CN211427723U - 一种基于OpenCV手势交互控制的地球仪教学辅助设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于OpenCV手势交互控制的地球仪教学辅助设备，包括地球仪模型、手势识别系统、幕布投影系统、和主控端，所述地球仪模型包括内置的电机控制板、旋转电机、传动装置和地球仪本体，所述手势识别系统包括内置摄像头、OpenCV图像处理模块和数据传输端口，所述幕布投影系统包括微投影控制板、投影模块和投影慕墙。该手势识别系统同时可以实现转动地球仪和选中意向区域，通过Wifi无线网络模块连接以太网，在线显示选中区域的地理知识。本实用新型打破传统课本教学方式，增加课堂互动性和趣味性，实现寓教于乐。

Description

一种基于OpenCV手势交互控制的地球仪教学辅助设备

技术领域

本实用新型涉及教学辅助设备的控制方法技术领域，具体为一种基于OpenCV手势交互控制的地球仪教学辅助设备。

背景技术

现代教学方式越来越具有多样性，无论是远程直播教学还是多媒体教学都强调互动性和趣味性，然而在地理课教学时，地球仪是学生上地理课上必备的教具之一，但是使用网络教学存在信息量过大的缺点，不能对课堂问题针对性教学，而且由于地球仪转动不够灵活，无论教师如何控制，地球仪只能绕着中轴向左或向右转动，另外地球仪的体积也较小，因此，教师无法把地球仪每个区域板块的知识点都清楚地展示给学生，单一使用教具教学信息量单一、趣味性低，教学互动积极性不高，从而影响了教学质量。

专利申请号为CN101009056A的文献公开了一种语音控制的互动型地球仪及方法，其特征在于使用语音控制技术，然而本实用新型是基于OpenCV图像信号进行交互控制，将交互控制时地球仪模型的实时转动状态同时投影幕墙上，手势信息停留区域达到固定时间即可发送无线命令，无线连接以太网显示所选地球仪板块的地理知识，具备硬件简单高速的数据传输、能耗低、抗干扰性能强、定位精度高等优势，取代了语音控制的通信稳定性差、抗干扰性能差等不足。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于OpenCV手势交互控制的地球仪教学辅助设备，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种基于OpenCV手势交互控制的地球仪教学辅助设备，包括地球仪模型、手势识别系统、幕布投影系统和主控端，其特征在于，所述地球仪模型包括内置的电机控制板、旋转电机、传动装置和地球仪本体，所述手势识别系统包括内置摄像头、OpenCV 图像处理模块和数据传输端口，所述幕布投影系统包括微投影控制板、投影模块和投影慕墙，所述手势识别系统将获取的手势信息通过所述数据传输端口发送给所述主控端完成通信，所述主控端与所述地球仪模型连接，所述地球仪模型与所述幕布投影系统连接，所述主控端包括主控器和无线网络模块。

优选的，所述摄像头用于采集手势图像，所述OpenCV图像处理模块用于识别手势获得数据，所述数据传输端口用于发送手势信息至所述主控器的输入控制端。

优选的，所述电机控制板包括输入控制端和输出控制端，所述电机控制板的输入控制端与主控器的输出控制端连接，电机控制板的输出控制端与所述旋转电机的输入控制端连接，旋转电机的输出控制端通过传动装置带动地球仪模型向左、向右、向上或向下转动。

优选的，所述微投影控制板的输入输出控制端分别与地球仪模型和投影模块连接，所述投影模块将投影信息投影至投影幕墙上。

优选的，所述无线网络模块在手势信息识别为“选中”状态，则无线连接以太网将所选区域地理信息投影在幕布上。

本实用新型提供了一种基于OpenCV手势交互控制的地球仪教学辅助设备，具备以下有益效果：地球仪上的前置摄像头通过OpenCV图像处理模块识别手势，得到的手势信息输出至主控器控制地球仪电机旋转，实现手势控制地球仪本体的转动，再通过幕布投影系统将地球仪的实时转动状态投影到幕墙上形成教学可用的虚拟地球仪，手势识别系统同时可以实现转动地球仪和选中意向区域，通过Wifi无线网络模块连接以太网，在线显示选中区域的地理知识，打破传统课本教学方式，增加课堂互动性和趣味性，实现寓教于乐。

附图说明

图1为本实用新型一种基于OpenCV手势交互控制的地球仪教学辅助设备的系统总体示意图；

图2为本实用新型一种基于OpenCV手势交互控制的地球仪教学辅助设备的工作流程示意图；

图3为本实用新型一种基于OpenCV手势交互控制的地球仪教学辅助设备的OpenCV手势识别流程示意图。

图中：幕布投影系统100，微投影控制板101，投影模块102，投影幕墙 103；地球仪模型200，电机控制板201，旋转电机202，传动装置203，地球仪本体204；手势识别系统300，摄像头301，OpenCV图像处理模块302，数据传输端口303；主控端400，主控器401，无线网络模块402。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请参阅图1-3，本实用新型提供一种技术方案：一种基于OpenCV手势交互控制的地球仪教学辅助设备，包括地球仪模型200、手势识别系统300、幕布投影系统100、和主控端400，所述地球仪模型包括内置的电机控制板201、旋转电机202、传动装置203和地球仪本体204，所述手势识别系统包括内置摄像头301、OpenCV图像处理模块302和数据传输端口303，所述幕布投影系统100包括微投影控制板101、投影模块102和投影慕墙103，地球仪上的前置摄像头通过OpenCV图像处理模块识别手势，得到的手势信息输出至主控器 401控制地球仪电机旋转，实现手势控制地球仪本体的转动，再通过幕布投影系统将地球仪的实时转动状态投影到幕墙上形成教学可用的虚拟地球仪，手势识别系统同时可以实现转动地球仪和选中意向区域，通过Wifi无线网络模块402连接以太网，在线显示选中区域的地理知识。

S1、手势识别系统300中所述摄像头301采集手势图像，

S2、OpenCV图像处理模块302识别手势获得数据，数据传输端口303发送手势信息至主控器401的输入控制端。

S3、地球仪模型200内置的电机控制板201包括输入控制端和输出控制端，电机控制板的输入控制端与主控器401的输出控制端连接，主控器401 将手势信息输出至电机控制板201的输入端，电机控制板201的输出控制端与所述旋转电机202的输入控制端连接，旋转电机202的输出控制端通过传动装置203带动地球仪本体204向左、向右、向上或向下转动。

S4、幕布投影系统100中微投影控制板101的输入输出控制端分别与地球仪模型200和投影模块102连接，

S5、所述投影模块102将投影信息投影至投影幕墙103上。

S6、当手在某个区域板块停留超过n秒时，手势识别系统300认为选中此区域板块，虚拟地球仪此时放大当前区域，主控端400所述无线网络模块 402连接以太网，自动讲解该区域的地理知识。

以上，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于OpenCV手势交互控制的地球仪教学辅助设备，包括地球仪模型、手势识别系统、幕布投影系统和主控端，其特征在于，所述地球仪模型包括内置的电机控制板、旋转电机、传动装置和地球仪本体，所述手势识别系统包括内置摄像头、OpenCV图像处理模块和数据传输端口，所述幕布投影系统包括微投影控制板、投影模块和投影慕墙，所述手势识别系统将获取的手势信息通过所述数据传输端口发送给所述主控端完成通信，所述主控端与所述地球仪模型连接，所述地球仪模型与所述幕布投影系统连接，所述主控端包括主控器和无线网络模块。

2.如权利要求1所述的一种基于OpenCV手势交互控制的地球仪教学辅助设备，其特征在于：所述摄像头用于采集手势图像，所述OpenCV图像处理模块用于识别手势获得数据，所述数据传输端口用于发送手势信息至所述主控器的输入控制端。

3.如权利要求1所述的一种基于OpenCV手势交互控制的地球仪教学辅助设备，其特征在于：所述电机控制板包括输入控制端和输出控制端，所述电机控制板的输入控制端与主控器的输出控制端连接，电机控制板的输出控制端与所述旋转电机的输入控制端连接，旋转电机的输出控制端通过传动装置带动地球仪模型向左、向右、向上或向下转动。

4.如权利要求1所述的一种基于OpenCV手势交互控制的地球仪教学辅助设备，其特征在于：所述的微投影控制板的输入输出控制端分别与地球仪模型和投影模块连接，所述投影模块将投影信息投影至投影幕墙上。

5.如权利要求1所述的一种基于OpenCV手势交互控制的地球仪教学辅助设备，其特征在于：所述无线网络模块在手势信息识别为“选中”状态，则无线连接以太网将所选区域地理信息投影在幕布上。

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