云板图像拼接和记录方法及系统与流程

本发明属于云板图像拼接技术领域，是一种能够实现在云板采集各个视角图像拼接后，将完整的图像发上云端存储的技术。

背景技术：

在现代教学领域中，多媒体技术应用、增强互动性是教学发展的主流方向，无论是在普通教室、还是在教育会议厅，我们都能够看到各种多媒体投影设备或者是互动教学设备。而电子云板是当下最受教学、会议等传统线下公开场合欢迎的一种适用工具，它可以与电脑进行信息通讯，形成交互式的协作会议或教学环境。与传统的“一擦既没”的黑板相比，电子云板能够实时记录、保存教与学的全过程。因此随着国家教育信息化政策的出台，电子云板作为教育信息化的主要载体，发展之势如破竹般一年更胜一年。

电子云板运用了OCR ，光学字符识别技术，是指电子设备（例如扫描仪或数码相机）检查纸上打印的字符，通过检测暗、亮的模式确定其形状，然后用字符识别方法将形状翻译成计算机文字的过程，即：针对印刷体字符，采用光学的方式将纸质文档中的文字转换成为黑白点阵的图像文件，并通过识别软件将图像中的文字转换成文本格式，供文字处理软件进一步编辑加工的技术。从影像到结果输出，须经过影像输入、影像前处理、文字特征抽取、比对识别、最后经人工校正将认错的文字更正，将结果输出。

图像拼接技术就是将数张有重叠部分的图像（可能是不同时间、不同视角或者不同传感器获得的）拼成一幅大型的无缝高分辨率图像的技术。图像配准和图像融合是图像拼接的两个关键技术。传统的云板无法实时记录和存储下画板上的各种信息，或者记录的图像存在误差，针对这些问题我们提供一种新型的云板图像记录方法。

技术实现要素：

1、本发明的目的。

本发明针对现有云板擦写、存储技术的不足，提供一个利用四个摄像头拍摄云板四个角的部分信息，微处理器完成图像拼接并传送至云端的技术，解决现有云板无法及时存储板上信息等问题，使应用更加智能化。

2、本发明所采用的技术方案。

本发明提出的云板图像拼接和记录系统，包括云板、摄像头、云板画面、微处理器、通信接口模块；云板四周各安装一个或多个摄像头，采集不同视角部分的云板画面；摄像头与微处理器连接，每个摄像头将拍摄的云板画面信息传输到微处理器进行拼接；微处理器与通信接口模块连接，通过无线方式传输至手机端，手机端将图像数据发送到云端。

优选的，云板边缘设置边条。

优选的，还包括电源，微处理器与电源连接。

优选的，摄像头探测面距白板垂直距离2-3mm。

本发明提出的云板图像拼接和记录方法，按照如下步骤进行：

步骤1、云板四周各安装一个或多个摄像头采集不同视角部分的云板画面；

步骤2、摄像头将云板画面传输至微处理器，微处理器完成云板画面的拼接；

步骤3、识别是否有擦黑板动作，如果有擦黑板动作则将当前拼接的图像储存后，微处理器实现擦除动作，如果无则跳转步骤4；

步骤4、判断是否到间隔T预设时间，如果到预设时间，则四个摄像头采集不同视角部分的云板画面，拼接整个云板画面发送出去。

优选的，所述的步骤3中，云板运用OCR技术识别与翻译光学字符，在白板左上角确定的一个位置，橡皮擦放在制定的位置时，摄像头自动识别人手拿着橡皮擦的动作，判断为擦白板，微处理器进行擦除动作。

优选的，所述的步骤3中，采用预设手势识别，摄像头采集擦白板的手势，微处理器进行擦除动作。

优选的，所述的步骤1和步骤4中在记录白板信息时，声音与时间同步地记录下来，作为记录过程的音源，远程终端播放整幅图，声音同步的播放。

3、本发明的有益效果。

（1）本发明通过实时的将多个角度的云板图像拼接成一个完整的全景图像，解决了运动物体的影响，大大降低了拍摄成本以及提高了成像效率。

（2）本发明设置两种方法识别操作者擦写的动作，降低因漏掉识别擦写而没有保存图像的失误率。

（3）本发明云板用笔没有过多的局限性，可以是油笔，粉笔等。

（4）本发明运用于上课，通讯，开会等场合，利用率高。

附图说明

图1是本发明专利的工作原理图。

图2是本发明专利的实施例结构示意图。

其中，云板1，摄像头2，云板阵列3，微处理器4，电源和通信接口模块5。

具体实施方式

实施例

具体实施方式

下面结合附图对本发明专利作进一步说明。

实施例1

云板图像拼接和记录系统，包括云板1、摄像头2、云板画面3、微处理器4、通信接口模块5、电源，微处理器4与电源连接；云板1四周各安装一个或多个摄像头，采集不同视角部分的云板画面3；摄像头2与微处理器4连接，每个摄像头2将拍摄的云板画面3信息传输到微处理器4进行拼接；微处理器与通信接口模块5连接，通过无线方式传输至手机端，手机端将图像数据发送到云端，云板1边缘设置边条，摄像头2探测面距白板垂直距离2-3mm。

一种云板图像拼接和记录方法，按照如下步骤进行：

步骤1、云板四周各安装一个或多个摄像头采集不同视角部分的云板画面3；

步骤2、摄像头将云板画面3传输至微处理器4，微处理器4完成云板画面3的拼接；

步骤3、识别是否有擦黑板动作，如果有擦黑板动作则将当前拼接的图像储存后，微处理器4实现擦除动作，如果无则跳转步骤4；

步骤4、判断是否到间隔T预设时间，如果到预设时间，则四个摄像头采集不同视角部分的云板画面3，拼接整个云板画面发送出去，在记录白板信息时，声音与时间同步地记录下来，作为记录过程的音源，远程终端播放整幅图，声音同步的播放。

擦除动作实现方式：云板运用OCR技术识别与翻译光学字符，在白板左上角确定的一个位置，橡皮擦放在制定的位置时，摄像头2自动识别人手拿着橡皮擦的动作，判断为擦白板，微处理器进行擦除动作。

擦除动作另一种实现方式：采用预设手势识别，摄像头采集擦白板的手势，微处理器进行擦除动作。

实施例2

本发明在云板1多个角上安装各一个摄像头，以下以四个为例，云板边缘加白色边条。四个摄像头2与同一个单片机4连接，单片机4直接与电源和通信接口模块5连接。当开始在云板写字后，每隔△T摄像头2自动记录一次整个云板画面，在微处理器4拼接完成后存储下来备用。同时，当摄像头2设别操作者即将擦云板，系统也会在擦之前，将四个云板画面3在微处理器4拼接完成后，把数据发送给上位机或者网络。上位机或者网络可以将画面信息上传到云端，在图像处理的过程中，声音也会同步的记录下来，供调出来播放使用。设定板擦在图2虚线方框内时，摄像头自动识别为擦云板指示。或者四个摄像头任一个拍摄到操作者的动作为擦除指令，系统将在此前完成四个部分图像的拼接和上传。

利用安装在云板四个角上的摄像头拍摄云板上各个角度的画面，摄像头探测面距云板垂直距离2-3mm。摄像头实现不同视角部分采集的单帧图像之后，微处理器可以完成图像的拼接。在擦云板之前，系统自动识别擦云板的动作，记录下四幅图经过微处理器的拼接后，将完整的图像通过wifi等无线办法传送到手机端。手机可以将图像数据发送到云端。同时，每隔一个固定时间T，摄像头也会自动拍照，多幅图像全自动生成全景图，上传至云端。

云板运用OCR技术，可以识别与翻译光学字符。系统设置了两种识别擦黑板动作方法：1，在云板左上角确定的一个位置，橡皮擦放在制定的位置时，相机自动识别人手拿着橡皮擦的动作，判断为擦云板。2，特定的手势识别，摄像头可以识别擦云板的手势。在操作者擦云板之前，将四幅图拼接成一幅全景图。或者在写完一整幅云板画面后，系统自动完成拼接。拼接完成后，通过wifi等无线办法传送到手机端。手机端再将图像数据发送到云端，供需要的时候调出来使用。同时，系统也可以设置每隔△T拍一张，作为原始数据，记录下中间过程。在记录云板信息时，声音与时间同步地记录下来，作为记录过程的音源。云端可以播放整幅图，声音同步的播放，中间过程可以省略不播放。讲完完整的一页，自动翻页。

识别画面的方式：微处理器根据像点的位置与两图像传感器的夹角和距离计算出笔尖的位置，即用两台图像传感器对同一目标从不同位置拍照，对得到的图像利用特征提取、匹配算法等进行图像处理，继而找到目标在两图像上的对应点，此两点在图像坐标系上的横坐标之差就为视差，再利用视差与三维坐标的关系恢复出物体的深度信息。

在三维空间中，相机位于Z=0平面，两个相机中心连线平行于X轴，相距b。相机的焦距为f，物体位于Z=L平面。在使用第一个相机拍照时，将坐标原点放置于第一个相机的中心，物点的位置为（X=x0， Y =0， Z=L）。此时像点位置为（X=x1， Y =0， Z=0）。根据理想光学成像关系，像点与物点的关系式为：x0/x1=L/f。在使用第二个相机拍照时，将坐标原点放置于第二个相机的中心，物点的位置为（X=x0-b， Y =0， Z=L），此时像点位置为（X=x2， Y =0，Z=0）。根据理想光学成像关系，像点与物点的关系式为：x0-b/x2=L/f。联立两个相机拍照时的像点与物点的关系式，得到L=bf/(x2-x1)，其中，为Q点在左右图形上成像的位置差即为视差，b为基线距离，f为组合物镜焦距，因此，只要有了视差图和相机参数b、f，就可以计算出每一个像点对应的物点的Z轴坐标信息。

在本发明实施案例中，使用电子云板红外技术，与电磁类同类产品比较，任何物体都可以操作，无需专用笔，使用寿命长，技术成熟，稳定。现代的红外技术可以抗粉尘，抗水，也适用于严酷环境要求下的触摸技术。教师和学生用外形像粉笔的云板笔，就完全替代传统粉笔的功能，这样既可以避免粉笔产生的各种危害，又节省了资源，全面实现健康、环保、节能的教学模式。可以使用丰富多彩的多媒体资源，并且可以随时书写或标注。教学过程可以轻松保存成教学录像发给学生，学生无需再边听讲边做笔记，教师之间也可以相互交流和研究教学录像，提高教学水平。