CN103996317A - 一种新型的无线多媒体互动教学系统 - Google Patents

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CN103996317A CN201410234504.XA CN201410234504A CN103996317A CN 103996317 A CN103996317 A CN 103996317A CN 201410234504 A CN201410234504 A CN 201410234504A CN 103996317 A CN103996317 A CN 103996317A
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戴崇坚
熊丽荣
陈吉庆
全建勋
张宇
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HANGZHOU WANIN EDUCATION MULTIMEDIA TECHNOLOGY CO LTD
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Abstract

一种新型的无线多媒体互动教学系统,具备实时交互、互动点屏的交互展台,采用500万高清传感器,实现1080P30帧高清数字图像输出,结合一体机、电子白板、及无线教学仪使用,实现操作者通过无线和网线对实物展台输出的实物画面进行批注和修改,同时对无线视频展台相关功能按键进行无线和网线的远程控制,利用光学一体机和移动教学仪器的同步输出,实现所有教学终端实时同步交互。

Description

一种新型的无线多媒体互动教学系统
技术领域
[0001] 本发明是面向教育信息化应用推出的第一款具备实时交互、互动点屏的交互展台。
背景技术
[0002] “三尺讲台,一只粉笔”是传统课堂的真实写照,但随着互动技术、移动互联网技术,无线技术等迅猛发展,传统课堂也面临着挑战,国家在“教育信息化十年发展规划”明确指出要通过云计算、移动互联网等信息化手段,实现传统教室的现代化与智能化,能够与数字化校园网络互连,能够实现教育资源共享。
[0003] 教育终端主要包括视频展示台、一体机(电子白板或投影幕等)及其它辅助教学设备。其中,视频实物展示台可以将资料、讲义、实物、幻灯片等清晰地展示出来,因此上,是多媒体教室不可或缺的教学设备,被广泛应用在各类信息技术教学中。通常的视频展示台包括:摄像头、光源、台面以及PC端控制软件。将书本、文件、实物等放在展示台的台面上,将位于台面上方的摄像头对准实物后,会在投影面上输出实物画面。现有视频展台,由于诸多原因造成使用不方便:
1、分辨率不高:使用2M的传感器分辨率为1024*768的85万分辨率,在投影到82寸以上的屏幕上,分辨率显得不够,细节无法展示。
[0004] 2、帧率不够,不够实时:一般为12帧的显示速度,拍摄不动的文本还可以,但直接投影现场书写,有很强的停滞感和延迟性。使用不便。
[0005] 3、无法直接书写:现有的展示台通常是直接摄像图像经过简单的处理后直接投影,无法在原有的图像上进行其他处理,而在实际授课过程中教师需要在投影画面上进行圈点标注,可以根据授课者的需要进行重点的标注。
[0006] 4、无法移动控制:现有的展示台的不支持移动控制,使用者只能在展台边上进行控制,这样就将授课者限制在展示台边,对授课有极大的不便性。当需要操作者针对投影画面上实物图像的特定位置进行重点指示时,容易出现操作不便、授课地点限制、PC间与展示台距离等问题。同时,现有教学多媒体设备这间无法无线互联,不能进行实时批注修改,影响师生交互及教师自由发挥。
[0007] 本发明针对上述问题研发了一种新型的无线多媒体互动教学系统,采用500万高清传感器,实现1080P 30帧高清数字图像输出,结合一体机、电子白板、及无线教学仪使用,实现操作者通过无线和网线对实物展台输出的实物画面进行批注和修改,同时对无线视频展台相关功能按键进行无线和网线的远程控制,利用光学一体机和移动教学仪器的同步输出,实现所有教学终端实时同步交互,实现真正意义上的实时、无线动态教学,解决多年来,老师不能离开讲台进行讲课的被动局面,提升了教学交互性。
发明内容
[0008] 一种新型的无线多媒体互动教学系统,具备实时交互、互动点屏的交互展台,采用500万高清传感器,实现1080P 30帧高清数字图像输出,结合一体机、电子白板、及无线教学仪使用,实现操作者通过无线和网线对实物展台输出的实物画面进行批注和修改,同时对无线视频展台相关功能按键进行无线和网线的远程控制,利用光学一体机和移动教学仪器的同步输出,实现所有教学终端实时同步交互,其特征在于,技术指标:
Figure CN103996317AD00061
附图说明
[0009] 图1展示台 图2接线插座标识
图3显不设备显不展台本机镜头画面 图4臂杆拉起 图5臂杆折叠 图6按键操作 图7多媒体系统 图8工厂设置界面 图9系统应用框架 图10系统互动流程 图11系统框图 图12核心框图 图13电源管理 图14硬件系统框图。
具体实施方式
[0010] 华银高清多媒体交互展台是国内第一款,也是面向教育信息化应用推出的第一款具备实时交互、互动点屏的交互展台。
[0011] 华银高清多媒体交互展台拥有视频展台的所有传统功能,此外,在很多方面有独一无二的创新突破。区别于传统展台,华银交互展台最高支持1080P像素输出,首创双HDMI接口 ;30帧/秒实时输出,画面高速流畅;内置白板软件,随时对课件进行批注、圈点、存档及回调;支持各种文档或流媒体文件播放;并且内置麦克风,可以全程录制整个演示过程,形成有声课件。
[0012] 最高支持1080P输出,全国首创双HDMI接口,同时支持输入输出,讲师授课画面更加清晰亮丽,使学生更容易捕捉课堂信息,消除学生因看不清画面而不能及时理解课程内容的困扰,明显提高授课效率。
[0013] 30帧/秒实时输出,突破传统视频展示台12帧/秒的显示局限,使画面展示不再模糊滞涩,而更加高速流畅、极尽完美,完全解除讲师授课后顾之忧,避免因画面停滞造成课堂进度干扰、打断讲师授课思路的问题,大大提高了讲师的授课热情,使课堂演示、师生互动更加流畅无阻。
[0014] 内置白板软件,可以对课件及时进行批注、圈点并存档,为后续的教学留下丰富的参考。当讲师需要强调重点时,无需重复梳理、圈点,只需回调批注文件,便能将授课重点、难点实时展现在学生眼前,既方便讲师授课又方便学生理解记忆。
[0015] 白板软件更内置视频展台的所有功能键,讲师无需生硬地按键,只需在白板上触控点击,便能随意选取工具,轻松操作,避免了讲师因转移视线寻找功能按键而打断授课思路的尴尬情境。
[0016] 无需外接电脑,直接播放U盘或SD存储卡上的课件,包括各种文档和流媒体文件播放。讲师授课更加自由,不用再另外操作电脑,只需将U盘或SD卡插到展台上,便可自由播放课件资料。
[0017] 展台内置麦克风,可以全程录制整个演示过程,形成有声课件,为讲师积累丰富的备课、授课资源,当授课完毕后,讲师可以对自己的授课内容进行整合、提炼,不断提升教学质量。
[0018] 此外,华银交互展台还有更多细节优化,比如自主选配无线鼠标笔,使讲师能更加流畅、精确的对演示课件进行批注圈点;支持SD卡存取功能,拥有海量的扩展空间和更强的文件存储功能等等。
[0019] 技术参数
Figure CN103996317AD00091
如图1所示:展示台各部分名称
Figure CN103996317AD00101
如图2所示:接线插座标识 DC 12V:电源输入 VGA IN:VGA信号输入 VGA OUT =VGA信号输出 AUDIO:音频输出 HDMI IN =HDMI信号输入 HDMI OUT =HDMI信号输出 USB-B:连接PC,数据传输 USB1/USB2:外接 USB 设备 LAN:网线连接 SD CARD:SD卡接入 展示台第一次安装
将展示台从包装箱内取出,细心去掉所有包装物,将臂杆拉起,使摄像头位于演示平台中心位置。
[0020] 注意:调节上灯时应调节上灯连接臂杆,不要直接对灯罩用力,以造免成上灯的损坏。
[0021] 具体操作可参见如图4,5
展示台
连接展台电源,使用VGA线(HDMI线)连接展台与显示设备。
[0022] 打开电源开关,开机后显示进入系统界面:
按键功能
华银高清多媒体交互展台支持按键面板操作及USB鼠标操作
如图6所示,本机/确定:在计算机切换画面状态下,点击此键为切换回本机镜头画
面;
在回调画面下,点击此键为选定需要回调的图片或视频
录制:点击此键开始录制展台本机信号视频,再次点击停止录制,视频文件保存在展台存储空间内(存储优先级:U盘〉SD卡〉本机内存)
计算机:点击此键切换到计算机输入信号
亮度+ -:调节图像亮度
聚远(近):手动调节图像聚焦
方向导航键:在回调模式下选择已保存的图片或视频
保存:保存图片到展台存储空间内(存储优先级:U盘〉SD卡〉本机内存)
回放:本机状态下打开已保存的图片及视频目录,在回调模式下点击返回本机 正负片:本键为循环键,用于正片一负片一正片的选择上下灯:本键为循环键,用于上灯一下灯一全灭一上灯的选择 镜像:图像以水平镜像-垂直镜像-水平、垂直镜像格式输出 图像冻结:本键为循环键,点击图像冻结,再次点击返回 同屏对比:点击进入同屏对比画面,再次点击返回 自动:点击执行自动聚焦和自动白平衡操作 缩放:放大或缩小图像 外接USB鼠标操作
在展台USB接口上接入USB鼠标,点击鼠标左键,弹出控制图标:
1、
Figure CN103996317AD00111
:表示当前在本机镜头实时画面,点击后截取当前画面并进入图片批注页
面,同时该图标变成
Figure CN103996317AD00112
,表示当前是图片批注操作画面,返回实时视频画面需再次点击
Figure CN103996317AD00113
•图标。 2、
Figure CN103996317AD00114
:实时画面状态下点击笔则自动截取当前画面并进入白板批注页面、图片操作画面状态下点击则为选择笔,点住鼠标左键可对图片进行圈点批注。有三种颜色可供选择
Figure CN103996317AD00115
3、
Figure CN103996317AD00116
:在白板批注页面下,点击选择橡皮清除批注,该菜单下有框选橡皮
Figure CN103996317AD00117
和全部清除
Figure CN103996317AD00118
两个功能
4、
Figure CN103996317AD00119
:在白板批注页面下,点击选择笔迹粗细,该菜单下有细
Figure CN103996317AD001110
、中
Figure CN103996317AD001111
三种笔迹。
[0023]5.
Figure CN103996317AD001112
:依次点击图片旋转90、180、270
6、
Figure CN103996317AD001113
:点击保存图片
7、
Figure CN103996317AD001114
:点击开始录制视频,再次点击停止录制并保存8、
Figure CN103996317AD00121
:点击回调已保存的图片和视频,进入后以缩略图形式显示供选择,点击鼠标
左键选中某一幅图片或视频,则全屏显示和播放;鼠标点击缩略图三秒可删除图片或视频,再次点击返回本机镜头画面;
9
Figure CN103996317AD00122
:点击弹出二级控制菜单
Figure CN103996317AD00123
放大/缩小:画面或图片放大缩小
Figure CN103996317AD00124
:亮度加减调节
Figure CN103996317AD00125
聚焦远近调节
Figure CN103996317AD00126
:自动聚焦及自动白平衡
Figure CN103996317AD00127
开启/关闭上下灯开关
Figure CN103996317AD00128
:图像冻结
Figure CN103996317AD00129
图像镜像切换
Figure CN103996317AD001210
:图像正负片切换
Figure CN103996317AD001211
:同屏对比
Figure CN103996317AD001212
:标题锁定
点击进入标题锁定功能,屏幕正下方出现4个工具条:
Figure CN103996317AD001213
:增加冻结标题区域
Figure CN103996317AD001214
:减少冻结标题区域
Figure CN103996317AD001215
:调整冻结标题区域上下移动
Figure CN103996317AD00131
:画中画功能,点击后弹出已保存图像,选择一幅图片后显示在屏幕的右下角
10、:
Figure CN103996317AD00132
:点击退出展台实时展示,进入展台多媒体系统主界面
多媒体系统 如图7所示,
Figure CN103996317AD00133
:点击返回展台镜头画面
Figure CN103996317AD00134
:点击进入文件管理,并可读取接入展台的SD卡及U盘内的文件
Figure CN103996317AD00135
:打开浏览器
Figure CN103996317AD00136
:点击进入展台名称、分辨率、网络、语言选择等系统设置 本机设置
如图8所示,进入系统设置后,默认进入本机设置界面。可以设置本机名称和进入工厂模式。
[0024] 注:工厂模式请咨询厂商以询求帮助。
[0025] 显示设置
根据不同多媒体显示设备的实际情况,展台提供了多种输出分辨率,建议您选择的输出分辨率尽可能接近显示设备的原始分辨率,以达到最好的显示效果。
[0026] 网络设置
连接网线至展台,设置网络IP,当展台不能自动获取IP地址时,请选用手动设置。连接成功后会显示当前网络的连接信息语言设置
系统支持简体中文、English两种语言界面。您可以根据自己的使用习惯选择相应的语言界面使用。
[0027] 系统设置
当展台出现问题时,可以尝试重启终端设备或恢复出厂设置来解决您使用过程中可能出现的一些问题。
[0028] 当有可用固件升级版本时,可点击“设备固件升级”来引导系统进入固件升级过程。[0029] U.»、本设备为精密仪器,使用时需用力适度、均匀;转动各部位时需用双手,一手扶稳,一手转动,不可过度用力或向不能转动的方向用力,以免人为损坏设备。
[0030] 12)、本视频展台的摄像头在水平或垂直方向旋转时正负向均不超过180°。
[0031] ⑶、使用之前,必须核对电压、频率是否相符。房间电源插座应是三脚,且零线、火线、地线接线正确,地线可靠接地。
[0032] U)、非专业人员禁止打开盖板。如确需打开盖板,必须先拔掉电源线;否则,易发触电事故。
[0033] (.'1、禁止展示台在潮湿(相对湿度大于75%)、容易浸水、雨淋的地方使用、存放。否贝U,展台的使用寿命及可靠性、安全性都会降低。
[0034] (6)、禁止用手指或其他不干净的物体触摸摄像头的镜头部分,如需要清洁请使用专用的擦镜纸,且擦拭用力不宜过大。否则,有损镜片和图像效果。
[0035] I 71、对产品在使用时可能会出现的异常情况(如异常噪声、气味、温度升高、烟雾等)应采取以下的紧急措施:
Cl)、关闭电源开关; CD、及时与厂家取得联系。
[0036]〖8丨、确保儿童安全的提示:
切忌儿童玩耍,需专人看管或放在儿童接触不到的地方。
[0037] I'Jl、停电或移动等情况下的注意事项:
士、停电后,应关闭电源开关。
[0038] 4、需要移动时,应先关闭电源,拔下电源插头及其它连线。
[0039] 故障及处理方法
1D、开电源后灯不亮,无图像。
[0040] 处理:检查电源插座开关是否已开,插座是否接触良好。
[0041] U)、开电源后,上灯能亮,但无图像或图像不稳定。[0042] 处理:检查视频线接法是否正确,视频线接线端子是否已磨损、掉落。
[0043].V,、当切换到某路视频时,声音有串音。
[0044] 处理:降低相应设备的音量输出。
[0045] 口、图像显示,但其他按键都不起作用,移动展示物图像仍不动。
[0046] 处理:图像处于冻结状态,再按一次图像冻结。
[0047] I 5丨、图像模糊。
[0048] 处理:展台此时可能处于手动聚焦状态;按一下自动聚焦键,转到自动聚焦即可。也可能是由于环境湿度太大造成摄像镜头“起雾”,应采取措施降低环境湿度。一般开机后半小时内起雾现象会消失。
[0049]、当自动聚焦不清时,可查看近摄镜是否沾有灰尘,如有灰尘请用专用擦镜纸轻轻擦拭干净。
[0050] 、除上述列出的6条之外,其他任何涉及拆卸维修的项目必须由专业工程人员进行操作。 [0051] 保养和维护的注意事项
(1)、建议在以下温度和相对湿度范围内使用和存放:
温度:0——450C ;
相对湿度:小于75%,非凝态;
QK请尽量避开以下位置安放:
^、接受阳光照射或靠近热辐射装置(如加热器)的地方及其他发热物体边上;
O)、易受震动或不稳的地方;
力、有酸碱等腐蚀性气体的地方。
[0052] ⑶、本产品允许用一般运输工具运输,但应避免暴晒、剧烈振动、跌落、雨淋和违章拆卸。
[0053] 1-丨、本产品应贮存在干燥通风、周围没有酸性或其它有害气体的干净室内。
[0054] 系统概述
交互式无线展台是公司准备推出的一项新展台产品,起主要功能特点是通过无线传输,保证展台输出信号与手持式终端同步,并能在手持式终端上直接控制和标注,可以让教师不再局限于展台边上进行操作,提高课堂操作效率,增进互动教学。
[0055] 教师在手持无线中端,可以在教室内随意走动,可以实时查看展台的输出信号,并可以对投影的图像进行实时标注和书写。并且也可以通过笔记本和电脑进行标注和书写。
[0056] 系统互动流程分析
系统分为展台侧和手持终端侧两个部分,互动流程如图10所示。
[0057] 图像部分流程如下:
1:展台侧AlO处理Sensor传递过来的数据
2:展台侧AlO将Sensor数据进行编码并传送到网络
3:手持终端侧AlO将网络接收的图像码流进行解码并送显
4:手持终端AlO接收触摸信号后,进行绘图等处理,并同时将一些命令做处理后通过网路回传到展台侧
5:展台侧根据指令进行相应的处理
6:循环
这样做的好处有
1:手持侧的书写延时少,流畅并能立即看到效果
2:展台侧可以不显示一些操作界面等,投影机看到的是最终结果,画面简洁有效
系统模块设计
系统可划分为三部分
交互式无线展台设计
交互式软件设计
无线手持终端设计
交互式无线展台
设计框图如图11所示,框图简介:沿用7型展台的架构,使用AlO平台代替原来的处理器.同现有的展台相比,功能上多了 WIFI功能,HDMI与VGA可同时输出.核心模块/IC的选型
PMU,DC-DC,DDR3, NAND FLASH,网络芯片,均使用AlO原厂推荐型号。本方案无自主选型器件。
[0058] A、AlO 简介
主频1.5GHz (ARM Cortex_A8)采用Mali_400MP图形处理单元 跑Google Android操作系统,版本不详 最大可解码2160P视频(3840 X 2160像素)
多屏输出功能,输出的同时本机屏幕有显示 支持3D视频游戏,支持HDMI输出 支持DDR3 32bit内存 集成LVDS、SATA等 AlO框图如图12所示 电源管理
电源部分,使用12V电源供电,经过一路1482转为5V后,在由PMU,DC-DC等生成各路
电源系统各路电源的负载能力如图13所示,电源分配表下:
Figure CN103996317AD00171
预计整个系统功耗6W左右 交互式无线展台 设计框图如图14所示:
框图简介:沿用7型展台的架构,使用TI平台代替原来的处理器.同现有的展台相比,功能上多了 WIFI功能,HDMI与VGA可同时输出.核心模块
各功能模块定义以及功能如下:
Figure CN103996317AD00181
详细设计
1、镜头部分
根据产品型号的划分,4个型号使用了 3种sensor。型号一使用7型展台现有的镜头,与DM365之间通过串口通讯。该型号调试完成后在进行其它型号的开发。
[0059] 兼容它他3类sensor,解串芯片FIN1216增加4bit信号,支持12bit SENSOR。对外接口无变化。
[0060] 2、按键部分
按键控制由DM365完成,同时预留ADKEY接口。
[0061] 3、DM365 核心部分
数字视频输入与输出:输入支持YUVsensor,RAW sensor ;8 一 12bit。输出16bitYC信号。如下图:
JTAG: JTAG接口主要用来做硬件调试、初始U-BOOT的烧入。PCB LAYOUT工程师需注意接口位置的摆放,尽量靠边。[0062] NAND FLASH:NAND FLASH主要用于存储U-B00T,内核,应用程序、图片。升级时应预留缓冲空间,以防止升级出错,存储区分配时应注意。
[0063] SD卡:由于无USB主口,将SD卡口提供给用户作为移动存储使用。同时也可以进行程序升级。
[0064] 4、MDIN380 部分 芯片特点如下:
(1)输入输出1080p模式
(2)输入输出全模式3D降噪
(3)双输入,三输出,可非同源,支持VGA,CVBS,色差,HDMI,数字RGB。
[0065] (4)前一代产品 MDIN241 直接 pin to pin 升级 340
(5)内嵌大容量DDR RAM
(6)支持WDR宽动态:使用MDIN380完成数字到模拟的转换,其外围接口丰富,具有图像特效调节。
5.电源部分 系统电源规划如下:
+ 12V输入由一路1482转化为+ 5V,通过单芯片电源方案TI (TPS68058)单片集成2DCDC , 3LD0,配合电压监控芯片TPS3808G01,完成对365上电时序的控制各路电压输出供电能力等见下表
Figure CN103996317AD00191
12V输入总电流最大740ΜΑ。

Claims (1)

1.一种新型的无线多媒体互动教学系统,具备实时交互、互动点屏的交互展台,采用500万高清传感器,实现1080P 30帧高清数字图像输出,结合一体机、电子白板、及无线教学仪使用,实现操作者通过 无线和网线对实物展台输出的实物画面进行批注和修改,同时对无线视频展台相关功能按键进行无线和网线的远程控制,利用光学一体机和移动教学仪器的同步输出,实现所有教学终端实时同步交互,其特征在于,技术指标:
Figure CN103996317AC00031
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