專利名稱：一種交互式投影系統(tǒng)及其交互式輸入方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種交互式投影系統(tǒng)及其交互式輸入方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在，隨著顯示技術(shù)的不斷發(fā)展，教學(xué)領(lǐng)域設(shè)備也有了很大的更新。 例如，采用計(jì)算機(jī)加投影儀的教室越來(lái)越多，即由計(jì)算機(jī)等運(yùn)算設(shè)備驅(qū)動(dòng) 投影輸出模塊投影相應(yīng)的圖像到投影幕上進(jìn)行顯示。多媒體課件的應(yīng)用， 降低了教師講課難度，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。多媒體授課多采用老師放 映多媒體課件的形式，老師提前制作多媒體課件，在課堂上以幻燈片的形 式進(jìn)行放映。由于教學(xué)現(xiàn)場(chǎng)情況的易變性與突發(fā)性，老師們準(zhǔn)備的課件經(jīng) 常無(wú)法涉及到所有出現(xiàn)的問(wèn)題。比如學(xué)生會(huì)臨時(shí)提出有建設(shè)性的問(wèn)題，教 師在解答的同時(shí)也希望把這個(gè)問(wèn)題或問(wèn)題的解決方案公布于眾。
在實(shí)際操作中，老師們固然可以通過(guò)鍵盤(pán)、鼠標(biāo)或其它比如手寫(xiě)輸入 板等輸入手段完成相應(yīng)的修改。但由于人長(zhǎng)期以來(lái)的書(shū)寫(xiě)習(xí)慣，更傾向于 在畫(huà)面上直接進(jìn)行書(shū)寫(xiě)批示，但是用鼠標(biāo)等輸入設(shè)備寫(xiě)的批注與用手畫(huà)的 批注差距很大。另外在解決一些問(wèn)題時(shí)，板書(shū)在對(duì)外展示時(shí)更易于閱讀。 而這些要求都是現(xiàn)有的鍵盤(pán)鼠標(biāo)所不能提供的。
顯然，現(xiàn)有的投影設(shè)備并不能完全替代黑板等傳統(tǒng)的教師直觀表達(dá)自 己思想的裝置。教師們?cè)诮鉀Q一些較復(fù)雜問(wèn)題，比如數(shù)學(xué)推導(dǎo)時(shí)，更習(xí)慣 于在黑板上寫(xiě)下推導(dǎo)過(guò)程。
但是，采用投影儀或其它投影裝置常常需要投影屏幕與之配套，而投 影屏幕會(huì)占用原有黑板的空間。這樣反而影響了教學(xué)的進(jìn)行，給教學(xué)環(huán)境 提出了嚴(yán)格的限制和要求。當(dāng)然。教師可以通過(guò)收起投影屏幕的方式，使 用投影畫(huà)面占用的黑板面積，但這又不能同時(shí)展示多媒體課件。
4而且，目前的演示軟件，如POWER POINT及WPS演示，均采用翻頁(yè)的
形式進(jìn)行演示，這與人們閱讀紙頁(yè)從一端讀到另一端的閱讀習(xí)慣有出入。
例如，演示頁(yè)的位置在屏幕上固定，教師若想將屏幕上某一位置的內(nèi)容放 在屏幕中心演示就不得不依靠新的一頁(yè)或者是使用動(dòng)畫(huà)，并且這也需要教
師將更多時(shí)間花在演示文檔制作上。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種在現(xiàn)有的投影設(shè)備的基礎(chǔ)上， 以較低成本實(shí)現(xiàn)交互式輸入的交互式投影系統(tǒng)及其交互式輸入方法。
本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的 一種交互式投影系統(tǒng)，包括投影單元；
交互信息輸入單元，用于在所述投影單元的顯示輸出上進(jìn)行信息輸
入；
交互信息單元，包括交互信息采集模塊和交互信息傳輸模塊；所述
交互信息采集模塊采集所述交互信息輸入單元的運(yùn)動(dòng)信息，并傳送到所述
交互信息傳輸模塊；
處理單元，包括視頻處理輸出模塊、視頻信號(hào)輸入模塊和交互式信 息處理模塊；所述視頻信號(hào)輸入模塊用于接收外部視頻輸入設(shè)備輸入的視 頻信號(hào)；所述交互信息處理模塊用于處理所述交互信息傳輸模塊傳送來(lái)的 交互信息；所述視頻處理輸出模塊用于綜合處理來(lái)自于所述視頻信號(hào)輸入 模塊和交互式信息處理模塊的信息，并輸出相應(yīng)的視頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述投影 單元進(jìn)行投影顯示。
通過(guò)所述交互式投影系統(tǒng)，僅針對(duì)現(xiàn)有的投影設(shè)備，即投影單元上增 加相應(yīng)的裝置，就可以實(shí)現(xiàn)用戶的交互式輸入。具體方式是用戶只要通過(guò) 交互信息輸入單元在所述投影單元的投影幕上進(jìn)行操作，包括動(dòng)作及命令 輸入等，則能在該投影幕中顯示相應(yīng)的操作，實(shí)現(xiàn)交互式輸入的功能。而 且，由于現(xiàn)在電子運(yùn)算設(shè)備的性能越來(lái)越高，由信息采集到信息處理所花 費(fèi)的時(shí)間短，因此該交互式輸入具有很好的實(shí)時(shí)性。
作為本發(fā)明交互式投影系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例，所述交互信息輸入單元具有特定的光學(xué)信息，例如發(fā)出特定的光或者具有特定的形狀、顏色等；所 述交互信息采集模塊采用光學(xué)位置傳感器，用于獲取所述交互信息輸入單 元的動(dòng)作信息，并以相應(yīng)的電信號(hào)的形式傳送到所述交互信息傳輸模塊。
顯然，所述光學(xué)位置傳感器選擇采用COMS圖像傳感器、電荷耦合器
件圖像傳感器或者位置敏感傳感器獲得相應(yīng)的位置電信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)獲取所 述交互信息輸入單元相應(yīng)的動(dòng)作信息。
為了防止物體遮擋對(duì)所述光學(xué)位置傳感器獲取所述交互信息輸入單 元相應(yīng)的動(dòng)作信息的影響，所述光學(xué)位置傳感器設(shè)置在至少兩個(gè)不同的地 方，分別獲取所述交互信息輸入單元的動(dòng)作信息，并以相應(yīng)的電信號(hào)的形 式傳送到所述交互信息傳輸模塊。當(dāng)然，也可以采用特殊的光路設(shè)計(jì)的方 式，來(lái)克服上述問(wèn)題，例如，在不同位置獲取所述交互信息輸入單元的像， 并采用光路設(shè)計(jì)使得不同的像都被所述光學(xué)位置傳感器所獲取。
為了便于用戶輸入相應(yīng)的命令，所述交互信息輸入單元包括力傳感 器和命令輸入單元；所述力傳感器用于把所述交互信息輸入單元所受到的 力轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電信號(hào)，并傳送到所述交互式信息處理模塊進(jìn)行處理；所 述命令輸入單元用于把用戶輸入的操作命令信息傳送到所述交互式信息處 理模塊進(jìn)行處理。
與之相應(yīng)的，所述交互信息輸入單元包括用于與所述交互式信息處
理模塊進(jìn)行無(wú)線式信息交換的無(wú)線信號(hào)收發(fā)裝置。當(dāng)然，本發(fā)明的所述交 互信息輸入單元也能采用有線連接的方式與所述交互式信息處理模塊進(jìn)行 信息交換。用戶可以用所述交互信息輸入單元在投影幕的畫(huà)面上直接進(jìn)行 操作，完成與鼠標(biāo)相同的功能，包括左右鍵區(qū)分、單雙擊判斷、光標(biāo)拖動(dòng) 等操作。
與上述實(shí)施例不同，當(dāng)然本發(fā)明的所述交互信息輸入單元也可以設(shè)定 為用戶的手指。但是所述光學(xué)位置傳感器仍然能夠根據(jù)用戶手指的特定的 圖像捕捉其位置信息，也就獲取了其動(dòng)作信息。本發(fā)明的交互式投影系統(tǒng) 可以在對(duì)該動(dòng)作信息進(jìn)行分析處理時(shí)，認(rèn)定特定的動(dòng)作表示用戶的特定的 命令。例如，手指在投影幕的畫(huà)面向上劃動(dòng)，表示用戶輸入對(duì)投影幕的畫(huà) 面進(jìn)行向上的移動(dòng)命令。在上述兩種實(shí)施方式中，用戶也可以用所述交互信息輸入單元在投影 幕的畫(huà)面上進(jìn)行書(shū)寫(xiě)，則畫(huà)面顯示出與其筆跡一致的顯示軌跡，該顯示軌 跡的顯示延時(shí)很小，具有實(shí)時(shí)性。甚至可以通過(guò)相應(yīng)的命令輸入，該顯示 軌跡能夠擁有不同的顏色以及不同的線條粗細(xì)。
為了便于用戶存儲(chǔ)其所輸入的交互信息，所述交互信息傳輸模塊包 括用于存儲(chǔ)由所述交互信息輸入單元產(chǎn)生的交互信息的交互式信息存儲(chǔ) 單元。這樣，交互式信息可以選擇單獨(dú)保存或者直接存儲(chǔ)在正在視頻播放 的文件中，其保存格式也可以由用戶選擇。
采用所述的交互式投影系統(tǒng)的交互式輸入方法，包括如下步驟 交互信息輸入單元在所述投影單元的顯示輸出上進(jìn)行信息輸入； 所述交互信息采集模塊采集所述交互信息輸入單元輸入的交互信息， 并傳送到所述交互信息傳輸模塊；
所述視頻信號(hào)輸入模塊接收外部視頻輸入設(shè)備輸入的視頻信號(hào)；所述 交互信息處理模塊處理所述交互信息傳輸模塊傳送來(lái)的交互信息；
A、所述視頻處理輸出模塊綜合處理來(lái)自于所述視頻信號(hào)輸入模塊和 交互式信息處理模塊的信號(hào)，并輸出相應(yīng)的視頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述投影單元進(jìn) 行投影顯示。
在實(shí)施例中具體來(lái)說(shuō)，由所述所述交互信息處理模塊進(jìn)行處理的交互 信息包括所述交互信息單元的運(yùn)動(dòng)信息，和用戶由所述交互信息輸入單
元輸入的操作命令信息。
所述操作命令信息包括，對(duì)畫(huà)面的移動(dòng)、縮放、翻頁(yè)以及存儲(chǔ)。
所述步驟A包括如下步驟
在所述視頻信號(hào)輸入模塊所輸入的視頻信號(hào)中添加顯示所述交互信
息單元的運(yùn)動(dòng)信息；
根據(jù)用戶由所述交互信息輸入單元輸入的操作命令信息對(duì)所述視頻 信號(hào)輸入模塊所輸入的視頻信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的處理。
所述操作命令信息包括對(duì)投影幕所顯示畫(huà)面進(jìn)行移動(dòng)、縮放、翻頁(yè) 和存儲(chǔ)。與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，在現(xiàn)有的投影設(shè)備的基礎(chǔ)上，以 較低成本實(shí)現(xiàn)交互式輸入。


圖1是本發(fā)明交互式投影系統(tǒng)實(shí)施例的原理框圖； 圖2是本發(fā)明交互式投影系統(tǒng)實(shí)施例的硬件框圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和較佳的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
如圖1所示，交互式投影系統(tǒng)包括投影單元200、交互信息輸入單
元400、交互信息單元300和處理單元100。
其中，交互信息輸入單元400用于在所述投影單元200的顯示輸出上 進(jìn)行信息輸入。
交互信息單元300包括交互信息采集模塊310和交互信息傳輸模塊 320。所述交互信息采集模塊310采集所述交互信息輸入單元400的運(yùn)動(dòng)信 息，并傳送到所述交互信息傳輸模塊320。
處理單元100包括視頻處理輸出模塊110、視頻信號(hào)輸入模塊130 和交互式信息處理模塊120;所述視頻信號(hào)輸入模塊130用于接收外部視 頻輸入設(shè)備輸入的視頻信號(hào)；所述交互信息處理模塊120用于處理所述交 互信息傳輸模塊320傳送來(lái)的交互信息；所述視頻處理輸出模塊110用于 綜合處理來(lái)自于所述視頻信號(hào)輸入模塊130和交互式信息處理模塊120的 信息，并輸出相應(yīng)的視頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述投影單元200進(jìn)行投影顯示。
如圖2所示，投影單元200包括投影幕210和投影輸出模塊220。所 述投影輸出模塊220由視頻處理輸出模塊110驅(qū)動(dòng)，并輸出投影畫(huà)面到所 述投影幕210。
所述交互信息輸入單元400為被用戶握持的筆形的輸入設(shè)備，包括力 傳感器和命令輸入單元。所述力傳感器用于把所述交互信息輸入單元400 所受到的力轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電信號(hào)，并傳送到所述交互式信息處理模塊120 進(jìn)行處理；所述命令輸入單元用于把用戶輸入的操作命令信息傳送到所述進(jìn)行處理。所述交互信息輸入單元400可以通過(guò) 發(fā)出特定的光，或者具有特定的顏色或形狀等方式，使自身能夠被光學(xué)位
置傳感器330辨識(shí)出來(lái)。
其中，光學(xué)位置傳感器330可以在硬件結(jié)構(gòu)上與所述投影輸出模塊220 整合在一起。
處理單元100在硬件可以采用計(jì)算機(jī)微機(jī)或者嵌入式微機(jī)等處理系 統(tǒng)。這可以通過(guò)軟件的方式在該處理單元100上建立相應(yīng)的功能。
顯然，在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，所述交互式投影系統(tǒng)可以在現(xiàn)有的投 影單元的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)交互式輸入。
作為本發(fā)明其他的實(shí)施例，投影單元與交互式信息單元300在硬件上
是相互分離的，僅僅是為交互式輸入提供一個(gè)平臺(tái)并作出相應(yīng)的顯示，而 信息的處理功能由處理單元100完成。
用戶使用所述交互信息輸入單元400在投影幕210的面畫(huà)上進(jìn)行書(shū)寫(xiě) 等操作，例如教師能夠?qū)崿F(xiàn)板書(shū)的功能。
當(dāng)然，由于處理單元100可以通過(guò)計(jì)算機(jī)硬件加軟件的方式擴(kuò)展其他 交互式功能。
例如，交互式信息模塊300獲取用戶對(duì)于投影幕210的畫(huà)面的操作， 并將這種操作的交互信息經(jīng)過(guò)初步處理后傳送給處理單元100作出處理方 案。由于引入了電腦這個(gè)平臺(tái)，本發(fā)明可以完成更多的功能，例如教師在 教學(xué)中，可以針對(duì)通過(guò)電腦放映多媒體課件進(jìn)行書(shū)寫(xiě)，并同步顯示出其筆 跡。另外除在投影畫(huà)面上實(shí)時(shí)顯示教師的筆跡外，本發(fā)明還可以對(duì)教師的 書(shū)寫(xiě)的內(nèi)容進(jìn)行保存。具體方式可以是教師在書(shū)寫(xiě)完成之后，選擇是擦 除，或?qū)⑺鶗?shū)寫(xiě)的內(nèi)容進(jìn)行保存。在保存書(shū)寫(xiě)內(nèi)容時(shí)，也可以決定是保存 筆跡，也可以是經(jīng)處理軟件識(shí)別后的文字或圖形。
以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō) 明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù) 領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若 干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1、一種交互式投影系統(tǒng)，包括投影單元(200)；其特征在于，還包括交互信息輸入單元(400)，用于在所述投影單元(200)的顯示輸出上進(jìn)行信息輸入；交互信息單元(300)，包括交互信息采集模塊(310)和交互信息傳輸模塊(320)；所述交互信息采集模塊(310)采集所述交互信息輸入單元(400)的運(yùn)動(dòng)信息，并傳送到所述交互信息傳輸模塊(320)；以及處理單元(100)，包括視頻處理輸出模塊(110)、視頻信號(hào)輸入模塊(130)和交互式信息處理模塊(120)；所述視頻信號(hào)輸入模塊(130)用于接收外部視頻輸入設(shè)備輸入的視頻信號(hào)；所述交互信息處理模塊(120)用于處理所述交互信息傳輸模塊(320)傳送來(lái)的交互信息；所述視頻處理輸出模塊(110)用于綜合處理來(lái)自于所述視頻信號(hào)輸入模塊(130)和交互式信息處理模塊(120)的信息，并輸出相應(yīng)的視頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述投影單元(200)進(jìn)行投影顯示。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的交互式投影系統(tǒng)，其特征在于，所述交互 信息輸入單元(400)具有特定的光學(xué)信息；所述交互信息采集模塊(310) 采用光學(xué)位置傳感器(330)，用于獲取所述交互信息輸入單元(400)的動(dòng) 作信息，并以相應(yīng)的電信號(hào)的形式傳送到所述交互信息傳輸模塊(320)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的交互式投影系統(tǒng)，其特征在于，所述光學(xué) 位置傳感器(330)設(shè)置在至少兩個(gè)不同的地方，分別獲取所述交互信息輸 入單元(400)的動(dòng)作信息，并以相應(yīng)的電信號(hào)的形式傳送到所述交互信息 傳輸模塊(320)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的交互式投影系統(tǒng)，其特征在于，所述交互 信息輸入單元(400)包括力傳感器和命令輸入單元；所述力傳感器用于 把所述交互信息輸入單元(400)所受到的力轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電信號(hào)，并傳送 到所述交互式信息處理模塊(120)進(jìn)行處理；所述命令輸入單元用于把用 戶輸入的操作命令信息傳送到所述交互式信息處理模塊(120)進(jìn)行處理。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的交互式投影系統(tǒng)，其特征在于，所述交互信息輸入單元(400)包括用于與所述交互式信息處理模塊(120)進(jìn)行 無(wú)線式信息交換的無(wú)線信號(hào)收發(fā)裝置。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的交互式投影系統(tǒng)，其特征在于，所述交互信息傳輸模塊(320)包括用于存儲(chǔ)由所述交互信息輸入單元(400)產(chǎn)生的交互信息的交互式信息存儲(chǔ)單元。
7、 采用如權(quán)利要求1至6中任一權(quán)利要求所述的交互式投影系統(tǒng)的 交互式輸入方法，其特征在于，包括如下步驟交互信息輸入單元(400)在所述投影單元(200)的顯示輸出上進(jìn)行 信息輸入；所述交互信息采集模塊(310)采集所述交互信息輸入單元(400)輸 入的交互信息，并傳送到所述交互信息傳輸模塊(320);所述視頻信號(hào)輸入模塊(130)接收外部視頻輸入設(shè)備輸入的視頻信 號(hào)；所述交互信息處理模塊(120)處理所述交互信息傳輸模塊(320)傳 送來(lái)的交互信息；A、所述視頻處理輸出模塊(110)綜合處理來(lái)自于所述視頻信號(hào)輸入 模塊(130)和交互式信息處理模塊(120)的信號(hào)，并輸出相應(yīng)的視頻信 號(hào)驅(qū)動(dòng)所述投影單元(200)進(jìn)行投影顯示。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的交互式輸入方法，其特征在于，由所述交 互信息處理模塊(120)進(jìn)行處理的交互信息包括所述交互信息單元(300) 的運(yùn)動(dòng)信息，和用戶由所述交互信息輸入單元(400)輸入的操作命令信息。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的交互式輸入方法，其特征在于，所述步驟A 包括如下步驟在所述視頻信號(hào)輸入模塊(130)所輸入的視頻信號(hào)中添加顯示所述 交互信息單元(300)的運(yùn)動(dòng)信息；根據(jù)用戶由所述交互信息輸入單元(400)輸入的操作命令信息對(duì)所 述視頻信號(hào)輸入模塊(130)所輸入的視頻信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的處理。
10、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的交互式輸入方法，其特征在于，所述操作 命令信息包括對(duì)投影幕(210)所顯示畫(huà)面進(jìn)行移動(dòng)、縮放、翻頁(yè)和存儲(chǔ)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種交互式投影系統(tǒng)及其交互式輸入方法，交互式投影系統(tǒng)包括投影單元；交互信息輸入單元，用于在所述投影單元的顯示輸出上進(jìn)行信息輸入；包括交互信息采集模塊和交互信息傳輸模塊的交互信息單元；以及包括視頻處理輸出模塊、視頻信號(hào)輸入模塊和交互式信息處理模塊的處理單元；所述視頻信號(hào)輸入模塊用于接收外部視頻輸入設(shè)備輸入的視頻信號(hào)；所述交互信息處理模塊用于處理所述交互信息傳輸模塊傳送來(lái)的交互信息；所述視頻處理輸出模塊用于綜合處理來(lái)自于所述視頻信號(hào)輸入模塊和交互式信息處理模塊的信息，并輸出相應(yīng)的視頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述投影單元進(jìn)行投影顯示。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)為在現(xiàn)有的投影設(shè)備的基礎(chǔ)上，以較低成本實(shí)現(xiàn)交互式輸入。
文檔編號(hào)G03B21/00GK101493636SQ200810241388
公開(kāi)日2009年7月29日 申請(qǐng)日期2008年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月22日
發(fā)明者劉敏霞, 倩 周, 松 張, 林喜榮, 毛樂(lè)山, 程雪岷, 郭華林, 郭洪峰, 馬建設(shè) 申請(qǐng)人:清華大學(xué)深圳研究生院