专利名称：数据处理装置及交互投影设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种多媒体互动智能教学领域，尤其涉及ー种数据处理装置，及使用该数据处理装置的交互投影设备。
背景技术：
现有的互动式教学系统产品有主要两种ー种是投影模块与交互模块各自有独特的光学系统，同时由于采用分立的光学结构，投影模块与交互模块的光路需要単独调节，独立的光学系统意味着更多的光学器件，数据处理模块也相互独立，这也会増加成本。另ー种是投影及成像光路部分共用的交互投影设备，在投影光路调焦吋，成像光路的焦距等參数 同时也发生变化，需要同步处理投影及成像的数据，数据处理模块比较复杂，最主要的是影响速度；而且上述投影及成像光路部分共用的交互投影设备使用通信装置将得到的压カ信息传送给外部的接收装置从而得到笔迹信息，而通信装置在通信过程中传输数据时会出现数据丢失问题，而且速度较慢。因此，急需ー种可以解决上述问题的新型交互投影设备。
实用新型内容本实用新型的目的是提供ー种数据处理装置，该数据处理装置结构简单、处理数据快速、安全性好。本实用新型的另ー目的是提供ー种交互投影设备，该交互投影设备结构简单、处理数据快速、安全性好。为了实现上有目的，本实用新型提供了ー种数据处理装置，用于多媒体互动智能教学系统中依据输入的模拟书写信号计算笔迹信号，所述模拟书写信号包含屏幕书写装置输出的亮度、顔色和位置信息，所述笔迹信号包含笔迹的粗细和书写的位置信息，该数据处理装置包括 DSP (Digital Signal Processing)数据信号处理器、ARM (Advanced RISCMachines)微处理器、存储单元和PC机，DSP数据信号处理器用于将模拟书写信号转换为数字书写信号，并依据所述数字书写信号计算笔迹信号；ARM微处理器接受所述DSP数据信号处理器计算得到的笔迹信号并输出；存储单元存储颜色、亮度与压カ的匹配信息和所述ARM微处理器输出的笔迹信号；PC机将所述ARM微处理器输出的所述笔迹信号实时输送至投影装置。与现有技术相比，本实用新型采用了专门的影像信号处理器DSP数据信号处理器来进行相关的数据计算处理，有效提高了数据处理的速度；另一方面本实用新型使用了ARM微处理器来进行数据通讯，并将数据传送至PC机中，再通过PC机将计算得到的笔迹信号输送至投影装置内，不但克服了通讯过程中传输数据时会出现的数据丢失问题，安全性好，而且简化了数据传输器件，结构简単。较佳地，所述DSP数据信号处理器包括AD转换单元和处理单元，所述AD转换单元将所述模拟书写信号转换为数字书写信号；所述处理単元依据预先存储的顔色与亮度匹配数字书写信号中的顔色、亮度信息以得到书写的压カ信息，并将书写的压カ信息转换为笔迹的粗细信息，依据所述数字书写信号中的位置信息计算书写的位置信息，从而得到笔迹信号。较佳地,所述ARM微处理器与所述PC机之间通过UART(Universal AsynchronousReceiver/Transmitter)串行数据总线实现数据传输。所述ARM微处理器与所述存储单元之间通过UART串行数据总线实现数据传输。较佳地，所述数据处理装置还包括蓝牙通讯单元，所述ARM微处理器与所述PC机之间还可以通过所述蓝牙通讯单元实现数据传输。较佳地，所述DSP数据信号处理器由影像数据处理芯片DM365构成。影像数据处理芯片DM365代替传统的芯片TMS320C6711，有效提高了视频稳定性。较佳地，所述数据处理装置还包括预处理単元，所述预处理单元将输入的模拟书 写信号进行放大处理后输送至DSP数据信号处理器进行计算。这样，有效提高了本实用新型的计算精度。本实用新型还提供了ー种交互投影设备，用于多媒体互动智能教学系统中，该交互投影设备包括屏幕书写装置、摄像装置、数据处理装置和投影装置，屏幕书写装置将书写的压カ信息转换为相应颜色和亮度；摄像装置采集所述屏幕书写装置的书写图像，所述书写图像包含屏幕书写装置发出的顔色、亮度和位置信息，以使书写图像构成模拟书写信号并输出；所述数据处理装置依据摄像装置输入的模拟书写信号计算笔迹信号并输出；投影装置依据所述笔迹信号在投影屏幕的对应位置上实时显示相应粗细的笔迹。与现有技术相比，本实用新型采用了专门的影像信号处理器DSP数据信号处理器来进行相关的数据计算处理，有效提高了数据处理的速度；另一方面本实用新型使用了ARM微处理器来进行数据通讯，并将数据传送至PC机中，再通过PC机将计算得到的笔迹信号输送至相应的设备内，不但克服了通讯过程中传输数据时会出现的数据丢失问题，安全性好，而且简化了数据传输器件，结构简単。较佳地，所述屏幕书写装置包括夹持块、接触块、压カ传感器、信号处理模块、三色LED发光模块，所述夹持块供人手抓持，所述夹持块的壳体中空；所述接触块的一端安装于壳体内，另一端呈笔状并凸伸出所述壳体前端以获取压カ信息；所述压カ传感器安装于所述壳体内并与所述接触块相连，用于将所述压カ信号转换为电信号输出；所述信号处理模块安装于所述壳体内并用于将所述电信号转换为相应的三色LED矩阵驱动信号输出；所述三色LED发光模块安装于所述壳体顶端并依据所述三色LED矩阵驱动信号发出相应颜色和亮度。与现有技术相比，所述屏幕书写装置的整体呈块状，体积小巧，便于携带，使用时直接用手抓持所述夹持块以在白板上书写，使用时书写简单方便，有粉笔书写的感觉；另一方面，本实用新型屏幕书写装置将接触块获得的压カ信息转换为相应的颜色和亮度，实现吋，由外部摄像装置拍摄颜色图像，获取相应的颜色与亮度信息，经过相应处理，即可还原得到压カ信息，同时获取书写的位置信息，进而可根据位置信息在相应位置输出笔迹效果，笔迹的粗细由压力信息決定。由于不再使用通信装置发送数据，而是使用摄像图像的方式获取顔色、亮度信息得到压カ信息和位置信息，因此交互过程也不会有数据传输丢失导致的误判，交互过程能达到实时准确的要求。具体地，所述壳体的前端向外延伸形成位于所述接触块周侧的数个固定块，所述接触块卡持于数个所述固定块之间，且所述接触块的前端伸出数个所述固定块。更具体地，所述固定块有两个且位于所述接触块上下两侧。本方案使得本实用新型所述屏幕书写装置结构稳定，防止接触块由于长时间书写产生弯曲甚至断裂。具体地，所述壳体的左右两侧开设有供手指抓持的手指槽，所述手指槽与人右手手指相对应，方便人手抓持。
图I是本实用新型所述数据处理装置的结构框图。图2是本实用新型所述交互投影设备的工作示意图。图3是本实用新型屏幕书写装置的立体示意图。图4是本实用新型屏幕书写装置的平面透视图。·图5是本实用新型屏幕书写装置的使用状态图。
具体实施方式
为详细说明本实用新型的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。參考图I至图2，本实用新型所述交互投影设备I用于多媒体互动智能教学系统中，该交互投影设备I包括屏幕书写装置100、摄像装置200、数据处理装置300和投影装置400，屏幕书写装置100将书写的压カ信息转换为相应颜色和亮度；摄像装置200采集所述屏幕书写装置100的书写图像，所述书写图像中包含屏幕书写装置100发出的顔色、亮度和位置信息，以使所述书写图像构成模拟书写信号并输出；所述数据处理装置300依据输入的模拟书写信号计算笔迹信号并输出，所述笔迹信号包含书写的位置和压カ信息；投影装置400依据所述笔迹信号在投影屏幕41的对应位置上实时显示相应粗细的笔迹。參考图1，所述数据处理装置300包括DSP (Digital Signal Processing)数据信号处理器32、ARM (Advanced RISC Machines)微处理器34、存储单元33和PC机36，DSP数据信号处理器32用于将模拟书写信号转换为数字书写信号并依据所述数字书写信号计算笔迹信号；ARM微处理器34接受所述DSP数据信号处理器32计算得到的笔迹信号并输出；存储单元33存储颜色、亮度与压カ的匹配信息和所述ARM微处理器34输出的笔迹信号；PC机36将所述ARM微处理器34输出的所述笔迹信号实时输送至投影装置400。其中，所述 ARM 微处理器 34 与所述 PC 机 36 之间通过 UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)串行数据总线实现数据传输。所述ARM微处理器34与所述存储単元33之间通过UART串行数据总线实现数据传输。所述DSP数据信号处理器32由影像数据处理芯片DM365构成。具体地，所述DSP数据信号处理器32包括AD转换单元和处理单元，所述AD转换単元将所述模拟书写信号转换为数字书写信号；所述依据预先存储的颜色与亮度匹配数字书写信号中的顔色、亮度信息以得到书写的压カ信息，并将书写的压カ信息转换为笔迹的粗细信息，依据所述数字书写信号中的位置信息计算书写的位置信息，从而得到笔迹信号。较佳者，所述数据处理装置300还包括蓝牙通讯单元35，所述ARM微处理器34与所述PC机36之间还可以通过所述蓝牙通讯单元35实现数据传输。[0028]较佳者，所述数据处理装置300还包括预处理単元31，所述预处理单元31将输入的模拟书写信号进行放大处理后输送至DSP数据信号处理器32进行计算。參考图3至图5，本实用新型所述屏幕书写装置100，包括夹持块11、接触块12、压力传感器(图中未示)、信号处理模块(图中未示)、三色LED发光模块13，所述夹持块11供人手抓持，所述夹持块11的壳体10呈中空结构；所述接触块12的一端安装于壳体内，另ー端呈笔状并凸伸出所述壳体10前端，用于获取压カ信息；所述压カ传感器安装于所述壳体10内并与所述接触块12相连，用于将所述压カ信号转换为电信号输出；所述信号处理模块安装于所述壳体10内并用于将所述电信号转换为相应的三色LED矩阵驱动信号输出；所述三色LED发光模块13安装于所述壳体10顶端并依据所述三色LED矩阵驱动信号发出相应颜色和亮度。參考图3和图4，所述壳体10的左右两侧开设有供手指抓持的手指槽101，所述手指槽101与人右手手指相对应，所述壳体10的后端凹设有人手抓持时供手掌抵触的凹陷部 102。具体地，所述手指槽101上覆盖有防滑层，所述凹陷部102上覆盖有防滑层。參考图3和图4，所述壳体10的前端向外延伸形成位于所述接触块12两侧的两固定块14，所述接触块12卡持于两所述固定块14之间，且所述接触块12的前端伸出两所述固定块14。具体地，所述接触块12包括与所述壳体10固定的固定部121、沿所述固定部121向外延伸形成的渐近部122、所述渐近部122向外延伸形成的书写部123，所述固定部121呈圆柱状，所述渐近部122呈圆台状，所述书写部123呈笔头状，两所述固定块14的前端之间形成与所述渐进部122相对应卡合的卡合区。參考图I和图5，工作前，标定投影装置400和投影屏幕41之间的位置，本实用新型工作吋，屏幕书写装置100与投影屏幕41相接触，在投影屏幕41上进行移动书写，屏幕书写装置100依据书写时的压力信息后产生相应的颜色与亮度，摄像装置200获取屏幕书写装置100的书写图像，该书写图像中包含屏幕书写装置100输出的顔色、亮度和位置信息以构成模拟书写信号，并将所述模拟书写信号输送至数据处理装置300 ;数据处理装置300中的预处理単元31将所述模拟书写信号进行放大处理后输送至DSP数据信号处理器32中；DSP数据信号处理器32中的AD转换单元将所述模拟书写信号转换为数字书写信号；DSP数据信号处理器32中的处理单元根据预先存储的顔色与亮度处理得到书写的压カ信息(具体为判断图像中保护的颜色、亮度信息属于哪一顔色与亮度，即可对应得到相应压カ是多大)，根据颜色点在图像中的位置处理得到书写的位置信息，从而得到笔迹信号，ARM微处理器34将所述笔迹信号通过PC机36实时地传输给投影装置400，投影装置400依据所述笔迹信号在投影屏幕41对应的位置上显示对应粗细的笔迹，其中书写的压カ是多大，输出多粗的笔迹信号，从而在投影屏幕41上呈现出多媒体互动智能教学系统中屏幕书写装置100的书写效果。以上所揭露的仅为本实用新型的优选实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型申请专利范围所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。
权利要求1.ー种数据处理装置，用于多媒体互动智能教学系统中，依据输入的模拟书写信号计算笔迹信号，所述模拟书写信号包含屏幕书写装置输出的亮度、顔色和位置信息，所述笔迹信号包含笔迹的粗细和书写的位置信息，其特征在于该数据处理装置包括 DSP数据信号处理器，用于将模拟书写信号转换为数字书写信号并依据所述数字书写信号计算所述笔迹信号； ARM微处理器，接受所述DSP数据信号处理器计算得到的笔迹信号并输出； 存储单元，存储颜色、亮度与压カ的匹配信息和所述ARM微处理器输出的笔迹信号； PC机，将所述ARM微处理器输出的所述笔迹信号实时输送至投影装置中。
2.如权利要求I所述的数据处理装置，其特征在于所述DSP数据信号处理器包括 AD转换单元，将所述模拟书写信号转换为数字书写信号； 处理单元，依据预先存储的顔色与亮度匹配数字书写信号中的顔色、亮度信息以得到书写的压カ信息，并将书写的压カ信息转换为笔迹的粗细信息，依据所述数字书写信号中的位置信息计算书写的位置信息，从而得到笔迹信号。
3.如权利要求I所述的数据处理装置，其特征在于所述ARM微处理器与所述PC机之间通过UART串行数据总线实现数据传输，所述ARM微处理器与所述存储単元之间通过UART串行数据总线实现数据传输。
4.如权利要求I所述的数据处理装置，其特征在于还包括蓝牙通讯单元，所述ARM微处理器与所述PC机之间通过所述蓝牙通讯单元实现数据传输。
5.如权利要求I所述的数据处理装置，其特征在于所述DSP数据信号处理器由影像数据处理芯片DM365构成。
6.如权利要求I所述的数据处理装置，其特征在于还包括预处理単元，所述预处理单元将输入的模拟书写信号进行放大处理后输送至DSP数据信号处理器进行计算。
7.ー种交互投影设备，用于多媒体互动智能教学系统中，其特征在于包括 屏幕书写装置，将书写的压カ信息转换为相应颜色和亮度； 摄像装置，采集所述屏幕书写装置的书写图像，所述书写图像包含屏幕书写装置发出的顔色、亮度和书写的位置信息，以使书写图像构成模拟书写信号并输出； 如权利要求1-6中任一项所述的数据处理装置，依据摄像装置输入的模拟书写信号计算笔迹信号并输出； 投影装置，依据所述笔迹信号在投影屏幕的对应位置上实时显示相应粗细的笔迹。
8.如权利要求7所述的交互投影设备，其特征在于所述屏幕书写装置包括 供人手抓持的夹持块，所述夹持块的壳体中空； 接触块，所述接触块的一端安装于壳体内，另一端呈笔状并凸伸出所述壳体前端以获取压カ信息； 压カ传感器，安装于所述壳体内并与所述接触块相连，用于将所述压カ信号转换为电信号输出； 信号处理模块，安装于所述壳体内并用于将所述电信号转换为相应的三色LED矩阵驱动信号输出； 三色LED发光模块，安装于所述壳体顶端并依据所述三色LED矩阵驱动信号发出相应颜色和亮度。
9.如权利要求8所述的交互投影设备，其特征在于所述壳体的前端向外延伸形成位于所述接触块周侧的数个固定块，所述接触块卡持于数个所述固定块之间，且所述接触块的前端伸出数个所述固定块。
10.如权利要求8所述的交互投影设备，其特征在于所述壳体的左右两侧开设有供手指抓持的手指槽，所述手指槽与人右手手指相对应。
专利摘要本实用新型公开了一种交互投影设备，用于多媒体互动智能教学系统，包括屏幕书写装置、摄像装置、数据处理装置和投影装置，屏幕书写装置将书写的压力信息转换为相应颜色和亮度；摄像装置采集上述颜色、亮度和书写的位置信息以获得模拟书写信号；数据处理装置依据模拟书写信号计算笔迹信号；投影装置依据笔迹信号在投影屏幕上显示相应的笔迹信号。所述数据处理装置包括DSP数据信号处理器、ARM微处理器、存储单元和PC机，本实用新型采用DSP数据信号处理器进行数据处理，处理速度快，使用ARM微处理器将数据输送至PC机，再通过PC机将数据输送至投影装置，防止传输数据丢失问题，且结构简单。
文档编号G09B5/04GK202584008SQ201220026399
公开日2012年12月5日 申请日期2012年1月18日 优先权日2012年1月18日
发明者李仪 申请人:东莞理工学院