CN110611764B - 基于位置检测模块及摄像头的板书纠正融合系统 - Google Patents

基于位置检测模块及摄像头的板书纠正融合系统 Download PDF

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Abstract

基于位置检测模块及摄像头的板书纠正融合系统涉及电子设备领域，包括一基于位置检测模块的板书信息获取系统，所述板书信息获取系统包括位置检测模块、信号处理系统，所述位置检测模块连接信号处理系统，所述信号处理系统通过所述位置检测模块采集包括书写承载介质上的书写物有无、书写承载介质上书写物的运动轨迹在内的信息；还包括一基于摄像头的摄像系统，所述摄像系统包括一摄像头，所述摄像头连接所述信号处理系统，所述摄像头朝向书写承载介质；所述信号处理系统通过所述摄像头拍摄书写承载介质上的画面内容；所述信号处理系统将书写承载介质上的书写物的运动轨迹和书写承载介质上的画面内容进行比较融合后，生成板书内容。

Description

基于位置检测模块及摄像头的板书纠正融合系统
技术领域
本发明涉及电子设备领域，具体涉及板书识别设备。
背景技术
不管是会议，还是培训、教学，都可能会使用到板书。目前已经可以通过位置检测模块获取书写承载介质上的板书内容，但仅通过位置检测模块获取板书内容，方式单一，获得的数据之间难于比对，不利于数据的准确性。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种基于位置检测模块及摄像头的板书纠正融合系统，以解决至少上述技术问题。
本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
基于位置检测模块及摄像头的板书纠正融合系统，包括一基于位置检测模块的板书信息获取系统，所述板书信息获取系统包括位置检测模块、信号处理系统，所述位置检测模块连接信号处理系统，所述信号处理系统通过所述位置检测模块采集包括书写承载介质上的书写物有无、书写承载介质上书写物的运动轨迹在内的信息；其特征在于，
还包括一基于摄像头的摄像系统，所述摄像系统包括一摄像头，所述摄像头连接所述信号处理系统，所述摄像头朝向书写承载介质；
所述信号处理系统通过所述摄像头拍摄书写承载介质上的画面内容；
所述信号处理系统将书写承载介质上的书写物的运动轨迹和书写承载介质上的画面内容进行比较融合后，生成板书内容。
作为一种优选方案，当所述信号处理系统通过所述位置检测模块检测到书写承载介质上有书写物时，控制所述摄像头不拍摄；
当所述信号处理系统通过所述位置检测模块检测到书写承载介质上书写物离开时，控制所述摄像头拍摄。
通过上述设计，可避免摄像头持续工作，从而降低信号处理系统的数据处理量。
作为另一种优选方案，所述摄像系统还包括一遥控器，所述遥控器设有一信号处理系统，所述信号处理系统连接一通信模块；
所述遥控器上设有拍摄键，所述拍摄键可控制所述信号处理系统通过所述通信模块向所述信号处理系统发送拍摄指令，所述信号处理系统接收到拍摄指令后，控制所述摄像头的拍摄情况。
该设计，给了使用者一定的自主性，使用者可自主选择是否通过拍摄获取图像数据，进行纠正融合。
作为另一种优选方案，所述信号处理系统设有时间模块，所述信号处理系统根据时间模块周期性的控制所述摄像头进行拍摄。优选，每隔着1-2分钟拍摄一张。
该设计，一方面，可解决摄像头持续工作，图像数据较多的问题，另一方面，可避免位置检测模块对书写物的有无检测错误，造成的摄像头漏拍的问题。
当然了，也可以在书写过程中，进行拍摄。所述信号处理系统可以根据所述摄像头传来的图像数据识别书写物的特征信息，例如：颜色、类型，并将书写物的特征信息一起融合到板书内容中。
例如，书写物为红色，生成的板书内容中的轨迹颜色也是红色。
再例如，书写物为板擦，生成的板书内容中的出现一板擦，且板擦随运动轨迹移动。
所述书写承载介质上可以设有图像定位标识，图像定位标识可以是图案，也可以是摄像传感器检测范围内的任何固定有形物体。
图像定位标识可用于摄像系统进行图像坐标定位，从而方便将位置检测模块及摄像头所采集到的数据的比对、融合。
优选，所述信号处理系统在接收到摄像头传来的图像数据后，将图像数据进行进行坐标匹配，使针对同一书写内容的轨迹重合，然后将位置检测模块采集到的数据进行覆盖。
位置检测模块优选包括红外线发射阵列、红外线接收阵列和电子处理单元。其中，红外线发射阵列和红外线接收阵列组合成闭合的红外边框。
所述摄像头可以固定在所述红外边框上，也可以不固定在所述红外边框上。当摄像头需要固定在红外边框上时，所述摄像头优选固定在位于书写承载介质上方的红外边框上，进一步优选，位于该红外边框的中部或者两个角部。
在进一步，当摄像头位于红外边框上时，所述红外边框的远离所述书写承载介质的一面设有向书写承载介质的中部方向延伸的挡板，所述挡板上设有反光镜，所述反光镜的入光面朝向书写承载介质，出光面朝向摄像头。以通过反光镜改变光路，增加摄像头的覆盖范围。优选，所述挡板是一逐渐远离书写承载介质的倾斜的挡板。以通过挡板的倾斜，进一步增加反光镜和书写承载介质之间的距离，进而进一步扩大摄像头的覆盖范围。
所述信号处理系统，可以包括一计算机系统和一服务器，所述计算机系统控制连接所述摄像头、所述位置检测模块，所述计算机系统采集相关数据，并上传服务器，服务器对数据进行比较融合。从而降低对本地计算机配置的要求。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面进一步阐述本发明。
基于位置检测模块及摄像头的板书纠正融合系统，包括一基于位置检测模块的板书信息获取系统，板书信息获取系统包括位置检测模块、信号处理系统，位置检测模块连接信号处理系统，信号处理系统通过位置检测模块采集包括书写承载介质上的书写物有无、书写承载介质上书写物的运动轨迹在内的信息；还包括一基于摄像头的摄像系统，摄像系统包括一摄像头，摄像头连接信号处理系统，摄像头朝向书写承载介质；信号处理系统通过摄像头拍摄书写承载介质上的画面内容；信号处理系统将书写承载介质上的书写物的运动轨迹和书写承载介质上的画面内容进行比较融合后，生成板书内容。
具体实施例1
当信号处理系统通过位置检测模块检测到书写承载介质上有书写物时，控制摄像头不拍摄；当信号处理系统通过位置检测模块检测到书写承载介质上书写物离开时，控制摄像头拍摄。通过上述设计，可避免摄像头持续工作，从而降低信号处理系统的数据处理量。
具体实施例2
摄像系统还包括一遥控器，遥控器设有一信号处理系统，信号处理系统连接一通信模块；遥控器上设有拍摄键，拍摄键可控制信号处理系统通过通信模块向信号处理系统发送拍摄指令，信号处理系统接收到拍摄指令后，控制摄像头的拍摄情况。该设计，给了使用者一定的自主性，使用者可自主选择是否通过拍摄获取图像数据，进行纠正融合。
具体实施例3
信号处理系统设有时间模块，信号处理系统根据时间模块周期性的控制摄像头进行拍摄。优选，每隔着1-2分钟拍摄一张。该设计，一方面，可解决摄像头持续工作，图像数据较多的问题，另一方面，可避免位置检测模块对书写物的有无检测错误，造成的摄像头漏拍的问题。
当然了，也可以在书写过程中，进行拍摄。信号处理系统可以根据摄像头传来的图像数据识别书写物的特征信息，例如：颜色、类型，并将书写物的特征信息一起融合到板书内容中。例如，书写物为红色，生成的板书内容中的轨迹颜色也是红色。再例如，书写物为板擦，生成的板书内容中的出现一板擦，且板擦随运动轨迹移动。
书写承载介质上可以设有图像定位标识，图像定位标识可以是图案，也可以是摄像传感器检测范围内的任何固定有形物体。图像定位标识可用于摄像系统进行图像坐标定位，从而方便将位置检测模块及摄像头所采集到的数据的比对、融合。优选，信号处理系统在接收到摄像头传来的图像数据后，将图像数据进行进行坐标匹配，使针对同一书写内容的轨迹重合，然后将位置检测模块采集到的数据进行覆盖。当位置检测模块检测到有书写行为时，所采集到的书写轨迹基于之前被覆盖纠正的轨迹数据开始。
位置检测模块可以是基于光学技术(例如通过摄像头捕捉书写物体的位置信息)的位置检测模块。位置检测模块也可以是基于超声波技术的位置检测模块。位置检测模块还可以是基于红外线技术的位置检测模块，例如可以是红外边框。本发明的实施例的位置检测模块还可以是基于其他技术的位置检测模块，本发明的实施例对此不作限定。
具体地，以位置检测模块基于红外技术为例进行说明。位置检测模块可以包括红外线发射阵列、红外线接收阵列和电子处理单元。其中，红外线发射阵列和红外线接收阵列固定在呈边框状的条形壳体内，形成红外边框。其尺寸可以是固定的，也可以是可根据用户需要的尺寸自由组装变化的。本发明的实施例的位置检测模块可以不与显示屏配合使用，即书写设备不具有显示屏，体积小，容易携带和转移。
相对于书写承载介质的位置是灵活的，位置检测模块可以在书写承载介质上横放、竖放或者斜放。位置检测模块可以通过磁性、粘贴性固定在书写承载介质上；或者，当书写承载介质水平放置时，位置检测模块可以不固定于书写承载介质上，仅是放置(平躺)在书写承载介质上即可。当用户用书写物体在书写承载介质上书写时，位置检测模块获取书写时产生的位置信息。
进一步优选，红外边框有4个，分别位于书写承载介质的四个边上，相对的两个红外边框中一个内设有红外线发射阵列，另一个内设有红外线接收阵列。还可以，红外边框有2个，相邻的设置在书写承载介质的两个边上，且两个红外边框内均设有红外线发射阵列和红外线接收阵列。红外接收阵列中相邻的两个红外接收元件之间可以设有一个遮光板，以避免红外信号相互干扰。
摄像头可以固定在红外边框上，也可以不固定在红外边框上。当摄像头需要固定在红外边框上时，摄像头优选固定在位于书写承载介质上方的红外边框上，进一步优选，位于该红外边框的中部或者两个角部。红外线发射阵列中的各红外元器件可以同时点亮，也可以扫描式的点亮，即部分或全部交替点亮，以减少红外信号之间的相互干扰。
书写承载介质可以是纸、白板、黑板、玻璃、墙壁等。当书写承载介质为纸时，板书信息获取系统还包括一硬质的承载板，红外边框固定在承载板上，位于承载板上边缘处的红外边框与承载板之间设有一开口朝下的凹槽。纸的上边插入凹槽内，以限定纸的位置。承载板优选四边形、三角形的板状体。红外边框优选有两个，一个位于承载板的上边缘处，一个位于承载板的左边缘处。
信号处理系统，可以包括一计算机系统和一服务器，计算机系统控制连接摄像头、位置检测模块，计算机系统采集相关数据，并上传服务器，服务器对数据进行比较融合。从而降低对本地计算机配置的要求。
摄像头可以只有一个，只有一个时，最好不要放在边框上，以保证摄像范围能够覆盖整个书写承载介质。当摄像头有多个时，多个摄像头的摄像范围可以部分重叠，多个摄像头的总摄像范围只要能覆盖整个书写承载介质即可。
当摄像头位于红外边框上时，作为一种优选方案，红外边框的远离书写承载介质的一面设有向书写承载介质的中部方向延伸的挡板，挡板上设有反光镜，反光镜的入光面朝向书写承载介质，出光面朝向摄像头。以通过反光镜改变光路，增加摄像头的覆盖范围。优选，挡板是一逐渐远离书写承载介质的倾斜的挡板。以通过挡板的倾斜，进一步增加反光镜和书写承载介质之间的距离，进而进一步扩大摄像头的覆盖范围。
当位置检测模块采集的书写承载介质上书写物的运动轨迹所呈现的画面与摄像头采集的书写承载介质上的画面内容不一致时，计算机系统控制摄像头再次采集书写承载介质上的画面内容，如仍不一致，认为运动轨迹有误，根据摄像头采集的书写承载介质上的画面内容纠正运动轨迹。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.基于位置检测模块及摄像头的板书纠正融合系统，包括一基于位置检测模块的板书信息获取系统，所述板书信息获取系统包括位置检测模块、信号处理系统，所述位置检测模块连接信号处理系统，所述信号处理系统通过所述位置检测模块采集包括书写承载介质上的书写物有无、书写承载介质上书写物的运动轨迹在内的信息；其特征在于，
还包括一基于摄像头的摄像系统，所述摄像系统包括一摄像头，所述摄像头连接所述信号处理系统，所述摄像头朝向书写承载介质；
所述信号处理系统通过所述摄像头拍摄书写承载介质上的画面内容；
所述信号处理系统将书写承载介质上的书写物的运动轨迹和书写承载介质上的画面内容进行比较融合后，生成板书内容；
所述书写承载介质上设有图像定位标识，图像定位标识可用于摄像系统进行图像坐标定位，所述信号处理系统在接收到摄像头传来的图像数据后，将图像数据进行进行坐标匹配，使针对同一书写内容的轨迹重合，然后将位置检测模块采集到的数据进行覆盖。
2.根据权利要求1所述的基于位置检测模块及摄像头的板书纠正融合系统，其特征在于，当所述信号处理系统通过所述位置检测模块检测到书写承载介质上有书写物时，控制所述摄像头不拍摄；
当所述信号处理系统通过所述位置检测模块检测到书写承载介质上书写物离开时，控制所述摄像头拍摄。
3.根据权利要求1所述的基于位置检测模块及摄像头的板书纠正融合系统，其特征在于，所述摄像系统还包括一遥控器，所述遥控器设有一信号处理系统，所述信号处理系统连接一通信模块；
所述遥控器上设有拍摄键，所述拍摄键可控制所述信号处理系统通过所述通信模块向所述信号处理系统发送拍摄指令，所述信号处理系统接收到拍摄指令后，控制所述摄像头的拍摄情况。
4.根据权利要求1所述的基于位置检测模块及摄像头的板书纠正融合系统，其特征在于，所述信号处理系统设有时间模块，所述信号处理系统根据时间模块周期性的控制所述摄像头进行拍摄。
5.根据权利要求1所述的基于位置检测模块及摄像头的板书纠正融合系统，其特征在于，所述信号处理系统根据所述摄像头传来的图像数据识别书写物的特征信息，并将书写物的特征信息一起融合到板书内容中。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的基于位置检测模块及摄像头的板书纠正融合系统，其特征在于，位置检测模块包括红外线发射阵列、红外线接收阵列和电子处理单元；
其中，红外线发射阵列和红外线接收阵列固定在呈边框状的条形壳体内，形成红外边框。
7.根据权利要求6所述的基于位置检测模块及摄像头的板书纠正融合系统，其特征在于，所述摄像头固定在所述红外边框上，所述红外边框的远离所述书写承载介质的一面设有向书写承载介质的中部方向延伸的挡板，所述挡板上设有反光镜，所述反光镜的入光面朝向书写承载介质，出光面朝向摄像头。
8.根据权利要求1-5中任意一项所述的基于位置检测模块及摄像头的板书纠正融合系统，其特征在于，所述信号处理系统，包括一计算机系统和一服务器，所述计算机系统控制连接所述摄像头、所述位置检测模块，所述计算机系统采集相关数据，并上传服务器，服务器对数据进行比较融合。
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