本發(fā)明涉及一種智能教學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于手勢(shì)的交互式教學(xué)方法及交互系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，在很多教學(xué)系統(tǒng)中，雖然多媒體已得到廣泛應(yīng)用，但多數(shù)教室仍然是教師在講臺(tái)通過音視頻等方式授課，學(xué)生在座位上聽的灌輸學(xué)習(xí)模式，其技術(shù)手段和教學(xué)系統(tǒng)仍然缺乏老師與學(xué)生的教學(xué)互動(dòng)有效途徑，即課堂上缺乏師生信息的實(shí)時(shí)互動(dòng)交流。隨著WiFi技術(shù)的發(fā)展和普及，在同一WiFi網(wǎng)絡(luò)中的傳輸速度和響應(yīng)速度可以滿足互動(dòng)的實(shí)時(shí)性要求，為增強(qiáng)課堂上的實(shí)時(shí)互動(dòng)效果，出現(xiàn)了基于WiFi的教學(xué)系統(tǒng)，如CN 104933916 A公布了一種互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)，包括通過教師移動(dòng)終端、學(xué)生終端、計(jì)算機(jī)、投影儀，學(xué)生終端可通過紅外信號(hào)與教師移動(dòng)終端連接，教師移動(dòng)終端通過WiFi與計(jì)算機(jī)連接，計(jì)算機(jī)再與投影儀連接。該技術(shù)方案能夠?qū)崿F(xiàn)教師與學(xué)生之間的多媒體互動(dòng)，同時(shí)還能實(shí)時(shí)的在投影儀上顯示出來，實(shí)現(xiàn)了高效率教學(xué)。但該技術(shù)方案需要學(xué)生購買和攜帶采用光學(xué)識(shí)別技術(shù)的點(diǎn)讀筆、點(diǎn)讀板套件的學(xué)生終端，增加學(xué)生開支，此外該系統(tǒng)學(xué)生端需要在特定區(qū)域進(jìn)行點(diǎn)按按鈕來執(zhí)行相應(yīng)指令，若特定區(qū)域的觸摸感應(yīng)器出現(xiàn)問題則無法執(zhí)行該指令，因此使用不方便。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，特別創(chuàng)新地提出了一種基于手勢(shì)的交互式教學(xué)系統(tǒng)及交互方法。

為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種交互式教學(xué)系統(tǒng)方法，學(xué)生在智能終端客戶端輸入手勢(shì)，建立手勢(shì)模板庫；通過輸入手勢(shì)與教師機(jī)進(jìn)行互動(dòng)，所述手勢(shì)包括“上傳”、“截取”、“下載”、“清除”、“提問”；所述建立手勢(shì)模板庫包括如下步驟：

S1，手勢(shì)采集模塊對(duì)學(xué)生在智能終端輸入的手勢(shì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加速度采集，即利用智能終端設(shè)備自身的加速度傳感器，通過自然方式握持智能終端來采集手勢(shì)的整體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)；

S2，利用手勢(shì)采集模塊對(duì)所述手勢(shì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，得到去噪后的手勢(shì)樣本數(shù)據(jù)以及手勢(shì)的起點(diǎn)和終點(diǎn)；

S3，利用手勢(shì)采集模塊對(duì)所述手勢(shì)數(shù)據(jù)進(jìn)行特征值提取，得到手勢(shì)樣本模板；

S4，手勢(shì)采集模塊建立手勢(shì)樣本模板，即通過設(shè)定手勢(shì)功能統(tǒng)一存儲(chǔ)手勢(shì)樣本模板，利用手勢(shì)采集模塊存儲(chǔ)手勢(shì)樣本模板，并存入手勢(shì)庫中，用于匹配相應(yīng)手勢(shì)功能；

S5，手勢(shì)采集模塊對(duì)手勢(shì)模板進(jìn)行自適應(yīng)處理；所屬自適應(yīng)處理步驟包括：首先通過手勢(shì)采集模塊計(jì)算出手勢(shì)樣本模板并同手勢(shì)庫中所有手勢(shì)樣本模板進(jìn)行計(jì)算，然后匹配最相近的手勢(shì)樣本；

S6，學(xué)生對(duì)所述錄入手勢(shì)模板中各手勢(shì)進(jìn)行自定義命名，對(duì)應(yīng)模板中預(yù)置的手勢(shì)功能，所述預(yù)置的手勢(shì)功能包括“上傳”、“截取”、“下載”、“清除”、“提問”；所述互助式教學(xué)方法包括如下步驟：

S7，教師機(jī)播放教學(xué)內(nèi)容并將播放內(nèi)容傳輸至服務(wù)器，所述服務(wù)器將播放內(nèi)容傳輸至學(xué)生的智能終端；

S8，學(xué)生通過投影屏幕得到老師播放的實(shí)時(shí)的教學(xué)信息；

S9，學(xué)生通過所述智能終端與老師機(jī)進(jìn)行交流時(shí)，進(jìn)行手勢(shì)操作，智能終端手勢(shì)采集模塊對(duì)錄入手勢(shì)的加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行采集；

S10，手勢(shì)識(shí)別解析模塊將學(xué)生輸入的手勢(shì)與樣本手勢(shì)進(jìn)行匹配，當(dāng)匹配成功時(shí)，將手勢(shì)解析成指令并發(fā)送至服務(wù)器，服務(wù)器發(fā)送給教師機(jī)，教師機(jī)根據(jù)指令做出響應(yīng)和學(xué)生互動(dòng)；所述互動(dòng)包括如下步驟之一或者組合：

“上傳”：學(xué)生在所述智能終端上輸入“上傳”手勢(shì)，由手勢(shì)采集模塊采集，并傳遞給手勢(shì)識(shí)別和解析模塊，將所述手勢(shì)與預(yù)定義的手勢(shì)進(jìn)行匹配，匹配成功后，將儲(chǔ)存在智能終端中的作業(yè)傳輸至教師機(jī)的教師客戶端，顯示在教師為其分配的顯示區(qū)域，并通過投影儀投射到屏幕上；

“截取”：學(xué)生在所述智能終端上輸入“截取”手勢(shì)，由手勢(shì)采集模塊采集，并傳遞給手勢(shì)識(shí)別解析模塊，將所述手勢(shì)與預(yù)定義的手勢(shì)進(jìn)行匹配，匹配成功后，截取智能終端當(dāng)前顯示內(nèi)容并以圖片方式保存在智能終端中；

“下載”：學(xué)生在所述智能終端上輸入“下載”手勢(shì)，由手勢(shì)采集模塊采集，并傳遞給手勢(shì)識(shí)別解析模塊，手勢(shì)識(shí)別解析模塊將采集的手勢(shì)與預(yù)定義的手勢(shì)進(jìn)行匹配，匹配成功后，截取教師機(jī)當(dāng)前播放的教案下載并保存到智能終端中；

“搶答”：采用如下兩種方法之一：

(一)、學(xué)生用紙質(zhì)工具完成練習(xí)后，學(xué)生在所述智能終端上輸入“截取”手勢(shì)，由手勢(shì)采集模塊采集，并傳遞給手勢(shì)識(shí)別解析模塊，手勢(shì)識(shí)別解析模塊將采集的手勢(shì)與預(yù)定義的手勢(shì)進(jìn)行匹配，匹配成功后傳輸給教師機(jī)，通過“搶答”手勢(shì)在教師機(jī)獲取分享空間；

(二)、學(xué)生使用智能終端對(duì)解題過程進(jìn)行拍照，然后選定要上傳的相應(yīng)的圖片進(jìn)行上傳，利用預(yù)定義的“上傳”手勢(shì)進(jìn)行上傳操作，使用“清除”手勢(shì)進(jìn)行清除操作并重新上傳；

“清除”：學(xué)生在所述智能終端客戶端輸入“清除”手勢(shì)，由手勢(shì)采集模塊采集，并傳遞給手勢(shì)識(shí)別解析模塊，將所述手勢(shì)與預(yù)定義的手勢(shì)進(jìn)行匹配，匹配成功后，解析模塊將手勢(shì)解析為指令并傳輸至教師機(jī)，將教師機(jī)為其分配顯示空間內(nèi)的文件刪除。

“提問”：學(xué)生在所述智能終端客戶端輸入“提問”手勢(shì)，由手勢(shì)采集模塊采集，并傳遞給手勢(shì)識(shí)別和解析模塊，將所述手勢(shì)與預(yù)定義的手勢(shì)進(jìn)行匹配，匹配成功后，所述手勢(shì)識(shí)別和解析模塊將手勢(shì)解析為指令并傳輸至教師機(jī)，老師同意后，學(xué)生的問題將顯示在教師為其分配的顯示區(qū)域，并通過投影儀投射到屏幕上。

學(xué)生通過自定義手勢(shì)建立模板并通過手勢(shì)與教師之間進(jìn)行互動(dòng)，增加了課堂的活躍度和教學(xué)環(huán)節(jié)的參與度，同時(shí)手勢(shì)操作簡(jiǎn)單方便，智能終端易于攜帶。

所述步驟S2，用戶對(duì)所采集的手勢(shì)進(jìn)行預(yù)處理的具體步驟為：

S21，將智能終端的加速度傳感器采集到的數(shù)據(jù)流進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成為標(biāo)準(zhǔn)的樣本手勢(shì)數(shù)據(jù)，通過智能終端的加速度傳感器采集到樣本手勢(shì)從開始到結(jié)束過程中每個(gè)時(shí)刻在三維空間中3個(gè)方向的加速度，將這些數(shù)據(jù)保存為一個(gè)nx3矩陣A，3列分別表示X軸、Y軸、Z軸的加速度采樣數(shù)據(jù)，其中{a_xi，a_yi，a_zi}值對(duì)應(yīng)第i個(gè)采樣的時(shí)間點(diǎn)的三軸加速度的值；該加速度數(shù)據(jù)的矩陣形式A為

用A[a～b]表示從第a個(gè)采樣點(diǎn)到第b個(gè)采樣點(diǎn)的所有序列值，共b-a+1個(gè)矩陣；

S22，進(jìn)一步處理標(biāo)準(zhǔn)的樣本手勢(shì)數(shù)據(jù)，通過均值濾波的方法對(duì)加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行平穩(wěn)降噪處理，其表達(dá)式為

a[i]′代表當(dāng)前i時(shí)刻的加速度通過均值濾波得到的加速度，即通過把連續(xù)的n個(gè)加速度，包括當(dāng)前i時(shí)刻及它之前n-1時(shí)刻的加速度之和的平均值來代替表示當(dāng)前加速度，數(shù)據(jù)包括X軸、Y軸、Z軸的加速度值。由表達(dá)式計(jì)算得到a[i]′，由a[i]′組成新的加速度序列數(shù)據(jù)A′，同時(shí)獲取手勢(shì)位移的起點(diǎn)i_start和終點(diǎn)i_end，生成一個(gè)完整的加速度序列數(shù)據(jù)，，加速度序列為A′[i_start，i_end]。

采用均值濾波方法對(duì)采集的手勢(shì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，減少了噪聲數(shù)據(jù)，平滑圖像，增加圖像的連續(xù)性，且算法快速簡(jiǎn)單。

手勢(shì)采集模塊進(jìn)行特征值提取，所述特征值包括手勢(shì)的位移量和旋轉(zhuǎn)角度，所述提取步驟包括：

通過計(jì)算手勢(shì)加速度的位移量，從加速度序列數(shù)據(jù)得到加速度時(shí)間序列，即手勢(shì)樣本模板，其表達(dá)式為

首先f(a_i)代表將矩陣A三軸加速度數(shù)據(jù)，a_ix代表對(duì)應(yīng)第i個(gè)采樣的時(shí)間點(diǎn)的x軸加速度的值，a_iy代表對(duì)應(yīng)第i個(gè)采樣的時(shí)間點(diǎn)的y軸加速度的值，a_iz代表對(duì)應(yīng)第i個(gè)采樣的時(shí)間點(diǎn)的z軸加速度的值，通過f(a_i)將矩陣A合成到一個(gè)序列中，其中min{f(a_i)}和max{f(a_i)}分別代表f(a_i)計(jì)算序列中的最小值和最大值，g(A)對(duì)序列進(jìn)行分割得到有效手勢(shì)動(dòng)作對(duì)應(yīng)的時(shí)間序列，g(a_i)為所述序列中的第i個(gè)元素。

該方法結(jié)合提取手勢(shì)的位移量和旋轉(zhuǎn)角度作為特征值，有利于提高提取動(dòng)態(tài)手勢(shì)的準(zhǔn)確性。

在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式中，所述步驟S10中所述學(xué)生智能終端的手勢(shì)識(shí)別解析模塊將各種手勢(shì)動(dòng)態(tài)地規(guī)整到一個(gè)固定的時(shí)間長(zhǎng)度，算法中計(jì)算手勢(shì)之間的距離公式：

D(i，j)＝distance(i，j)+min{D(i-1，j-1)，D(i-1，j)，D(i，j-1)}

其中D為代價(jià)矩陣，D(i，j)表示長(zhǎng)度分別為i和j的兩個(gè)時(shí)間序列之間的歸整路徑距離，distance(i，j)為i與j時(shí)間序列之間的距離(或誤差距離)；

從所述智能終端加速度傳感器的數(shù)據(jù)流中找出樣本手勢(shì)，之后計(jì)算采集的手勢(shì)與手勢(shì)庫的所有手勢(shì)之間的距離，然后找一個(gè)距離最近的手勢(shì)庫中的手勢(shì)來進(jìn)行確認(rèn)，當(dāng)采集的手勢(shì)小于手勢(shì)庫中的手勢(shì)界限時(shí)，采集的手勢(shì)會(huì)被識(shí)別，并根據(jù)所識(shí)別手勢(shì)代表的功能解析發(fā)送指令到服務(wù)器的通訊模塊。

該方法消除了采集手勢(shì)時(shí)時(shí)間長(zhǎng)度的不一致性，通過DTW方法原理有效的計(jì)算兩個(gè)時(shí)間序列之間的距離，準(zhǔn)確的識(shí)別出與錄入手勢(shì)相匹配的模板。

在本發(fā)明的另一種優(yōu)選實(shí)施方式中，服務(wù)器在顯示新內(nèi)容時(shí)向?qū)W生客戶端發(fā)送更新訊號(hào)。使學(xué)生得到最新的教學(xué)更新內(nèi)容提醒，進(jìn)行及時(shí)更新。

在本發(fā)明的另一種優(yōu)選實(shí)施方式中，允許同時(shí)讓一個(gè)以上學(xué)生以手勢(shì)上傳文件，教師機(jī)有多個(gè)分享空間，教師機(jī)在接收多名學(xué)生的上傳請(qǐng)求后將分派空間的指令發(fā)送給教師機(jī)的顯示模組，分派分享空間并對(duì)已分派的空間進(jìn)行控制，教師機(jī)可以對(duì)學(xué)生當(dāng)前的分配空間進(jìn)行清除操作和禁用操作。

讓一個(gè)以上學(xué)生共同上傳文件，教師機(jī)對(duì)所述文件同時(shí)進(jìn)行管理，讓更多的學(xué)生同時(shí)參與到教學(xué)互助活動(dòng)中，提高了教學(xué)效率。

為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)方面，一種交互式教學(xué)系統(tǒng)，包括學(xué)生智能終端、服務(wù)器、教師機(jī)、投影儀和屏幕，所述教師機(jī)和/或服務(wù)器與投影儀相連接，教師機(jī)、學(xué)生智能終端均與服務(wù)器連接實(shí)現(xiàn)通信；其特征在于：

所述交互式教學(xué)系統(tǒng)利用權(quán)利要求1-7之一所述的方法運(yùn)行；

所述學(xué)生智能終端包括：手勢(shì)采集模塊、手勢(shì)識(shí)別解析模塊所述手勢(shì)采集模塊包括加速度感應(yīng)器，所述手勢(shì)采集模塊采集手勢(shì)信息并傳輸至手勢(shì)識(shí)別解析模塊，所述手勢(shì)識(shí)別解析模塊進(jìn)行識(shí)別解析將結(jié)果傳輸至服務(wù)器通訊模塊；

所述服務(wù)器包括通訊模塊，所述通訊模塊用于服務(wù)器與學(xué)生智能終端和教師機(jī)之間的通訊數(shù)據(jù)和操作指令的傳輸；所述教師機(jī)包括教學(xué)互動(dòng)模塊和顯示模組，所述教學(xué)互動(dòng)模塊通過服務(wù)器通訊模塊與學(xué)生智能終端進(jìn)行雙向交互，即經(jīng)服務(wù)器通訊模塊向指定數(shù)量學(xué)生智能終端同時(shí)發(fā)送和接收指令或信息，或根據(jù)服務(wù)器傳遞的指令或信息作出響應(yīng)；所述顯示模組為可分為一個(gè)以上顯示區(qū)域的顯示屏幕，當(dāng)所述請(qǐng)求包括“上傳”、“搶答”、“提問”時(shí)，教學(xué)過程互動(dòng)模塊接收到服務(wù)器端的操作指令后，為所述請(qǐng)求分配相應(yīng)的顯示區(qū)域；

當(dāng)手勢(shì)進(jìn)行預(yù)定義時(shí)，所述手勢(shì)識(shí)別模塊在手勢(shì)第一次錄入時(shí)候通過終端加速感測(cè)器將所述手勢(shì)作為手勢(shì)模板儲(chǔ)存；當(dāng)學(xué)生在客戶端通過手勢(shì)與教師機(jī)進(jìn)行交互時(shí)，手勢(shì)采集模塊采集手勢(shì)并傳輸至手勢(shì)識(shí)別解析模塊，所述手勢(shì)識(shí)別解析模塊將采集到的手勢(shì)與手勢(shì)模板進(jìn)行匹配，通過后發(fā)出操作指令，經(jīng)WiFi網(wǎng)絡(luò)傳輸至服務(wù)器端通訊模塊；服務(wù)器端的通訊模塊將所述操作指令轉(zhuǎn)發(fā)至教師機(jī)的教學(xué)過程互動(dòng)模塊，所述教師機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的操作后，由教學(xué)過程互動(dòng)模塊發(fā)出指令或者信息經(jīng)服務(wù)器通訊模塊和WiFi網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至學(xué)生智能終端完成指令或信息交互。

所述教師機(jī)客戶端包括一個(gè)搶答界面，所述搶答界面包括一個(gè)“開始搶答”按鈕，點(diǎn)擊進(jìn)入搶答界面后，老師未點(diǎn)擊“開始搶答”按鈕，學(xué)生在智能終端客戶端做“搶答”手勢(shì)將解答內(nèi)容傳輸至教師機(jī)客戶端將被客戶端教學(xué)互動(dòng)模塊直接拒絕；老師點(diǎn)擊“開始搶答”按鈕后，學(xué)生學(xué)生在智能終端客戶端做“搶答”手勢(shì)，經(jīng)手勢(shì)識(shí)別和解析模塊匹配成功后將解答文件傳輸至教師機(jī)客戶端，教師機(jī)客戶端接收到文件后，顯示模組為學(xué)生分配分享空間，將其提交的作業(yè)顯示在分享空間中，并通過與教師機(jī)相連的投影儀投射到屏幕上。在搶答過程中，學(xué)生重新提交作業(yè)時(shí)，先在智能終端用“清除”手勢(shì)刪除該終端上一次上傳的文件再使用“上傳”手勢(shì)重新上傳。

所述“上傳”和“搶答”手勢(shì)所提交的文件包括在紙質(zhì)材料上寫好，經(jīng)拍照后以圖片格式保存在智能終端的文件和通過“截屏”手勢(shì)獲取的圖片。所述手勢(shì)采集模塊為智能終端上的按鈕觸發(fā)。教師通過教師機(jī)選擇播放的內(nèi)容，包括PPT格式。所述教師機(jī)終端允許同時(shí)讓一個(gè)以上學(xué)生以手勢(shì)上傳圖片，教師機(jī)屏幕有大于一個(gè)分享空間，教師機(jī)客戶端在接受多名學(xué)生的上傳請(qǐng)求后將分派空間的指令發(fā)送給教師機(jī)的顯示模組，分派分享空間并對(duì)已分派的空間進(jìn)行控制，教師機(jī)可以對(duì)學(xué)生當(dāng)前分配的顯示空間進(jìn)行清除操作和禁用操作。

本發(fā)明效果：該系統(tǒng)利用了學(xué)生日常生活中常用的智能終端，包括智能手機(jī)、平板電腦，安裝客戶端即可使用，省去了額外購買專屬終端設(shè)備的開銷，節(jié)約了成本，方便攜帶；利用手勢(shì)識(shí)別技術(shù)通過WiFi路由器傳輸，和服務(wù)器以及教師機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)互動(dòng)，操作簡(jiǎn)單方便且個(gè)性化，提高了教學(xué)效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提供的基于WiFi的手勢(shì)交互式教學(xué)系統(tǒng)示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明的手勢(shì)控制系統(tǒng)處理流程圖；

圖3為本發(fā)明提供的基于WiFi的手勢(shì)交互式教學(xué)系統(tǒng)模塊示意圖；

圖4為本發(fā)明提供的搶答環(huán)節(jié)流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，所述是對(duì)本發(fā)明的解釋而不是限定。

實(shí)施例一參見圖1、圖2，包括WiFi路由器、學(xué)生智能終端、路由器、服務(wù)器、教師機(jī)、投影儀、屏幕、Internet網(wǎng)絡(luò)；所述教師機(jī)中安裝有教師客戶端，所述學(xué)生智能終端上安裝有學(xué)生客戶端，教師機(jī)和學(xué)生智能終端采用Wifi路由器相互通信連接，教師機(jī)和投影儀相連接，教師機(jī)和學(xué)生智能終端通過WiFi路由器連接Internet網(wǎng)絡(luò)，與數(shù)據(jù)庫和服務(wù)器進(jìn)行連接通信；教師上課階段使用教師客戶端，學(xué)生的上課使用學(xué)生客戶端。

參見圖1、圖2結(jié)合圖3，學(xué)生登錄學(xué)生客戶端后，第一次使用時(shí)，首先需要錄入手勢(shì)模板，由智能終端上的按鈕觸發(fā)智能終端自身的加速度傳感器的開始和結(jié)束，按下按鈕表示執(zhí)行一個(gè)手勢(shì)動(dòng)作，釋放按鈕表示一個(gè)動(dòng)作結(jié)束，手勢(shì)數(shù)據(jù)由手勢(shì)采集模塊對(duì)學(xué)生在智能終端輸入的手勢(shì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加速度采集，即利用智能終端設(shè)備自身的加速傳感器，通過自然方式握持智能終端來采集手勢(shì)的整體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。

然后利用手勢(shì)采集模塊對(duì)所述手勢(shì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，具體步驟為：將智能終端的加速度傳感器采集到的數(shù)據(jù)流進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成為標(biāo)準(zhǔn)的樣本手勢(shì)數(shù)據(jù)，并進(jìn)一步處理標(biāo)準(zhǔn)的樣本手勢(shì)數(shù)據(jù)，通過均值濾波的方法對(duì)加速度數(shù)據(jù)流進(jìn)行平穩(wěn)降噪處理，數(shù)據(jù)包括X軸、Y軸、Z軸的加速度值，并進(jìn)一步壓縮原加速度序列數(shù)據(jù)，獲取手勢(shì)位移的起點(diǎn)和終點(diǎn)，重新生成一個(gè)新的加速度序列數(shù)據(jù)；得到去噪后的手勢(shì)樣本數(shù)據(jù)以及手勢(shì)的起點(diǎn)和終點(diǎn)。

接下來利用手勢(shì)采集模塊對(duì)所述手勢(shì)數(shù)據(jù)進(jìn)行特征值提取，特征值包括手勢(shì)的位移量和旋轉(zhuǎn)角度，首先計(jì)算手勢(shì)的位移量，然后根據(jù)從加速度序列數(shù)據(jù)得到手勢(shì)位置偏移值序列，得到最終的手勢(shì)樣本模板。

以此方式利用手勢(shì)采集模塊建立多個(gè)手勢(shì)樣本模板，從而建立手勢(shì)樣本模板庫，即通過設(shè)定手勢(shì)功能統(tǒng)一存儲(chǔ)手勢(shì)樣本模板，利用手勢(shì)采集模塊存儲(chǔ)手勢(shì)樣本模板，并存入手勢(shì)庫中，用于匹配相應(yīng)手勢(shì)功能。

然后利用手勢(shì)采集模塊對(duì)手勢(shì)模板進(jìn)行自適應(yīng)處理，即通過手勢(shì)采集模塊計(jì)算出手勢(shì)樣本模板并同手勢(shì)庫中所有手勢(shì)樣本模板進(jìn)行計(jì)算，匹配最相近的手勢(shì)樣本。

用戶需要定義兩次以確定第一次定義是否正確，確認(rèn)后，學(xué)生對(duì)所述錄入手勢(shì)模板中的各手勢(shì)進(jìn)行自定義命名，并有模板中預(yù)置的手勢(shì)功能一一對(duì)應(yīng)，所述預(yù)置的手勢(shì)功能包括“上傳”、“截取”、“下載”、“清除”、“提問”、“搶答”。

所述的教師機(jī)上播放老師事先準(zhǔn)備的PPT格式的教案，通過與教師機(jī)相連的投影儀投放到大屏幕，教師機(jī)和學(xué)生智能終端通過WiFi網(wǎng)絡(luò)及服務(wù)器相連，服務(wù)器通過無線多播技術(shù)發(fā)送教師機(jī)播放的內(nèi)容實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)傳輸，并且在更新發(fā)送教師機(jī)播放的內(nèi)容時(shí)使用了兩種方式，即通過多播數(shù)據(jù)的特性獲取更新內(nèi)容和通過服務(wù)器在顯示新內(nèi)容時(shí)發(fā)送更新訊號(hào)，提供了雙重保障，學(xué)生在學(xué)生客戶端采用“下載”手勢(shì)，由手勢(shì)采集模塊采集，手勢(shì)識(shí)別解析模塊從感測(cè)器的數(shù)據(jù)流中找出樣本手勢(shì)之后用動(dòng)態(tài)規(guī)則算法計(jì)算手勢(shì)之間的距離，即將各種手勢(shì)動(dòng)態(tài)地規(guī)整到一個(gè)固定的時(shí)間長(zhǎng)度，算法中計(jì)算手勢(shì)之間的距離公式：

D(i,j)＝distance(i,j)+min{D(i-1,j-1),D(i-1,j),D(i,j-1)}

其中D為代價(jià)矩陣，D(i,j)表示長(zhǎng)度分別為i和j的兩個(gè)時(shí)間序列之間的歸整路徑距離，distance(i,j)為i與j時(shí)間序列之間的距離(或誤差距離)；

從所述智能終端加速度傳感器的數(shù)據(jù)流中找出樣本手勢(shì)，之后計(jì)算采集的手勢(shì)與手勢(shì)庫的所有手勢(shì)之間的距離，然后找一個(gè)距離最近的手勢(shì)庫中的手勢(shì)來進(jìn)行確認(rèn)，當(dāng)采集的“下載”手勢(shì)小于手勢(shì)庫中的手勢(shì)界限時(shí)，該手勢(shì)會(huì)被識(shí)別為“下載”，并根據(jù)所識(shí)別手勢(shì)代表的功能解析發(fā)送指令到服務(wù)器的通訊模塊。手勢(shì)識(shí)別和解析系統(tǒng)識(shí)別手勢(shì)后根據(jù)相應(yīng)的操作功能解析發(fā)送指令到服務(wù)器端通訊模塊，通訊模塊進(jìn)行傳輸學(xué)生智能終端、服務(wù)器和教師機(jī)之間的通訊數(shù)據(jù)，所述傳輸方式為雙向傳輸，即學(xué)生智能終端中包括手勢(shì)定義、識(shí)別和管理，教學(xué)過程互動(dòng)功能的應(yīng)用軟件通過與服務(wù)器的消息接收和發(fā)送同教師機(jī)進(jìn)行操作指令的傳輸,服務(wù)器對(duì)教師機(jī)控制播放的內(nèi)容進(jìn)行無線多播，學(xué)生通過智能終端中的手勢(shì)傳遞操作向服務(wù)器發(fā)送指令對(duì)教師機(jī)內(nèi)容進(jìn)行實(shí)時(shí)獲?。煌ㄓ嵞K將“下載”指令發(fā)送至教師機(jī)教學(xué)互動(dòng)模塊，教師機(jī)的教學(xué)互動(dòng)模塊接收后轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的“下載”操作，實(shí)時(shí)將教師機(jī)上的教案通過服務(wù)器通訊模塊傳輸至學(xué)生智能終端，完成下載操作。

學(xué)生要提問時(shí)，在終端的學(xué)生客戶端做“截取”的手勢(shì)，由手勢(shì)采集模塊采集，手勢(shì)識(shí)別解析模塊從感測(cè)器的數(shù)據(jù)流中找出樣本手勢(shì)之后用動(dòng)態(tài)規(guī)則算法計(jì)算手勢(shì)之間的距離，然后找一個(gè)距離最近的手勢(shì)庫中的手勢(shì)來進(jìn)行確認(rèn)，當(dāng)采集的“截取”手勢(shì)小于手勢(shì)庫中的手勢(shì)界限時(shí)，該手勢(shì)會(huì)被識(shí)別為“截取”，并根據(jù)所識(shí)別手勢(shì)代表的功能解析發(fā)送指令到服務(wù)器的通訊模塊，通訊模塊傳輸指令并與教師機(jī)教學(xué)過程互動(dòng)模塊雙向信息交互，即學(xué)生通過智能終端手勢(shì)識(shí)別解析模塊發(fā)送手勢(shì)傳遞“截取”指令，服務(wù)器通訊模塊傳輸該“截取”指令至教師機(jī)，教師機(jī)接收到信息后，有教學(xué)過程互動(dòng)模塊將當(dāng)前教師機(jī)或屏幕上的數(shù)據(jù)經(jīng)過服務(wù)器傳輸至學(xué)生智能終端，并以圖片方式保存到智能終端中。然后學(xué)生使用“提問”手勢(shì)，請(qǐng)求老師解答。手勢(shì)識(shí)別解析模塊確認(rèn)后發(fā)送“提問”指令到服務(wù)器端通訊模塊，服務(wù)器通知老師機(jī)客戶端，老師機(jī)客戶端接收到“提問”請(qǐng)求并發(fā)送同意消息接受“提問”請(qǐng)求，通過WiFi和服務(wù)器通訊模塊傳遞至學(xué)生智能終端手勢(shì)識(shí)別解析模塊，同時(shí)教學(xué)過程互動(dòng)模塊為提問的學(xué)生在教師機(jī)屏幕上分配顯示空間，將學(xué)生智能終端當(dāng)前顯示的問題同步到教師機(jī)屏幕上，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)解答。

實(shí)施例二為基于實(shí)施例一實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上的一優(yōu)選方案。參見圖4，所述學(xué)生客戶端的手勢(shì)庫里還有“搶答”手勢(shì)，所述老師機(jī)客戶端教學(xué)互動(dòng)模塊中有相應(yīng)的“搶答”模塊，教師客戶端包含搶答界面，所述搶答界面包含一個(gè)“開始搶答”選項(xiàng)，老師在課堂上布置隨堂練習(xí)，進(jìn)入搶答界面，在點(diǎn)擊“開始搶答”選項(xiàng)前，學(xué)生在客戶端用“搶答”手勢(shì)將會(huì)被教師客戶端教學(xué)互動(dòng)模塊拒絕；當(dāng)老師點(diǎn)擊“開始搶答”后，學(xué)生在智能終端或者紙質(zhì)材料上完成作業(yè)，通過學(xué)生客戶端做出“搶答”手勢(shì)，被手勢(shì)識(shí)別解析模塊與手勢(shì)模板里的“搶答”模板匹配成功后，學(xué)生客戶端的手勢(shì)識(shí)別解析模塊發(fā)送指令到服務(wù)器通訊模塊，服務(wù)器通訊模塊傳輸“搶答”指令至老師機(jī)的老師客戶端，然后老師機(jī)客戶端教學(xué)互動(dòng)模塊為搶答學(xué)生分配顯示分享空間，學(xué)生將在終端完成的作業(yè)或者通過拍照將解答過程以圖片格式儲(chǔ)存在智能終端中的作業(yè)，通過“上傳”手勢(shì)將所述作業(yè)上傳至教師客戶端，顯示在所分配的分享空間中，通過投影儀在屏幕上展現(xiàn)，,當(dāng)學(xué)生要重新上傳作業(yè)時(shí)，通過“清除”手勢(shì)刪除為其分配的顯示空間中已上傳的作業(yè)并重新上傳。

教師客戶端有分配指定數(shù)量(即指定搶答數(shù)量)分享空間并允許搶答的選項(xiàng)，老師機(jī)允許多個(gè)學(xué)生服務(wù)端終端通過WiFi路由器進(jìn)行同時(shí)訪問。

最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或/和等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。