一种板书笔迹记录装置及板书书写工具的制作方法

本发明涉及一种板书笔迹记录装置及板书书写工具，属于教学技术领域。

背景技术：

当前在中国学校的教学活动中，老师普遍地需要进行讲课内容的板书(黑板板书、白板板书、电子板书等)，学生往往也需要实时地记录讲课内容。由于黑板面积有限、板书内容较多等因素影响，老师常常会重复擦除和板书的过程，这就要求学生在几种精力听讲的同时，还需要快速的记录下板书内容。因此对学生提出了太高的学习要求，影响了学习的效果。

一些学校建设有录播教室，可以记录下整堂课的内容，但是录播教室的建设成本高昂，不适宜于将学校的每个教室建设为录播教室；录播过程也较为繁琐，需要老师控制和配合录播，影响讲课思路和讲课效率；录播完成的文件还需要进行剪辑，繁琐耗时，花费老师太多精力；同时最主要的一点是录播内容都是以视频的形式存储，视频文件容量较大，不利于传播和分享，不利于快速检索重点学习内容，对使用者硬件条件要求太高。

在上述背景下，急需有一种不改变当前教学方式，不需要老师干预，自动形成体积小巧的板书数据文件，且成本较低的板书笔迹采集记录装置。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种板书笔迹记录装置及板书书写工具，通过捕捉采集跟随书写焦点发出的光信号获取板书书写轨迹，并将笔迹信号进行采样存储，得到笔迹文件，该装置能够自动形成体积小巧的板书数据文件，无需老师参与制作，提高了效率，过程简单，使用要求低，且装置成本低，易推广普及。

本发明解决其问题所采用的技术方案是：

一种板书笔迹记录装置，包括能够发出笔迹光线的板书书写工具、用于采集黑板图像和笔迹图像的图像采集摄像头、用于消除干扰光线的光滤波器、用于控制图像采集摄像头采集动作的控制器、用于处理采集数据并生成笔迹文件的图像处理器、文件存储器和用于重现板书书写过程及笔迹的笔迹阅读终端，光滤波器设置在图像采集摄像头前方，控制器分别连接到图像采集摄像头和光滤波器，图像采集摄像头连接到图像处理器，图像处理器连接到文件存储器，笔迹阅读终端连接文件存储器。

进一步，图像采集摄像头采用近焦广角摄像头。

进一步，图像处理器采用计算机，文件存储器可以是计算机内置的存储介质或外置存储介质。

进一步，笔迹阅读终端包括PC、平板电脑、手机或配套设计的专用阅读器。

一种板书书写工具，包括笔筒和笔芯，笔芯可拆卸设置在笔筒内，笔筒设置有用于防止笔芯脱落的第一部件，笔筒内还设置有压力传感器和电源模块，压力传感器与笔芯尾端接触，笔筒靠近笔尖一端设置有笔迹信号发射器，压力传感器与笔迹信号发射器连接；电源模块设置在笔筒内且与压力传感器和笔迹信号发射器连接；其中，笔迹信号发射器发出的笔迹信号为预设频段的光信号。

进一步，笔筒包括联动连接的外壳和内壳，内壳可旋入或旋出外壳；笔迹信号发射器设置在外壳上，压力传感器和电源模块设置在内壳内，第一部件设置在内壳上。

进一步，内壳外表面设置有第一螺纹，外壳内表面设置有第二螺纹，第一螺纹与第二螺纹啮合使得内壳与外壳联动连接

进一步，第一部件包括笔芯夹具和防脱部件，笔芯夹具通过防脱部件与内壳连接。

进一步，笔芯夹具设置有若干间隙。

本发明的有益效果是：本发明采用的一种板书笔迹记录装置及板书书写工具及装置，通过捕捉跟随书写焦点发出的笔迹信号获取板书书写轨迹，并将笔迹信号进行采样存储，得到笔迹文件，该装置能够自动形成体积小巧的板书数据文件，无需老师参与制作，提高了效率，过程简单，使用要求低。

附图说明

图1是本发明的板书笔迹记录装置结构图；

图2是本发明的一种板书书写工具结构图；

图3是本发明的另一种板书书写工具结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。本发明的板书笔迹记录装置及板书书写工具1适用于课堂教学的板书记录。

参照图1-图3，本发明的一种板书笔迹记录装置如图1所示，包括能够发出笔迹光线的板书书写工具1、用于采集黑板图像和笔迹图像的图像采集摄像头3、用于消除干扰光线的光滤波器2、用于控制图像采集摄像头3采集动作的控制器6、用于处理采集数据并生成笔迹文件的图像处理器4、文件存储器5和用于重现板书书写过程及笔迹的笔迹阅读终端7，光滤波器2设置在图像采集摄像头3前方，控制器6分别连接到图像采集摄像头3和光滤波器2，图像采集摄像头3连接到图像处理器4，图像处理器4连接到文件存储器5，笔迹阅读终端7连接文件存储器5。

其中，为了能够清晰完整采集整个黑板区域的图像信息且防止笔迹光线被遮挡，图像采集摄像头3采用近焦广角镜头，根据需要甚至可以采用有畸变的近焦广角镜头，并且固定在黑板的上前方。

其中，图像处理器4采用计算机，文件存储器5可以是计算机内置的存储介质或外置存储介质；笔迹阅读终端7包括PC、平板电脑、手机或配套设计的专用阅读器。

板书书写工具1的一种结构如图2所示，包括第一笔筒11和第一笔芯12，第一笔芯12可拆卸设置在第一笔筒11内，第一笔筒11设置有用于防止第一笔芯12脱落的第一部件16，第一笔筒11内还设置有第一压力传感器13和第一电源模块14，第一压力传感器13与第一笔芯12尾端接触，第一笔筒11靠近笔尖一端设置有第一笔迹信号发射器15，第一压力传感器13与第一笔迹信号发射器15连接；第一电源模块14设置在第一笔筒11内且与第一压力传感器13和第一笔迹信号发射器15连接；其中，第一笔迹信号发射器15发出的笔迹信号为预设频段的光信号，其中的第一笔芯12是特制的笔芯，用于在书写白板一类的板面上进行书写。

板书书写工具1的另一种结构如图3所示，可以使用第二笔筒夹持普通粉笔在黑板上进行书写，具体的结构包括第二笔筒和第二笔芯22，第二笔芯22可拆卸设置在第二笔筒内，第二笔筒设置有用于防止第二笔芯22脱落的第二部件，第二笔筒内还设置有第二压力传感器23和第二电源模块24，第二压力传感器23与第二笔芯22尾端接触，第二笔筒靠近笔尖一端设置有第二笔迹信号发射器25，第二压力传感器23与第二笔迹信号发射器25连接；第二电源模块24设置在第二笔筒内且与第二压力传感器23和第二笔迹信号发射器25连接；其中，第二笔迹信号发射器25发出的笔迹信号为预设频段的光信号，第二笔芯22为粉笔，因为粉笔在书写过程中是不断被消耗变短的，为了保证粉笔能够被充分使用，第二笔筒设置成两层，包括内壳213和外壳211，内壳213外表面设置有第一螺纹214，外壳211内表面设置有第二螺纹212，第一螺纹214和第二螺纹212啮合使得内壳213和外壳211联动连接，内壳213可旋入或旋出外壳211，粉笔夹持在内壳213中，第二压力传感器23和第二电源模块24设置在内壳213内部；其中，第二部件包括笔芯夹具261和防脱部件263，因为粉笔粗细并非一致，因此笔芯夹具261设置若干夹具间隙262，使得笔芯夹具261能够具有一定的延展性以适应不同粗细的粉笔；防脱部件263保证粉笔夹持牢固不会脱落，笔芯夹具261和防脱部件263连接，防脱部件263与内壳213连接；当老师书写的粉笔笔尖消耗过大时，老师只需将内壳213向前旋动，让笔尖的长度合适即可，当全部粉笔已经消耗完毕，老师只需将内壳213向后旋出，将新的粉笔插入笔芯夹具261，重新将内壳213旋入外壳211中即可。

其中，第二笔迹信号发射器25，设置在板书书写工具1外壳211靠近笔尖端的位置，用于发射指示笔迹的光信号；光信号可以采用特定频段的激光、红外光或可见光；这里，采用窄带红外LED作为第二笔迹信号发射器25；为了准确获取板书的书写轨迹，通过第二压力传感器23触发第二笔迹信号发射器25的开关，当书写时，第二压力传感器23检测到书写笔与黑板之间的压力，则触发第二笔迹信号发射器25发出特定频段的光信号，而未进行书写时，书写笔与黑板之间无压力产生，第二笔迹信号发射器25不发出光信号，由此，光信号可反映书写轨迹；粉笔笔尖与黑板接触挤压时，粉笔末端挤压第二压力传感器23从而触发第二笔迹信号发射器25工作；笔迹信号源的工作用电通过电池提供，为了环保、重复利用，电池采用可充电电池。

在开始进行板书笔迹采集时，图像采集摄像头3首先采集黑板图像，获取到黑板位置；在采集笔迹信号时，为了防止其他光线干扰，使笔迹信号更加清晰，这里在图像采集摄像头3镜头前设置光过滤器，采集黑板图像时，光过滤器呈关闭状态，采集笔迹信号时打开，仅让第二笔迹信号发射器25发射的特定频段光信号通过，使得图像采集摄像头3仅采集笔迹信号，得到清晰的笔迹图像。

该板书笔迹记录装置工作时，板书书写工具1发出指示笔迹的光信号，控制器6控制图像采集摄像头3首先采集黑板图像，然后控制光滤波器2开启并控制图像采集摄像头3实时高频率拍摄笔迹图像，将拍摄的图像数据发送至图像处理器4进行处理得到笔迹文件，使用文件存储器5将笔迹文件进行存储保存，当需要查看时，通过笔迹阅读终端7读取文件存储器5中的笔迹文件，重现课堂板书的书写过程及书写笔迹。

以上，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。在本发明的保护范围内其技术方案和/或实施方式可以有各种不同的修改和变化。