信息，并与动作模型数据库中的动作模型进行匹配查询，当找到匹配的动作模型时，执行该动作模型对应操作，所述背投装置包括投影机、反射镜及背投屏幕，投影机将从计算机主机得到的信号经反射镜反射后，投影到背投幕上。
2、 如权利要求1所述的多媒体虚拟教学设备，其特征是，所述触摸屏为外挂在背投屏幕 正前方的红外触摸屏。
3、 如权利要求2所述的多媒体虚拟教学设备，其特征是，所述计算机主机与所述投影机 之间通过VGA接口连接；所述计算机主机与所述触摸屏之间通过RS232或USB接口连接，所 述计算机主机与所述摄像头之间通过USB接口连接。
4、 如权利要求1所述的多媒体虚拟教学设备，其特征是，所述计算机主机中用于将触摸 信号在鼠标状态和画笔状态切换的切换模块。
5、 如权利要求1所述的多媒体虚拟教学设备，其特征是，所述摄像头图像采集范围为， 在水平方向的自动追踪范围为ZA0B^40度的范围内，其中顶点O为摄像头所在位置处，在竖 直方向的自动追踪范围为丄(:00=60度的范围内。
专利摘要一种多媒体虚拟教学设备，包括计算机主机、与所述计算机主机通讯连接的背投装置、触摸屏和摄像头，所述计算机主机内设有摄像头模式识别模块，所述摄像头模式识别模块中设有对应于相关操作的动作模型数据库，识别摄像头采集到的图像信号中的动作信息，并与动作模型数据库中的动作模型进行匹配查询，当找到匹配的动作模型时，执行该动作模型对应操作。所述背投装置包括投影机、反射镜及背投屏幕，投影机将从计算机主机得到的信号经反射镜反射后，投影到背投幕上。本实用新型将背投系统应用于多媒体教学，使教师可以在投影幕前自由走动，不会阻隔投影仪的光线，避免了正面投影方式的弊端。实现对讲解对象的实时互动操控，使教学过程更加有效。
文档编号G06F3/042GK201226189SQ20082005981
公开日2009年4月22日 申请日期2008年6月17日 优先权日2008年6月17日
发明者吴翔宇, 姚文庆, 张辉辉, 战巧玲, 杜宝江, 焦俊伟 申请人:上海沪江虚拟制造技术有限公司