教学一体机及其多输入显示方法
【专利摘要】一种教学一体机，其特征在于，包括：一拍摄装置、一智能显示终端、一红外线光笔、一互动式摄像头、一主控CPU和一投影装置，所述拍摄装置、智能显示终端和互动式摄像头作为信号输入/输出端分别连接到主控CPU，而主控CPU控制输出连接到投影装置和外部输出设备，构成一个整体的教学一体机。该教学一体机兼容了拍摄仪、投影仪和平板电脑几大功能部件，将文件扫描/拍摄、处理、投影整合到一个简单仪器完成，通过红外光笔和红外线轨迹捕捉功能还能在投影屏幕上实现编辑和输入过程，功能强大而实用性强，而且同时兼容几种不同的输入模式，可以适合各个场合的使用需要。
【专利说明】教学一体机及其多输入显示方法
【【技术领域】】
[0001]本发明涉及数字电子设备，尤其涉及应用于教学的多输入途径和输出方式的教学一体机。
【【背景技术】】
[0002]在现代无纸化办公室中，除了单独对人的个人电脑之类的，扫描文件、拍摄文件的仪器和投影仪都是非常常见的设备，特别是投影设备常是为了会议、讲演、授课等场合而准备，在数字化多媒体教室中常常用到的教学仪器其实就是一种投影仪和拍摄仪的结合，最为传统的就是播 放幻灯片的幻灯机，随着技术的发展，使用幻灯片的旧式幻灯机被取代了，现在常见多数是拍摄仪、投影机、电脑设备、语音系统进行多媒体式教学。
[0003]教学中使用的文件拍摄仪，是一种放置于台面进行工作，对文件、图面进行定位拍摄转化为数字显示形式的工具，文件扫描仪多用于对平面文件上的信息进行采集，可以将纸质的文字、图画、符号通过扫描转变为数字的图像形式，以便保存或者发送，不论是拍摄仪还是扫描仪都是通过捕获图像并将之转换成计算机可以显示、编辑、存储和输出的数字化输入设备。对照片、文本页面、图纸、美术图画、照相底片、菲林软片，甚至纺织品、标牌面板、印制板样品等三维对象都可作为扫描/拍摄对象，提取和将原始的线条、图形、文字、照片、平面实物转换成可以编辑及加入文件中的装置。
[0004]而投影仪是一个本身不具备显示装置，将内部图形、文字、照片等内容投影到外部投影幕布或者非发光显示屏上的仪器，而投影仪因为本身不存在固有显示装置，所以可以根据能够投影范围大小来控制调节显影范围，在显示方面更灵活，但是其应用的限制在于，体积过大，不易移动和携带。
[0005]投影仪目前最常见的使用方式就是与计算机通过数据接口连接，将计算显示屏上的内容发射到投影机上，通过投影仪器投射到大型幕布上，以便在会议、演讲、授课等场合展示相应的内容。投影仪和拍摄仪的功能相对单一没有更好地兼容并且结合在一起，最重要的是，我们有时需要站在投影幕布之前进行讲解说明，在讲解和说明的同时会需要修改、添加一些内容到现有的文字图画上时，不能直接在幕布上编辑修改。
[0006]另外作为投影仪本身，不具备输入设备，不能独立使用下进行文件编辑和创作，只能作为一个播放已经处理完成好的图像文件的道具。
【
【发明内容】
】
[0007]本发明针对以上问题提出了一种多渠道输入信号、多信道处理编辑信号、灵活展现处理后结果的教学一体机，该设备能将电脑输入、拍摄仪拍摄、手写输入轨迹捕捉等多种方式的信号采集手段融为一体，而实现随心所欲展现动态编辑图像并进行投影的效果。
[0008]本发明的技术方案是:一种教学一体机，其特征在于，包括:
[0009]一拍摄装置，包括对准待拍摄物体或者文件的拍摄头、接收输入图像将光学信号转化为电子信号的图像传感器、对图形进行简单处理的图像处理器，从数据传导信号回路而言，拍摄头、图像传感器和图像处理器顺次信号传导式连接；
[0010]一智能显示终端，包括触摸式输入/显示屏和信号输出信道；
[0011]一红外线光笔，具有红外线信号发射器；
[0012]一互动式摄像头，包括摄像头、红外运动轨迹运算模块、图像传感器和信号输出信道，所述摄像头信号传递式连接到红外运动轨迹运算模块，所述红外运动轨迹运算模块的信号传递连接通过图像传感器之后连接到信号输出信道；
[0013]一主控CPU，作为所有输入部件的终端和提供投影装置输出的来源；
[0014]一投影装置，包括受到主控CPU控制的解码驱动芯片、照明、光学组件、投影镜头，其中解码驱动芯片驱动并控制光学组件，光学组件的内部设有作为光源的照明，而光学组件的外部是作为图像输出端口的投影镜头；
[0015]所述拍摄装置、智能显示终端和互动式摄像头作为信号输入/输出端分别连接到主控CPU，主控CPU控制输出连接到投影装置和外部输出设备，构成一个整体的教学一体机。
[0016]所述外部输出设备包括投影装置、音频控制系统和信号传输系统。
[0017]所述首频控制系统包括首频控制驱动t吴块、受首频控制驱动t吴块驱动的麦克风、受音频控制驱动模块驱动的耳机和受音频控制驱动模块驱动的喇叭。
[0018]所述信号传输系统包括无线局域网络模块、GPS模块、蓝牙模块、无线射频模块和通用异步接收/发送装置。
[0019]所述教学一体机还包括外部设备输入接口，所述外部设备输入/输出端口包括USB接口、高清晰度多媒体(HDMI)接口和视频图形阵列(VGA)接口。
[0020]—种教学一体机包括仪器本体，仪器本体具有上表面和下表面，在上表面和下表面之间具有前后左右四个侧面，其特征在于，在所述仪器本体的前侧面上设有投影装置，在所述投影装置的旁边设有所述互动式摄像头，在所述仪器本体的上表面设置有有智能显示终端，在仪器本体的后表面设有所述外部设备输入接口，在仪器本体的左侧面/右侧面设有拍摄装置。
[0021]所述智能显示终端是一个活动式触摸平板显示器，通过滑动装置活动式连接在仪器本体上。
[0022]所述滑动装置包括一个在所述仪器本体上表面的滑槽和在所述智能显示终端上的滑动端，所述滑动端设置在智能显示终端对应仪器本体的一面，所述滑动端以自由滑动的方式装配在滑动槽中。智能显示终端水平放置在仪器本体的上表面，通过滑槽和滑动端的移动，将智能显示终端平板面推移成与仪器本体成一个角度，与使用者的视线保持适当的角度，方便使用着进行读写。
[0023]教学一体机集成多种输入方式进行显示的方法，最终输出通过投影装置投影在屏幕上，而投影成像的内容是从三个输入端集成，三个输入端是指红外线光笔、智能显示终端、拍摄装置，所述拍摄装置采集到的画面是作为面输入，而红外线光笔和智能显示终端都是作为点输入，在画面集成之前，首先判定是否存在面输入，如果有，则点输入为覆盖面输入方式集成投影画面，而如果没有面输入，直接进行点输入投影；在红外线光笔和智能显示终端都有点输入时，按输入的时间顺序进行叠加显示，即最新的输入叠加在旧输入痕迹上。
[0024]所述红外线光笔输入方式是通过红外光笔上的红外线和互动摄像头上的红外运动轨迹运算模块完成输入，互动摄像头捕捉红外线光笔运动轨迹然后进行数据运算并显示；所述智能显示终端具有触摸式输入/显示屏，可以通过手写或电子笔在屏幕上进行信号输入。
[0025]本发明的有益效果:该教学一体机兼容了拍摄仪、投影仪和平板电脑几大功能部件，将文件扫描/拍摄、处理、投影整合到一个简单仪器完成，通过红外光笔和红外线轨迹捕捉功能还能在投影屏幕上实现编辑和输入过程，功能强大而实用性强，而且同时兼容几种不同的输入模式，可以适合各个场合的使用需要。
【【专利附图】
【附图说明】】
[0026]图1是本发明结构示意图；
[0027]图2是本发明结构示意图；
[0028]图3是本发明的后视图；
[0029]图4是本发明结构原理框图。
[0030]其中:1、拍摄装置；11、摄像头；12、图像传感器；13、图像处理器；2、智能显示终端；21、滑槽；22、滑动端；3、红外线光笔；4、互动式摄像头；41、摄像头；42、红外运动轨迹运算模块；43、图像传感器；44、信号输出信道；5、主控CPU ;6、投影装置；61、解码驱动芯片；62、照明；63、光学组件；64、投影镜头；7、音频控制系统；71、音频控制驱动模块；72、麦克风；73、耳机；74、喇叭；8、信号传输系统；81、无线局域网络模块；82、GPS模块；83、蓝牙模块；84、无线射频模块；85、通用异步接收/发送装置；9、仪器本体；91、上表面；92、下表面；93、前侧面；94、后侧面；95、左侧面；96、右侧面；
【【具体实施方式】】`
[0031 ] 为了适应在教学、演讲、研讨会等场合播放PPT、投影讲义、随时编辑输入重要内容而设计出来的一体机，旨在提供一种能配合多种信息输入方式、灵活操作、并以投影实时显示出来的方式给公众观看的仪器。
[0032]一种教学一体机，其特征在于，包括:
[0033]一拍摄装置1，包括对准待拍摄物体或者文件的拍摄头11、接收输入图像将光学信号转化为电子信号的图像传感器12、对图形进行简单处理的图像处理器13，从数据传导信号回路而言，拍摄头、图像传感器和图像处理器顺次信号传导式连接；在使用的时候将拍摄装置对准待拍摄的文件和物体，就可以通过拍摄头采集图像信息通过图像传感器和图像处理器的处理，将光学信号转变为电子信号，以便后续的信息存储和投影。
[0034]一智能显示终端2，包括触摸式输入/显示屏和信号输出信道；触摸式输入/显示屏作为另外一种信号采集端口，能提供触摸式输入方式，而所述信号输出信道连接到主控CPU，把触摸屏中输入的信号发送到主控CPU中进行处理和读取。
[0035]一红外线光笔3，具有红外线信号发射器；
[0036]一互动式摄像头4，包括摄像头41、红外运动轨迹运算模块42、图像传感器43和信号输出信道44，所述摄像头41信号传递式连接到红外运动轨迹运算模块42，所述红外运动轨迹运算模块42的信号传递连接通过图像传感器43之后连接到信号输出信道44 ;该互动式摄像头4主要是为了配合红外线光笔进行使用，所拍摄的目标是针对的是红外线光笔，在拍摄过程中，捕捉红外光笔信号，模拟红外光笔运动轨迹，并将采集到的信号传送至红外运动轨迹运算模块，通过运算模拟出红外线光笔输入的字符信号，然后将其通过信号输出信道送至主控CPU，主控CPU将红外线光笔输入的信号传导到投影装置进行投影。
[0037]—主控CPU5，作为所有输入部件的终端和提供投影装置输出的来源；
[0038]一投影装置6，包括受到主控CPU控制的解码驱动芯片61、照明62、光学组件63、投影镜头64，其中解码驱动芯片驱动并控制光学组件63，光学组件的内部设有作为光源的照明62，而光学组件的外部是作为图像输出端口的投影镜头；解码芯片61驱动光学组件63和照明62，最后影像从投影镜头64投射而成。
[0039]所述拍摄装置1、智能显示终端2和互动式摄像头3作为信号输入/输出端分别连接到主控CPU5，主控CPU5控制输出连接到投影装置6和外部输出设备，构成一个整体的教学一体机。
[0040]所述外部输出设备包括音频控制系统7和信号传输系统8。
[0041]所述首频控制系统7包括首频控制驱动t吴块71、受首频控制驱动|吴块71驱动的麦克风72、受音频控制驱动模块驱动的耳机73和受音频控制驱动模块驱动的喇叭74。
[0042]所述信号传输系统8包括无线局域网络模块81、GPS模块82、蓝牙模块83、无线射频模块84和通用异步接收/发送装置85 (UART)。这几种模块都是信号发送装置，可以择其一发送或者接收信息。
[0043]所述教学一体机还包括外部设备输入接口，所述外部设备输入/输出端口包括USB接口、高清晰度多媒体(HDMI)接口和视频图形阵列(VGA)接口。通过外部设备输入/输出端口，可以让教学一体机接接收或者投影已经存在的图画信息，首先依赖智能显示终端的人机界面进行操作，与主控CPU的处理系统进行协调，操作主控CPU完成系统处理和显
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[0044]—种教学一体机包括仪器本体9,仪器本体具有上表面91和下表面92,在上表面91和下表面92之间具有前侧面93、后侧面94、左侧面95、右侧面96四个侧面，其特征在于，在所述仪器本体9的前侧面93上设有投影装置6，在所述投影装置6的旁边设有所述互动式摄像头4，在所述仪器本体1的上表面设置有有智能显示终端2，在仪器本体1的后表面94设有所述外部设备输入接口，在仪器本体的左侧面/右侧面95、96设有拍摄装置1。从结构上而言，教学一体机机上表面设计有智能显示终端，方便人手写输入，而投影装置6在前侧面，对准了投影幕布的方向，而互动式摄像头也需要对准投影出来画面的方向，是因为配合互动式摄像头所用的红外线光笔会在投影出来的材料上面做成指示、编辑的动作，而互动式摄像头就是为了能捕捉到红外线光笔的活动轨迹而设计，侧面的拍摄装置针对的是待拍摄的实物或者是纸质文件，通过拍摄装置拍摄之后投影到大幕布上。
[0045]所述智能显示终端2是一个活动式触摸平板显示器，通过滑动装置活动式连接在仪器本体上。
[0046]所述滑动装置包括一个在所述仪器本体上表面或智能显示终端背面的滑槽21和在所述智能显示终端上的卡入到滑槽内的滑动端22，所述滑动端22设置在智能显示终端对应仪器本体的一面，所述滑动端以自由滑动的方式装配在滑动槽中。在使用时，通过滑动装置让智能显示终端在仪器本体的上表面上，一端上翻式滑动，能让智能显示终端与仪器本体保持一个角度，该角度能让处于教学一体机前方的使用者与智能显示终端的平板屏幕保持视线垂直。
[0047]如图3所示，所示滑槽设置在智能显示终端的背面，而所述滑动端固定在仪器本体上，端口卡入到滑槽内。
[0048]教学一体机集成多种输入方式进行显示的方法，最终输出通过投影装置投影在屏幕上，而投影成像的内容是从三个输入端集成，三个输入端是指红外线光笔、智能显示终端、拍摄装置，所述拍摄装置采集到的画面是作为面输入，而红外线光笔和智能显示终端都是作为点输入，在画面集成之前，首先判定是否存在面输入，如果有，则点输入为覆盖面输入方式集成投影画面，而如果没有面输入，直接进行点输入投影；在红外线光笔和智能显示终端都有点输入时，按输入的时间顺序同步叠加显示，即最新的输入叠加旧输入痕迹。
[0049]所述红外线光笔输入方式是通过红外光笔上的红外线和互动摄像头上的红外运动轨迹运算模块完成输入，互动摄像头捕捉红外线光笔运动轨迹然后进行数据运算并显示；所述智能显示终端具有触摸式输入/显示屏，可以通过手写或电子笔在屏幕上进行信号输入。
[0050]以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许变更或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明技术是指对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。
【权利要求】
1.一种教学一体机，其特征在于，包括:一拍摄装置，包括对准待拍摄物体或者文件的拍摄头、接收输入图像将光学信号转化为电子信号的图像传感器、对图形进行简单处理的图像处理器，从数据传导信号回路而言，拍摄头、图像传感器和图像处理器顺次信号传导式连接；一智能显示终端，包括触摸式输入/显示屏和信号输出信道；一红外线光笔，具有红外线信号发射器；一互动式摄像头，包括摄像头、红外运动轨迹运算模块、图像传感器和信号输出信道，所述摄像头信号传递式连接到红外运动轨迹运算模块，所述红外运动轨迹运算模块的信号传递连接通过图像传感器之后连接到信号输出信道；一主控CPU，作为所有输入部件的终端和提供投影装置输出的来源；一投影装置，包括受到主控CPU控制的解码驱动芯片、照明、光学组件、投影镜头，其中解码驱动芯片驱动并控制光学组件，光学组件的内部设有作为光源的照明，而光学组件的外部是作为图像输出端口的投影镜头；所述拍摄装置、智能显示终端和互动式摄像头作为信号输入/输出端分别连接到主控CPU,而主控CPU控制输出连接到投影装置和外部输出设备，构成一个整体的教学一体机。
2.根据权利要求1所述教学一体机，其特征在于，所述外部输出设备包括音频控制系统和信号传输系统。
3.根据权利要求1所述教学一体机，其特征在于，所述音频控制系统包括音频控制驱动模块、受音频控制驱动模块驱动的麦克风、受音频控制驱动模块驱动的耳机和受音频控制驱动模块驱动的喇叭。
4.根据权利要求1所述教学一体机，其特征在于，所述信号传输系统包括无线局域网络模块、GPS模块、蓝牙模块、无线射频模块和通用异步接收/发送装置。
5.根据权利要求1所述教学一体机，其特征在于，所述教学一体机还包括外部设备输入接口，所述外部设备输入/输出端口包括USB接口、高清晰度多媒体(HDMI)接口和视频图形阵列(VGA)接口。
6.—种教学一体机,包括仪器本体,仪器本体具有上表面和下表面，在上表面和下表面之间具有前后左右四个侧面，其特征在于，在所述仪器本体的前侧面上设有投影装置，在所述投影装置的旁边设有所述互动式摄像头，在所述仪器本体的上表面设置有有智能显示终端，在仪器本体的后表面设有所述外部设备输入接口，在仪器本体的左侧面/右侧面设有拍摄装置。
7.根据权利要求6所述教学一体机，其特征在于，所述智能显示终端是一个活动式触摸平板显示器，通过滑动装置活动式连接在仪器本体上。
8.根据权利要求7所述教学一体机，其特征在于，所述滑动装置包括一个在所述仪器本体上表面的滑槽和在所述智能显示终端上的滑动端，所述滑动端设置在智能显示终端对应仪器本体的一面，所述滑动端以自由滑动的方式装配在滑动槽中。
9.根据权利要求1所述教学一体机，集成多种输入方式进行显示的方法，其特征在于，最终输出通过投影装置投影在屏幕上，而投影成像的内容是从三个输入端集成，三个输入端是指红外线光笔、智能显示终端、拍摄装置，所述拍摄装置采集到的画面是作为面输入，而红外线光笔和智能显示终端都是作为点输入，在画面集成之前，首先判定是否存在面输入，如果有，则点输入为覆盖面输入方式集成投影画面，而如果没有面输入，直接进行点输入投影；在红外线光笔和智能显示终端都有点输入时，按输入的时间顺序进行叠加显示，即最新的输入叠加在旧输入痕迹上。
10.根据权利要求9所述教学一体机，集成多种输入方式进行显示的方法，其特征在于，所述红外线光笔输入方式是通过红外光笔上的红外线和互动摄像头上的红外运动轨迹运算模块完成输入，互动摄像头捕捉红外线光笔运动轨迹然后进行数据运算并显示；所述智能显示终端具有触摸式输入/显示屏，可以通过手写或电子笔在屏幕上进行信号输入。
【文档编号】G09B5/06GK103680225SQ201210355199
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年9月21日 优先权日:2012年9月21日
【发明者】沈济 申请人:王彤