CN102568253A - 电子白板中图形的几何特征显示方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种电子白板中图形的几何特征显示方法，属于图形处理领域技术，包括：根据电子白板的输入设备的移动轨迹，在所述电子白板的绘图区绘制输入设备选取的几何图形；调用所述几何图形对应的几何特征，并在几何图形中对所述几何特征实时显示；记录输入设备拖拽所述几何图形的尺寸控制点的移动轨迹，根据得到的移动轨迹计算所述几何图形需要显示的几何特征的对应坐标，并对所述几何特征进行实时绘制和显示。本发明能够实现几何图形的多种几何特征显示及根据输入设备拖动几何图形的移动轨迹实时调整几何特征，能够在教育教学过程中，提高电子白板的交互性及趣味性，而增进教学效果。

Description

电子白板中图形的几何特征显示方法及装置

 

技术领域

本发明属于电子白板领域，更具体地，特别是涉及交互式白板系统的显示技术。

 

背景技术

交互式电子系统包括交互式电子白板，平板电脑等。交互式电子系统具有灵活性，交互性等特点，电子白板通过触摸屏与计算机相连，投影设备将计算机上的内容投影到触摸屏上，通过运行在个人电脑上的应用程序，用户在触摸屏上点击和书写完成与计算机之间的交互，构成一个交互的、大屏幕会议、教学环境。

普通的电子白板中用户可以选择想要显示输出的几何图形，例如三角形，四边形，五边形等等，但普通的电子白板应用于教学过程，或者是绘图设计时，用户除了希望知道该几何图形的顶点、内角、边长等基本几何特征信息之外，还希望显示重心、中线、垂线、外接圆、内切圆等特征。目前的电子白板中一般仅显示顶点、内角、边长等基本信息，没有提供重心、中线、垂线、外接圆、内切圆等信息。

 

发明内容

为了解决前述现有技术不尽理想之处，本发明提供了一种电子白板中图形的几何特征显示方法，包含有下列步骤：

(1)根据电子白板的输入设备的移动轨迹，在所述电子白板的绘图区绘制输入设备选取的几何图形；

(2) 调用所述几何图形对应的几何特征，并在几何图形中对所述几何特征实时显示；

(3)记录输入设备拖拽所述几何图形的尺寸控制点的移动轨迹，根据得到的移动轨迹计算所述几何图形需要显示的几何特征的对应坐标，并对所述几何特征进行实时绘制和显示。

通过上述步骤，本发明的主要目的是提供一种电子白板中图形的几何特征显示方法，可以选择显示几何图形的顶点、内角、边长、重心、中线、垂线、外接圆与内切圆等特征，其具备独特的几何图形的几何特征显示方法，解决电子白板运用于教学过程中时，几何图形缺乏重要的特征标注的问题。

本发明的另一目的是提供一种电子白板中图形的几何特征显示方法，采用软件编程，能够实现输入设备拖动几何图形的动态调整、且能实时显示几何特征。

本发明的又一目的是提供一种电子白板中图形的几何特征显示方法，可以在教育教学过程中，提高电子白板的交互性及趣味性，而增进教学效果。

本发明又提供了一种电子白板中图形的几何特征显示装置，包括：选择模块、显示模块和运算模块，其中，

选择模块响应所述电子白板的输入设备的点击选择需要显示的几何图形及调用所述几何图形对应的几何特征；

显示模块根据运算模块计算的所述需要显示的几何特征的对应坐标实时显示所述几何图形及所述几何特征；

运算模块记录输入设备拖拽所述几何图形的尺寸控制点的移动轨迹，根据得到的移动轨迹计算所述需要显示的几何特征的对应坐标。

本发明的主要目的是提供一种电子白板中图形的几何特征显示装置，其具备独特的几何图形的几何特征显示方法，解决电子白板运用于教学过程中时，几何图形缺乏重要的特征标注的问题。

本发明的另一目的是提供一种电子白板中图形的几何特征显示装置，采用软件编程，能够实现输入设备拖动几何图形的动态调整、且能实时显示几何特征。

本发明的又一目的是提供一种电子白板中图形的几何特征显示装置，可以在教育教学过程中，提高电子白板的交互性及趣味性，而增进教学效果。

 

附图说明

读者在参照附图阅读本发明的具体实施方式以后，将会更清楚地了解本发明的各个方面。其中：

图1是本发明所提出的一种电子白板系统的示意图。

图2是本发明所提出的一种交互式电子白板中图形的几何特征显示方法流程图。

    图3是本发明所提出的交互式电子白板中图形的几何特征绘制方法，其中的几何特征标注示意图。

    图4A至4D是本发明所提出的交互式电子白板中图形的几何特征绘制方法，其中的几何特征标注示意图。

图5A及图5B  是本发明所提出的交互式电子白板中图形的几何特征绘制方法，其中的几何特征标注示意图。

图6是本发明所提出的交互式电子白板中图形的几何特征绘制装置结构图。

 

附图中主要组件符号说明

功能菜单区                             21

绘图区                                     22

选择功能图标                         218

菜单图标                                219

几何图形                                211 

三角形                                    211’

控制菜单                                212

尺寸控制点                            213

几何特征                                214

输入设备                                      25

顶点                                         A、B、C

垂足                                         D

中线                                         L1

垂线                                        L2

重心                                         G

外心                                         O

内心                                         I

具体实施方式

由于本发明公开了一种电子白板及交互式电子白板中图形的几何特征绘制方法，其中所使用的电子白板的相关工作原理已为本领域普通技术人员所能明了，故以下文中的说明，不再作完整描述。同时，以下文中所对照的附图，意在表达与本发明特征有关的结构的含义，并未亦不需要依据实际尺寸完整绘制，在此先予声明。

 

第一实施例：电子白板中图形的几何特征显示方法

本发明提出第一实施例，参考图2为一种电子白板中图形的几何特征显示方法流程图，包含以下步骤：

步骤101: 根据电子白板的输入设备的移动轨迹，在所述电子白板的绘图区绘制输入设备选取的几何图形；

步骤102: 调用所述几何图形对应的几何特征，并在几何图形中对所述几何特征实时显示；

步骤103: 记录输入设备拖拽所述几何图形的尺寸控制点的移动轨迹，根据得到的移动轨迹计算所述几何图形需要显示的几何特征的对应坐标，并对所述几何特征进行实时绘制和显示。

在上述的步骤101中，所述电子白板设置有功能菜单区，在功能菜单区设置有多个代表不同功能的图标,包括放大镜功能图标、画笔功能图标、填充颜色功能图标、曲线绘制功能图标、几何图形绘制功能图标、设置功能图标、选择功能图标、保存功能图标等。其中通过几何图形绘制图标可以进一步选择绘制的几何图形，其中的几何图形至少包含三角形、四边形与五边形。电子白板的输入设备常见有：电子白板笔、触控笔、手指。本实施例中采用电磁式的电子白板，使用电子白板笔作为输入设备。本实施例以三角形为例，在功能菜单中通过电子白板笔选择代表几何图形的图标，在弹出的几何图形列表菜单中进一步选择三角形，之后，在所述电子白板的绘图区落笔，即以预定尺寸显示一个所述选择的三角形。所述预定尺寸根据电子白板的分辨率确定，以900×1400分辨率的电子白板为例，所述预定尺寸为20×20像素。 本步骤的另外一种实施方式是，在功能菜单中通过电子白板笔选择代表几何图形的图标，在弹出的几何图形列表菜单中进一步选择三角形，之后拖拽所述三角形至电子白板的绘图区，即以预定尺寸绘制一个所述选择的三角形。

在上述的步骤101中，所述电子白板检测所述电子白板笔在所述绘图区落笔后，若立刻抬笔，即以预定尺寸绘制一个所述选择的三角形。若电子白板笔落笔后，继续移动，则根据电子白板笔的移动轨迹实时调整所述三角形的尺寸。通常以几何图形的顶点作为几何图形的尺寸控制点。在本例中，以电子白板笔落笔的位置作为三角形的一个顶点，也是一个固定的尺寸控制点，通过移动所述电子白板笔，拖拽所述三角形的另外一个尺寸控制点，所述三角形的被所述电子白板笔拖拽的尺寸控制点和非固定的尺寸控制点会实时移动，尺寸也实时改变，直至抬笔，即完成一个三角形的绘制。

上述步骤102中，电子白板笔点击功能菜单区的选择功能图标，激活选择功能后，点击绘图区的几何图形，使所述几何图形进入选中状态，然后点击选中框中的控制菜单图标，调出控制菜单。也可以通过电子白板笔双击所述几何图形的操作，使所述几何图形进入选中状态，进而调出控制菜单。若几何图形进入选中状态后，没有选中框，无法选择控制菜单图标，可以通过预先定义的电子白板笔的鼠标右键操作，调出所述几何图形的控制菜单。如图3所示，通过控制菜单调出需要显示的所述几何图形的几何特征，所述几何特征包括：顶点、内角、边长、重心、中线、垂线、外接圆和内切圆。在选择需要显示的几何特征之后，应用软件即时将所选择的几何特征绘制于绘图区所述几何图形相应位置。

步骤102的具体操作如下：参考图3，以三角形为实施例来对绘制几何特征进行详细说明。首先，于电子白板中，使用电子白板笔25点击功能菜单区21内的选择功能图标218，激活选择功能，然后选择所述绘图区22内的三角形211’，通过点击选中框上的菜单图标219，调出所述三角形211’的控制菜单212，于所述控制菜单212的列表选项中选择要显示的几何特征,调出要显示的几何特征。所述的几何特征包括：顶点、顶点标记、内角、边长度、垂心、中心、垂线、外接圆和内切圆。并在绘图区22内所述三角形211’上显示所述选择的几何特征。通过重复执行上述操作，可以隐藏已经显示的几何特征。

采用软件编程显示三角形211’的几何特征如下所述：

(1)     中线：请参考图4A，以三角形211’为例，系统预设三个顶点A、B、C为尺寸控制点，三角形211’共有三个中线，其中一个中线L1的绘制是从A点连线至线段BC的中点。另外两个中线的绘制与中线L1类似。输入设备拖拽任意一个尺寸控制点A、B、C，中线的移动便可实时呈现在电子白板上。

(2)     重心的算法：请继续参考图4A，重心G是三角形211’三边中线的交点，三线交于一点可以用燕尾定理证明，在此不再赘述。

(3)     垂线的算法：请参考图4B，已知三角形211’的三个尺寸控制点(顶点)为A(x1,y1), B(x2,y2), C(x3,y3)，垂线L2为顶点A垂直于线段BC的垂直线，设其垂足为D，则线段AD即为三角形ABC的垂线L2，另外两边的垂线的作法与垂线L2类似。垂线L2在交互式电子白板中的软件实现主要解决的问题是：当已知三个顶点A(x1,y1), B(x2,y2), C(x3,y3)时，即可确定D点的位置；而其计算方式如下述。

计算点A到直线BC的距离：

double a = (x3 -y2);

     double b = (x2-x3);

     double c = x3×y2 - x2×y3

return Math.Abs(a×x1 + b ×y1 + c) ÷ Math.Sqrt(a×a + b×b);

计算出线段AC之间的长度以及线段AB之间的长度，可知道线段AD的长度；再于三角形ABD及三角形ACD中分别运用勾股定理，即可以计算出线段BD和线段CD的长度，再根据线段BD和线段CD的长度，即可以确定垂足D的位置。

(4)     外接圆的算法：请参考图4C，三角形211’的外接圆的圆心，也称为外心O，即指三角形的三条边AB、BC、CA等各边的垂直平分线的交点。在本发明之软件实现方法中主要是根据三角形211’的三个尺寸控制点(顶点)的坐标，经由平面几何的计算公式计算得到外心：例如已知三角形ABC的三个顶点为A(x1,y1), B(x2,y2), C(x3,y3)。

定义：S(A,B,C)= (x1-x3)×(y2-y3) - (y1-y3)×(x2-x3)。

则外心O的坐标(x4, y4)为：

X4 = S[(x1×x1+y1×y1,y1), (x2×x2+y2×y2,y2), (x3×x3+y3×y3 y3)) ÷ [2×S(A,B,C)]

Y4={S[(x1,x1×x1+y1×y1), (x2,x2×x2+y2×y2), (x3, x3×x3+y3×y3)]}÷ [2×S(A,B,C)]

很明显地，外心O与任意一个顶点A、B、C的连线长度即为外接圆的半径。故可以在确定了圆心和半径后，就可以确定外接圆。

(5)     内切圆的算法：请参考图4D，三角形内接圆的圆心也叫内心I，即指三角形的三个内角的角平分线交于一点。首先，在本发明之软件实现方法中主要是根据三角形的三个顶点，并选择三角形211’的三个顶点为尺寸控制点，经由平面几何的计算公式计算得到内心。例如已知三角形211’的三个顶点为A(x1,y1), B(x2,y2), C(x3,y3)。线段AB、线段BC与线段AC分别为d1, d2, d3。定义周长：total= d1+d2+d3，则内心的坐标(x5, y5)为：

X5= d1×x1÷total + d2×x2÷ total + d3×x3 ÷ total

Y5= d1×y1÷total + d2×y2÷ total + d3×y3 ÷ total

很明显地，内心I到任意一条边的距离即为内切圆的半径。故可以在确定圆心和半径后，就可以确定内切圆。

在绘图区的三角形上显示所选取的几何特征与几何位置坐标后，请同时参考图5A与图5B，是本发明所提出的电子白板的几何图形绘制方法中的几何特征显示示意图，使用输入设备25拖拽三角形211’的尺寸控制点213，调整三角形211’的尺寸与形状；接着，在三角形211’上实时显示调整后的三角形211’的形状与各个尺寸控制点213的坐标；重新计算几何特征214的几何位置坐标，并在绘图区22的三角形上实时显示所选取的几何特征214与显示所选取的几何特征214的几何位置坐标。

上述步骤104中，电子白板笔选择拖拽所述三角形的顶点，即尺寸控制点，并在所述绘图区移动，电子白板记录所述尺寸控制点的移动轨迹，并实时显示所述尺寸控制点的位置坐标，通过所述尺寸控制点的坐标，按照步骤103所述的方法，实时计算需要显示的几何特征，例如中线、垂线、中心、重心、内切圆、外接圆等的位置坐标，并显示相应的几何特征。

所述三角形的顶点坐标，即尺寸控制点坐标可以根据电子白板的坐标系设置进行显示，也可以设置隐藏。所述三角形的中心、重心、垂心等点类几何特征可以只使用点状示意图显示，也可以同时使用坐标显示和点状示意图显示。

以上仅以三角形为例说明几何特征的计算与绘制，对于其它几何形状，都可以类似的方式处理，本发明并不以三角形为限。

 

第二实施例：电子白板中图形的几何特征显示装置

首先请参考图6，为本发明所提出的第二实施例，为一种电子白板中图形几何特征显示装置结构图，包括:选择模块、运算模块和显示模块。

选择模块提供选择功能菜单，根据输入设备的点选，选择需要显示的几何图形及所述几何图形的需要显示的几何特征。所述的输入设备可以是电子白板笔、手指与触控笔。选择功能菜单包括：放大镜功能、画笔功能、填充颜色功能、曲线绘制功能、几何图形绘制功能、设置功能、选择功能、保存功能等。其中几何图形绘制功能可以进一步选择绘制的几何图形，其中的几何图形至少包含三角形、四边形与五边形。选择模块还提供几何特征选择菜单，根据输入设备的点选调出需要显示的稽核特征，包括：顶点、内角、边长、重心、中线、垂线、外接圆和内切圆。

显示模块以预定尺寸或运算模块根据输入设备拖拽后计算的实时尺寸显示所述选择模块选择的几何图形及所述选择的几何特征。

运算模块记录输入设备移动的轨迹，根据实施例一中描述的方法实时计算所述选择模块选择的几何图形和需要显示的几何特征的位置坐标。运算模块实时监测所述输入设备的移动轨迹，并记录所述输入设备的移动轨迹，当达到预设时间间隔或者所述移动轨迹达到预定距离后，计算所述选择的几何特征的位置坐标，并发送给显示模块显示。所述预设时间间隔根据显示需要的实时性确定，可以是100毫秒到1000毫秒之间，时间间隔越长，实时性越差。所述预定距离也根据显示需要的实时性确定，可以是2个像素点至10个像素点，距离越大，实时性越差。

以上所述仅为本发明较佳实施例，并非用以限定本发明申请的权利范围；同时以上的描述对于本领域普通技术人员应可明了与实施，因此其它未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含于权利要求书的范围中。

Claims (10)

1.一种电子白板中图形的几何特征显示方法，其特征在于，包含有下列步骤：

(1)根据电子白板的输入设备的移动轨迹，在所述电子白板的绘图区绘制输入设备选取的几何图形；

(2) 调用所述几何图形对应的几何特征，并在几何图形中对所述几何特征实时显示；

(3)记录输入设备拖拽所述几何图形的尺寸控制点的移动轨迹，根据得到的移动轨迹计算所述几何图形需要显示的几何特征的对应坐标，并对所述几何特征进行实时绘制和显示。

2.根据权利要求1所述的交互式电子白板中图形的几何特征显示方法，其特征在于：所述几何图形至少包含三角形、四边形与五边形。

3.根据权利要求1所述的交互式电子白板中图形的几何特征显示方法，其特征在于：所述输入设备是电子白板笔、手指与触控笔中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的交互式电子白板中图形的几何特征显示方法，其特征在于，所述根据电子白板的输入设备的移动轨迹，在所述电子白板的绘图区绘制输入设备选取的几何图形，包括：若所述输入设备点击所述电子白板的绘图区，则以预定尺寸显示所述几何图形；若所述输入设备拖拽所述几何图形的尺寸控制点移动，则根据所述尺寸控制点的移动轨迹实时显示所述几何图形。

5.根据权利要求4所述的交互式电子白板中图形的几何特征显示方法，其特征在于：所述尺寸控制点是所述几何图形的任意一个顶点。

6.根据权利要求4所述的交互式电子白板中图形的几何特征显示方法，其特征在于：所述预定尺寸根据所述电子白板的分辨率确定，至少为20×20像素。

7.根据权利要求1所述的交互式电子白板中图形的几何特征显示方法，其特征在于，所述调用所述几何图形对应的几何特征包括：使用所述输入设备点击所述绘图区的几何图形的选中状态功能菜单中的几何特征，或通过所述输入设备定义的鼠标右键操作调出所述几何图形的功能菜单中的几何特征。

8.根据权利要求1所述的交互式电子白板中图形的几何特征显示方法，其特征在于：所述几何特征包括：顶点、内角、边长、重心、中线、垂线、外接圆与内切圆中的至少一项或多项。

9.根据权利要求1所述的交互式电子白板中图形的几何特征显示方法，其特征在于，还包括：根据所述尺寸控制点的变化实时显示所述几何图形和所述几何图形选择显示的几何特征。

10.一种电子白板中图形的几何特征显示装置，其特征在于，包括：选择模块、显示模块和运算模块，其中，选择模块响应所述电子白板的输入设备的点击选择需要显示的几何图形及调用所述几何图形对应的几何特征；

运算模块记录输入设备拖拽所述几何图形的尺寸控制点的移动轨迹，根据得到的移动轨迹计算所述需要显示的几何特征的对应坐标；

显示模块根据运算模块计算的所述需要显示的几何特征的对应坐标实时显示所述几何图形及所述几何特征。

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