教學一體機及其多輸入顯示方法
【專利摘要】一種教學一體機，其特征在于，包括：一拍攝裝置、一智能顯示終端、一紅外線光筆、一互動式攝像頭、一主控CPU和一投影裝置，所述拍攝裝置、智能顯示終端和互動式攝像頭作為信號輸入/輸出端分別連接到主控CPU，而主控CPU控制輸出連接到投影裝置和外部輸出設備，構成一個整體的教學一體機。該教學一體機兼容了拍攝儀、投影儀和平板電腦幾大功能部件，將文件掃描/拍攝、處理、投影整合到一個簡單儀器完成，通過紅外光筆和紅外線軌跡捕捉功能還能在投影屏幕上實現編輯和輸入過程，功能強大而實用性強，而且同時兼容幾種不同的輸入模式，可以適合各個場合的使用需要。
【專利說明】教學一體機及其多輸入顯示方法
【【技術領域】】
[0001]本發明涉及數字電子設備，尤其涉及應用于教學的多輸入途徑和輸出方式的教學一體機。
【【背景技術】】
[0002]在現代無紙化辦公室中，除了單獨對人的個人電腦之類的，掃描文件、拍攝文件的儀器和投影儀都是非常常見的設備，特別是投影設備常是為了會議、講演、授課等場合而準備，在數字化多媒體教室中常常用到的教學儀器其實就是一種投影儀和拍攝儀的結合，最為傳統的就是播 放幻燈片的幻燈機，隨著技術的發展，使用幻燈片的舊式幻燈機被取代了，現在常見多數是拍攝儀、投影機、電腦設備、語音系統進行多媒體式教學。
[0003]教學中使用的文件拍攝儀，是一種放置于臺面進行工作，對文件、圖面進行定位拍攝轉化為數字顯示形式的工具，文件掃描儀多用于對平面文件上的信息進行采集，可以將紙質的文字、圖畫、符號通過掃描轉變為數字的圖像形式，以便保存或者發送，不論是拍攝儀還是掃描儀都是通過捕獲圖像并將之轉換成計算機可以顯示、編輯、存儲和輸出的數字化輸入設備。對照片、文本頁面、圖紙、美術圖畫、照相底片、菲林軟片，甚至紡織品、標牌面板、印制板樣品等三維對象都可作為掃描/拍攝對象，提取和將原始的線條、圖形、文字、照片、平面實物轉換成可以編輯及加入文件中的裝置。
[0004]而投影儀是一個本身不具備顯示裝置，將內部圖形、文字、照片等內容投影到外部投影幕布或者非發光顯示屏上的儀器，而投影儀因為本身不存在固有顯示裝置，所以可以根據能夠投影范圍大小來控制調節顯影范圍，在顯示方面更靈活，但是其應用的限制在于，體積過大，不易移動和攜帶。
[0005]投影儀目前最常見的使用方式就是與計算機通過數據接口連接，將計算顯示屏上的內容發射到投影機上，通過投影儀器投射到大型幕布上，以便在會議、演講、授課等場合展示相應的內容。投影儀和拍攝儀的功能相對單一沒有更好地兼容并且結合在一起，最重要的是，我們有時需要站在投影幕布之前進行講解說明，在講解和說明的同時會需要修改、添加一些內容到現有的文字圖畫上時，不能直接在幕布上編輯修改。
[0006]另外作為投影儀本身，不具備輸入設備，不能獨立使用下進行文件編輯和創作，只能作為一個播放已經處理完成好的圖像文件的道具。
【
【發明內容】
】
[0007]本發明針對以上問題提出了一種多渠道輸入信號、多信道處理編輯信號、靈活展現處理后結果的教學一體機，該設備能將電腦輸入、拍攝儀拍攝、手寫輸入軌跡捕捉等多種方式的信號采集手段融為一體，而實現隨心所欲展現動態編輯圖像并進行投影的效果。
[0008]本發明的技術方案是:一種教學一體機，其特征在于，包括:
[0009]一拍攝裝置，包括對準待拍攝物體或者文件的拍攝頭、接收輸入圖像將光學信號轉化為電子信號的圖像傳感器、對圖形進行簡單處理的圖像處理器，從數據傳導信號回路而言，拍攝頭、圖像傳感器和圖像處理器順次信號傳導式連接；
[0010]一智能顯示終端，包括觸摸式輸入/顯示屏和信號輸出信道；
[0011]一紅外線光筆，具有紅外線信號發射器；
[0012]一互動式攝像頭，包括攝像頭、紅外運動軌跡運算模塊、圖像傳感器和信號輸出信道，所述攝像頭信號傳遞式連接到紅外運動軌跡運算模塊，所述紅外運動軌跡運算模塊的信號傳遞連接通過圖像傳感器之后連接到信號輸出信道；
[0013]一主控CPU，作為所有輸入部件的終端和提供投影裝置輸出的來源；
[0014]一投影裝置，包括受到主控CPU控制的解碼驅動芯片、照明、光學組件、投影鏡頭，其中解碼驅動芯片驅動并控制光學組件，光學組件的內部設有作為光源的照明，而光學組件的外部是作為圖像輸出端口的投影鏡頭；
[0015]所述拍攝裝置、智能顯示終端和互動式攝像頭作為信號輸入/輸出端分別連接到主控CPU，主控CPU控制輸出連接到投影裝置和外部輸出設備，構成一個整體的教學一體機。
[0016]所述外部輸出設備包括投影裝置、音頻控制系統和信號傳輸系統。
[0017]所述首頻控制系統包括首頻控制驅動t吳塊、受首頻控制驅動t吳塊驅動的麥克風、受音頻控制驅動模塊驅動的耳機和受音頻控制驅動模塊驅動的喇叭。
[0018]所述信號傳輸系統包括無線局域網絡模塊、GPS模塊、藍牙模塊、無線射頻模塊和通用異步接收/發送裝置。
[0019]所述教學一體機還包括外部設備輸入接口，所述外部設備輸入/輸出端口包括USB接口、高清晰度多媒體(HDMI)接口和視頻圖形陣列(VGA)接口。
[0020]—種教學一體機包括儀器本體，儀器本體具有上表面和下表面，在上表面和下表面之間具有前后左右四個側面，其特征在于，在所述儀器本體的前側面上設有投影裝置，在所述投影裝置的旁邊設有所述互動式攝像頭，在所述儀器本體的上表面設置有有智能顯示終端，在儀器本體的后表面設有所述外部設備輸入接口，在儀器本體的左側面/右側面設有拍攝裝置。
[0021]所述智能顯示終端是一個活動式觸摸平板顯示器，通過滑動裝置活動式連接在儀器本體上。
[0022]所述滑動裝置包括一個在所述儀器本體上表面的滑槽和在所述智能顯示終端上的滑動端，所述滑動端設置在智能顯示終端對應儀器本體的一面，所述滑動端以自由滑動的方式裝配在滑動槽中。智能顯示終端水平放置在儀器本體的上表面，通過滑槽和滑動端的移動，將智能顯示終端平板面推移成與儀器本體成一個角度，與使用者的視線保持適當的角度，方便使用著進行讀寫。
[0023]教學一體機集成多種輸入方式進行顯示的方法，最終輸出通過投影裝置投影在屏幕上，而投影成像的內容是從三個輸入端集成，三個輸入端是指紅外線光筆、智能顯示終端、拍攝裝置，所述拍攝裝置采集到的畫面是作為面輸入，而紅外線光筆和智能顯示終端都是作為點輸入，在畫面集成之前，首先判定是否存在面輸入，如果有，則點輸入為覆蓋面輸入方式集成投影畫面，而如果沒有面輸入，直接進行點輸入投影；在紅外線光筆和智能顯示終端都有點輸入時，按輸入的時間順序進行疊加顯示，即最新的輸入疊加在舊輸入痕跡上。
[0024]所述紅外線光筆輸入方式是通過紅外光筆上的紅外線和互動攝像頭上的紅外運動軌跡運算模塊完成輸入，互動攝像頭捕捉紅外線光筆運動軌跡然后進行數據運算并顯示；所述智能顯示終端具有觸摸式輸入/顯示屏，可以通過手寫或電子筆在屏幕上進行信號輸入。
[0025]本發明的有益效果:該教學一體機兼容了拍攝儀、投影儀和平板電腦幾大功能部件，將文件掃描/拍攝、處理、投影整合到一個簡單儀器完成，通過紅外光筆和紅外線軌跡捕捉功能還能在投影屏幕上實現編輯和輸入過程，功能強大而實用性強，而且同時兼容幾種不同的輸入模式，可以適合各個場合的使用需要。
【【專利附圖】
【附圖說明】】
[0026]圖1是本發明結構示意圖；
[0027]圖2是本發明結構示意圖；
[0028]圖3是本發明的后視圖；
[0029]圖4是本發明結構原理框圖。
[0030]其中:1、拍攝裝置；11、攝像頭；12、圖像傳感器；13、圖像處理器；2、智能顯示終端；21、滑槽；22、滑動端；3、紅外線光筆；4、互動式攝像頭；41、攝像頭；42、紅外運動軌跡運算模塊；43、圖像傳感器；44、信號輸出信道；5、主控CPU ;6、投影裝置；61、解碼驅動芯片；62、照明；63、光學組件；64、投影鏡頭；7、音頻控制系統；71、音頻控制驅動模塊；72、麥克風；73、耳機；74、喇叭；8、信號傳輸系統；81、無線局域網絡模塊；82、GPS模塊；83、藍牙模塊；84、無線射頻模塊；85、通用異步接收/發送裝置；9、儀器本體；91、上表面；92、下表面；93、前側面；94、后側面；95、左側面；96、右側面；
【【具體實施方式】】`
[0031 ] 為了適應在教學、演講、研討會等場合播放PPT、投影講義、隨時編輯輸入重要內容而設計出來的一體機，旨在提供一種能配合多種信息輸入方式、靈活操作、并以投影實時顯示出來的方式給公眾觀看的儀器。
[0032]一種教學一體機，其特征在于，包括:
[0033]一拍攝裝置1，包括對準待拍攝物體或者文件的拍攝頭11、接收輸入圖像將光學信號轉化為電子信號的圖像傳感器12、對圖形進行簡單處理的圖像處理器13，從數據傳導信號回路而言，拍攝頭、圖像傳感器和圖像處理器順次信號傳導式連接；在使用的時候將拍攝裝置對準待拍攝的文件和物體，就可以通過拍攝頭采集圖像信息通過圖像傳感器和圖像處理器的處理，將光學信號轉變為電子信號，以便后續的信息存儲和投影。
[0034]一智能顯示終端2，包括觸摸式輸入/顯示屏和信號輸出信道；觸摸式輸入/顯示屏作為另外一種信號采集端口，能提供觸摸式輸入方式，而所述信號輸出信道連接到主控CPU，把觸摸屏中輸入的信號發送到主控CPU中進行處理和讀取。
[0035]一紅外線光筆3，具有紅外線信號發射器；
[0036]一互動式攝像頭4，包括攝像頭41、紅外運動軌跡運算模塊42、圖像傳感器43和信號輸出信道44，所述攝像頭41信號傳遞式連接到紅外運動軌跡運算模塊42，所述紅外運動軌跡運算模塊42的信號傳遞連接通過圖像傳感器43之后連接到信號輸出信道44 ;該互動式攝像頭4主要是為了配合紅外線光筆進行使用，所拍攝的目標是針對的是紅外線光筆，在拍攝過程中，捕捉紅外光筆信號，模擬紅外光筆運動軌跡，并將采集到的信號傳送至紅外運動軌跡運算模塊，通過運算模擬出紅外線光筆輸入的字符信號，然后將其通過信號輸出信道送至主控CPU，主控CPU將紅外線光筆輸入的信號傳導到投影裝置進行投影。
[0037]—主控CPU5，作為所有輸入部件的終端和提供投影裝置輸出的來源；
[0038]一投影裝置6，包括受到主控CPU控制的解碼驅動芯片61、照明62、光學組件63、投影鏡頭64，其中解碼驅動芯片驅動并控制光學組件63，光學組件的內部設有作為光源的照明62，而光學組件的外部是作為圖像輸出端口的投影鏡頭；解碼芯片61驅動光學組件63和照明62，最后影像從投影鏡頭64投射而成。
[0039]所述拍攝裝置1、智能顯示終端2和互動式攝像頭3作為信號輸入/輸出端分別連接到主控CPU5，主控CPU5控制輸出連接到投影裝置6和外部輸出設備，構成一個整體的教學一體機。
[0040]所述外部輸出設備包括音頻控制系統7和信號傳輸系統8。
[0041]所述首頻控制系統7包括首頻控制驅動t吳塊71、受首頻控制驅動|吳塊71驅動的麥克風72、受音頻控制驅動模塊驅動的耳機73和受音頻控制驅動模塊驅動的喇叭74。
[0042]所述信號傳輸系統8包括無線局域網絡模塊81、GPS模塊82、藍牙模塊83、無線射頻模塊84和通用異步接收/發送裝置85 (UART)。這幾種模塊都是信號發送裝置，可以擇其一發送或者接收信息。
[0043]所述教學一體機還包括外部設備輸入接口，所述外部設備輸入/輸出端口包括USB接口、高清晰度多媒體(HDMI)接口和視頻圖形陣列(VGA)接口。通過外部設備輸入/輸出端口，可以讓教學一體機接接收或者投影已經存在的圖畫信息，首先依賴智能顯示終端的人機界面進行操作，與主控CPU的處理系統進行協調，操作主控CPU完成系統處理和顯
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[0044]—種教學一體機包括儀器本體9,儀器本體具有上表面91和下表面92,在上表面91和下表面92之間具有前側面93、后側面94、左側面95、右側面96四個側面，其特征在于，在所述儀器本體9的前側面93上設有投影裝置6，在所述投影裝置6的旁邊設有所述互動式攝像頭4，在所述儀器本體1的上表面設置有有智能顯示終端2，在儀器本體1的后表面94設有所述外部設備輸入接口，在儀器本體的左側面/右側面95、96設有拍攝裝置1。從結構上而言，教學一體機機上表面設計有智能顯示終端，方便人手寫輸入，而投影裝置6在前側面，對準了投影幕布的方向，而互動式攝像頭也需要對準投影出來畫面的方向，是因為配合互動式攝像頭所用的紅外線光筆會在投影出來的材料上面做成指示、編輯的動作，而互動式攝像頭就是為了能捕捉到紅外線光筆的活動軌跡而設計，側面的拍攝裝置針對的是待拍攝的實物或者是紙質文件，通過拍攝裝置拍攝之后投影到大幕布上。
[0045]所述智能顯示終端2是一個活動式觸摸平板顯示器，通過滑動裝置活動式連接在儀器本體上。
[0046]所述滑動裝置包括一個在所述儀器本體上表面或智能顯示終端背面的滑槽21和在所述智能顯示終端上的卡入到滑槽內的滑動端22，所述滑動端22設置在智能顯示終端對應儀器本體的一面，所述滑動端以自由滑動的方式裝配在滑動槽中。在使用時，通過滑動裝置讓智能顯示終端在儀器本體的上表面上，一端上翻式滑動，能讓智能顯示終端與儀器本體保持一個角度，該角度能讓處于教學一體機前方的使用者與智能顯示終端的平板屏幕保持視線垂直。
[0047]如圖3所示，所示滑槽設置在智能顯示終端的背面，而所述滑動端固定在儀器本體上，端口卡入到滑槽內。
[0048]教學一體機集成多種輸入方式進行顯示的方法，最終輸出通過投影裝置投影在屏幕上，而投影成像的內容是從三個輸入端集成，三個輸入端是指紅外線光筆、智能顯示終端、拍攝裝置，所述拍攝裝置采集到的畫面是作為面輸入，而紅外線光筆和智能顯示終端都是作為點輸入，在畫面集成之前，首先判定是否存在面輸入，如果有，則點輸入為覆蓋面輸入方式集成投影畫面，而如果沒有面輸入，直接進行點輸入投影；在紅外線光筆和智能顯示終端都有點輸入時，按輸入的時間順序同步疊加顯示，即最新的輸入疊加舊輸入痕跡。
[0049]所述紅外線光筆輸入方式是通過紅外光筆上的紅外線和互動攝像頭上的紅外運動軌跡運算模塊完成輸入，互動攝像頭捕捉紅外線光筆運動軌跡然后進行數據運算并顯示；所述智能顯示終端具有觸摸式輸入/顯示屏，可以通過手寫或電子筆在屏幕上進行信號輸入。
[0050]以上所述，僅是本發明較佳實施例而已，并非對本發明作任何形式上的限制，雖然本發明以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發明，任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本發明技術方案范圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許變更或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案內容，依據本發明技術是指對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均屬于本發明技術方案的范圍內。
【權利要求】
1.一種教學一體機，其特征在于，包括:一拍攝裝置，包括對準待拍攝物體或者文件的拍攝頭、接收輸入圖像將光學信號轉化為電子信號的圖像傳感器、對圖形進行簡單處理的圖像處理器，從數據傳導信號回路而言，拍攝頭、圖像傳感器和圖像處理器順次信號傳導式連接；一智能顯示終端，包括觸摸式輸入/顯示屏和信號輸出信道；一紅外線光筆，具有紅外線信號發射器；一互動式攝像頭，包括攝像頭、紅外運動軌跡運算模塊、圖像傳感器和信號輸出信道，所述攝像頭信號傳遞式連接到紅外運動軌跡運算模塊，所述紅外運動軌跡運算模塊的信號傳遞連接通過圖像傳感器之后連接到信號輸出信道；一主控CPU，作為所有輸入部件的終端和提供投影裝置輸出的來源；一投影裝置，包括受到主控CPU控制的解碼驅動芯片、照明、光學組件、投影鏡頭，其中解碼驅動芯片驅動并控制光學組件，光學組件的內部設有作為光源的照明，而光學組件的外部是作為圖像輸出端口的投影鏡頭；所述拍攝裝置、智能顯示終端和互動式攝像頭作為信號輸入/輸出端分別連接到主控CPU,而主控CPU控制輸出連接到投影裝置和外部輸出設備，構成一個整體的教學一體機。
2.根據權利要求1所述教學一體機，其特征在于，所述外部輸出設備包括音頻控制系統和信號傳輸系統。
3.根據權利要求1所述教學一體機，其特征在于，所述音頻控制系統包括音頻控制驅動模塊、受音頻控制驅動模塊驅動的麥克風、受音頻控制驅動模塊驅動的耳機和受音頻控制驅動模塊驅動的喇叭。
4.根據權利要求1所述教學一體機，其特征在于，所述信號傳輸系統包括無線局域網絡模塊、GPS模塊、藍牙模塊、無線射頻模塊和通用異步接收/發送裝置。
5.根據權利要求1所述教學一體機，其特征在于，所述教學一體機還包括外部設備輸入接口，所述外部設備輸入/輸出端口包括USB接口、高清晰度多媒體(HDMI)接口和視頻圖形陣列(VGA)接口。
6.—種教學一體機,包括儀器本體,儀器本體具有上表面和下表面，在上表面和下表面之間具有前后左右四個側面，其特征在于，在所述儀器本體的前側面上設有投影裝置，在所述投影裝置的旁邊設有所述互動式攝像頭，在所述儀器本體的上表面設置有有智能顯示終端，在儀器本體的后表面設有所述外部設備輸入接口，在儀器本體的左側面/右側面設有拍攝裝置。
7.根據權利要求6所述教學一體機，其特征在于，所述智能顯示終端是一個活動式觸摸平板顯示器，通過滑動裝置活動式連接在儀器本體上。
8.根據權利要求7所述教學一體機，其特征在于，所述滑動裝置包括一個在所述儀器本體上表面的滑槽和在所述智能顯示終端上的滑動端，所述滑動端設置在智能顯示終端對應儀器本體的一面，所述滑動端以自由滑動的方式裝配在滑動槽中。
9.根據權利要求1所述教學一體機，集成多種輸入方式進行顯示的方法，其特征在于，最終輸出通過投影裝置投影在屏幕上，而投影成像的內容是從三個輸入端集成，三個輸入端是指紅外線光筆、智能顯示終端、拍攝裝置，所述拍攝裝置采集到的畫面是作為面輸入，而紅外線光筆和智能顯示終端都是作為點輸入，在畫面集成之前，首先判定是否存在面輸入，如果有，則點輸入為覆蓋面輸入方式集成投影畫面，而如果沒有面輸入，直接進行點輸入投影；在紅外線光筆和智能顯示終端都有點輸入時，按輸入的時間順序進行疊加顯示，即最新的輸入疊加在舊輸入痕跡上。
10.根據權利要求9所述教學一體機，集成多種輸入方式進行顯示的方法，其特征在于，所述紅外線光筆輸入方式是通過紅外光筆上的紅外線和互動攝像頭上的紅外運動軌跡運算模塊完成輸入，互動攝像頭捕捉紅外線光筆運動軌跡然后進行數據運算并顯示；所述智能顯示終端具有觸摸式輸入/顯示屏，可以通過手寫或電子筆在屏幕上進行信號輸入。
【文檔編號】G09B5/06GK103680225SQ201210355199
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月21日 優先權日:2012年9月21日
【發明者】沈濟 申請人:王彤