CN104698931A - 人机交互智能地球仪的控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种人机交互智能地球仪的控制方法，涉及一种教学用具的控制方法，该方法是通过投影系统把地球仪模型投影到投影幕上形成虚拟地球仪，通过手势识别系统识别手势，通过手势控制地球仪模型和投影出来的虚拟地球仪查看地球各区域板块上的信息，再通过手势选中虚拟地球仪上的区域板块，地球仪模型上的区域板块轮廓灯亮起，被选中的区域板块显示以太网信息；以此同时播放语音信息，讲解该区域板块的地理知识。本发明的互动性强，操作方便，趣味性高，易于在教学中推广使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种教学用具的控制方法，特别是人机交互智能地球仪的控制方法。
背景技术
现代教学手段中，使用网络教学成为目前最盛行的教学方式之一；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，不能有效地利用有用的信息进行教学；使用教具教学存在信息量单一、趣味性低的缺点，而且由于地球仪转动不够灵活，无论教师手势如何控制，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，教学互动积极性不高，从而影响了教学质量。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种可将网络资源和实体教具两者结合起来的人机交互智能地球仪的控制方法，在有效地利用有用的信息进行教学的同时，提高互动积极性，提高教学质量。
解决上述技术问题的技术方案是：一种人机交互智能地球仪的控制方法，该方法是通过投影系统把地球仪模型投影到投影幕上形成虚拟地球仪，通过手势识别系统识别手势，通过手势控制地球仪模型和投影出来的虚拟地球仪查看地球各区域板块上的信息，再通过手势选中虚拟地球仪上的区域板块，地球仪模型上的区域板块轮廓灯亮起，被选中的区域板块显示以太网信息；以此同时播放语音信息，讲解该区域板块的地理知识。
本发明的进一步技术方案是：该方法包括以下具体步骤：
S1.硬件准备：将组成的人机交互智能地球仪的地球仪模型、投影系统、手势识别系统、主处理器以及无线网络模块、语音播放系统连接好；
S2.系统初始化：系统开始，选择是人工控制还是智能控制，如果选择人工控制，则人机交互智能地球仪作为普通地球仪使用；如果选择智能控制，则进入步骤S3；
S3. 运行模式：
使用者将双手抬起，等待投影幕上显示获取手势成功后，投影幕布上显示出虚拟地球仪；
S4.手势控制：
S4.1基本控制：
将手向左或者向右晃动，与之投影幕布上的虚拟地球仪向左或者向右转动；将手向上或者向下晃动，与之投影幕布上的虚拟地球仪向上或者向下转动；
S4.2高级工具：
将双手抬起超过n秒，投影幕布的一侧弹出工具界面，其工具界面包含多个工具；
S5.板块选择：
当手在某个区域板块停留超过n秒时，系统认为选中此区域板块，虚拟地球仪此时放大当前区域板块；
S6.显示信息：
此时地球仪模型上的区域板块轮廓指示灯亮起，在放大的区域板块图左右两边上显示出教师之前准备好的地理信息资源，或通过手势选中显示以太网上此区域板块的信息资源；
S7.自动讲解地理知识：
语音播放系统播放语音信息，讲解该区域板块的地理知识；
上述n 取2～6秒。
所述步骤S4.2中的多个工具包括：板块对比、放大镜、聚光灯、几何图形、线条、橡皮檫、笔。
本发明的再进一步技术方案是：所述的人机交互智能地球仪，包括地球仪模型、投影系统、手势识别系统、主处理器以及无线网络模块、语音播放系统；
所述投影系统的输出输入控制端与地球仪模型连接，以便将地球仪模型进行投影；
所述的手势识别系统的输入输出控制端与主处理器的输入输出控制端连接，以便根据主处理器的指令开始手势识别，并将识别后的手势信息传送至主处理器进行处理；
主处理器的输出输入控制端分别与地球仪模型、投影系统连接，以便根据处理后的手势信息控制地球仪模型和投影系统；
所述的无线网络模块与主处理器的输入输出控制端连接，以便根据主处理器的控制向主处理器提供以太网信息；
所述的语音播放系统的输入控制端与主处理器的输出控制端连接，用于按主处理器播放语音信息。
所述的地球仪模型包括地球仪本体、传动装置、旋转电机以及电机控制板，所述的电机控制板的输入控制端与主处理器的输出控制端连接，电机控制板的输出控制端与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本体向左或向右转动；所述的地球仪本体内安装有区域板块轮廓指示灯，该区域板块轮廓指示灯直接与主处理器的输出控制端连接。
所述的投影系统包括微型投影机模块、微型投影机控制板、微型投影机外接接口板以及投影幕；所述的微型投影机控制板的输入输出控制端分别与主处理器、地球仪模型、微型投影机外接接口板连接，微型投影机控制板的输出控制端与微型投影机模块连接，微型投影机模块将投影信息投影至投影幕上。
所述的手势识别系统包括前置双摄像头、手势识别信息处理主板；前置双摄像头的输出端与手势识别信息处理主板相连，用于将拍摄到的手势信息传送至手势识别信息处理主板进行识别；手势识别信息处理主板的输入输出控制端与主处理器的输入输出控制端连接，以便根据主处理器的指令开始手势识别，并将识别后的手势信息传送至主处理器进行处理。
所述的无线网络模块包括wifi无线网络芯片。
所述的语音播放系统包括语音信息存储模块、语音播放模块、扬声器，语音信息存储模块的输入输出控制端与语音播放模块连接，语音播放模块的输入控制端与主处理器的输出控制端连接，语音播放模块的输出控制端与扬声器的输入控制端连接。
由于采用上述结构，本发明之人机交互智能地球仪的控制方法与现有技术相比，具有以下有益效果：
1. 可将地球仪每个区域板块的知识点清楚地展示给学生：
由于本发明通过投影系统可把地球仪模型投影到投影幕上形成清晰的虚拟地球仪；通过手势识别系统识别人的手势，使主处理器根据手势信息进行对地球仪模型、投影系统的控制。如：将手向左或者向右晃动，与之投影幕布上的虚拟地球仪向左或者向右转动，此时将手向上或者向下晃动，与之投影幕布上的虚拟地球仪向上或者向下转动；当手在某个区域板块或者区域停留超过2秒时，系统认为选中此区域板块，虚拟地球仪此时会放大当前区域板块。因此，本发明可将地球仪每个区域板块的知识点清楚地展示给学生。
2. 互动积极性强：
由于本发明通过投影系统把地球仪模型投影到投影幕上形成虚拟地球仪，通过手势识别系统识别人的手势，从而可通过手势控制地球仪模型和投影出来的虚拟地球仪查看地球区域板块上的信息，再通过手势选中虚拟地球仪上的区域板块，地球仪模型上的区域板块轮廓灯亮起，被选中的区域板块显示更多以太网的信息；以此同时播放语音信息，为使用者讲解该区域板块的地理知识。因此，本发明的趣味性较高，不仅激发了学生的学习兴趣，还增强了教师与学生之间的互动积极性，从而大大提高了教学质量。
3. 可有效地利用互联网有用的信息进行教学：
由于本发明可实现手势选中地球仪上的区域板块信息，并且通过手势选中显示互联网的信息，从而可有效地提供有用的互联网信息，也进一步提高了教学质量。
4.操作方便：
本发明的步骤简单，操作方便，易于在教学中推广使用。
5．功能多样化：
本发明采用的人机交互智能地球仪的体积小，接口丰富，其中投影系统、语音播放系统通过外接视频、音频信号，即可成为一台便携式投影机和音响设备，其功能可多样化。
综上所述，本发明互动性强，操作方便，可玩、趣味性高，易于在教学中推广使用。
下面，结合附图和实施例对本发明之人机交互智能地球仪的控制方法的技术特征作进一步的说明。
附图说明
图1：本发明之人机交互智能地球仪的控制方法的流程框图，
图2：本发明采用的人机交互智能地球仪的系统框图，
图3：本发明采用的人机交互智能地球仪的结构示意图。
具体实施方式
实施例一：
一种人机交互智能地球仪的控制方法，该方法是通过投影系统把地球仪模型投影到投影幕上形成虚拟地球仪，通过手势识别系统识别手势，通过手势控制地球仪模型和投影出来的虚拟地球仪查看地球各区域板块上的信息，再通过手势选中虚拟地球仪上的区域板块，地球仪模型上的区域板块轮廓灯亮起，被选中的区域板块显示以太网信息；以此同时播放语音信息，讲解该区域板块的地理知识。
该方法包括以下具体步骤：
S1.硬件准备：将组成的人机交互智能地球仪的地球仪模型、投影系统、手势识别系统、主处理器以及无线网络模块、语音播放系统连接好；
S2.系统初始化：系统开始，选择是人工控制还是智能控制，如果选择人工控制，则人机交互智能地球仪作为普通地球仪使用；如果选择智能控制，则进入步骤S3；
S3. 运行模式：
使用者将双手抬起，等待投影幕上显示获取手势成功后，投影幕布上显示出虚拟地球仪；
S4.手势控制：
S4.1基本控制：
将手向左或者向右晃动，与之投影幕布上的虚拟地球仪向左或者向右转动；将手向上或者向下晃动，与之投影幕布上的虚拟地球仪向上或者向下转动；
S4.2高级工具：
将双手抬起超过3秒，投影幕布的左侧弹出工具界面，其工具界面包含7个工具：板块对比、放大镜、聚光灯、几何图形、线条、橡皮檫、笔；
S5.板块选择：
当手在某个区域板块停留超过3秒时，系统认为选中此区域板块，虚拟地球仪此时会放大当前区域板块；
S6.显示信息：
此时地球仪模型上的区域板块轮廓指示灯亮起，在放大的区域板块图左右两边上显示出教师之前准备好的地理信息资源，或通过手势选中显示以太网上此区域板块的信息资源；
S7.自动讲解地理知识：
语音播放系统播放语音信息，讲解该区域板块的地理知识。
上述人机交互智能地球仪包括地球仪模型1、投影系统2、手势识别系统3、主处理器4以及无线网络模块5、语音播放系统6，其中：
所述的地球仪模型1包括地球仪本体101、旋转电机103、电机控制板104以及传动装置102，所述的电机控制板104的输入控制端与主处理器4的输出控制端连接，电机控制板104的输出控制端与旋转电机103的输入控制端连接，旋转电机103的输出控制端通过传动装置102带动地球仪本体101向左或向右转动；所述的地球仪本体101内安装有区域板块轮廓指示灯7，该区域板块轮廓指示灯7直接与主处理器4的输出控制端连接。
所述的投影系统2包括微型投影机模块201、微型投影机控制板202、微型投影机外接接口板203以及投影幕204；所述的微型投影机控制板202的输入输出控制端分别与主处理器4、地球仪模型1、微型投影机外接接口板203连接，微型投影机控制板202的输出控制端与微型投影机模块201连接，微型投影机模块201将投影信息投影至投影幕204上。
所述的手势识别系统3包括前置双摄像头301、手势识别信息处理主板302；前置双摄像头301的输出端与手势识别信息处理主板302相连，用于将拍摄到的手势信息传送至手势识别信息处理主板302进行识别；手势识别信息处理主板302的输入输出控制端与主处理器4的输入输出控制端连接，以便根据主处理器4的指令开始手势识别，并将识别后的手势信息传送至主处理器4进行处理；
主处理器4的输出输入控制端分别与地球仪模型1、投影系统2连接，以便根据处理后的手势信息控制地球仪模型和投影系统；
所述的无线网络模块5包括wifi无线网络芯片，无线网络模块连接以太网，无线网络模块5与主处理器4的输入输出控制端连接，以便根据主处理器的控制向主处理器4提供以太网信息。
所述的语音播放系统6包括语音信息存储模块601、语音播放模块602、扬声器603，语音信息存储模块601的输入输出控制端与语音播放模块602连接，语音播放模块602的输入控制端与主处理器4的输出控制端连接，语音播放模块602的输出控制端与扬声器603的输入控制端连接。
上述的微型投影机控制板202、微型投影机外接接口板203集成在同一块电路板上；所述的语音信息存储模块601、语音播放模块602、主处理器4、无线网络模块5集成在同一块电路板上。
Claims (9)
1.一种人机交互智能地球仪的控制方法，其特征在于：该方法是通过投影系统把地球仪模型投影到投影幕上形成虚拟地球仪，通过手势识别系统识别手势，通过手势控制地球仪模型和投影出来的虚拟地球仪查看地球各区域板块上的信息，再通过手势选中虚拟地球仪上的区域板块，地球仪模型上的区域板块轮廓灯亮起，被选中的区域板块显示以太网信息；以此同时播放语音信息，讲解该区域板块的地理知识。
2.根据权利要求1所述的人机交互智能地球仪的控制方法，其特征在于：该方法包括以下具体步骤：
S1.硬件准备：将组成的人机交互智能地球仪的地球仪模型、投影系统、手势识别系统、主处理器以及无线网络模块、语音播放系统连接好；
S2.系统初始化：系统开始，选择是人工控制还是智能控制，如果选择人工控制，则人机交互智能地球仪作为普通地球仪使用；如果选择智能控制，则进入步骤S3；
S3. 运行模式：
使用者将双手抬起，等待投影幕上显示获取手势成功后，投影幕布上显示出虚拟地球仪；
S4.手势控制：
S4.1基本控制：
将手向左或者向右晃动，与之投影幕布上的虚拟地球仪向左或者向右转动；将手向上或者向下晃动，与之投影幕布上的虚拟地球仪向上或者向下转动；
S4.2高级工具：
将双手抬起超过n秒，投影幕布的一侧弹出工具界面，其工具界面包含多个工具；
S5.板块选择：
当手在某个区域板块停留超过n秒时，系统认为选中此区域板块，虚拟地球仪此时放大当前区域板块；
S6.显示信息：
此时地球仪模型上的区域板块轮廓指示灯亮起，在放大的区域板块图左右两边上显示出教师之前准备好的地理信息资源，或通过手势选中显示以太网上此区域板块的信息资源；
S7.自动讲解地理知识：
语音播放系统播放语音信息，讲解该区域板块的地理知识；
上述n 取2～6秒。
3.根据权利要求2所述的人机交互智能地球仪的控制方法，其特征在于：所述步骤S4.2中的多个工具包括：板块对比、放大镜、聚光灯、几何图形、线条、橡皮檫、笔。
4.根据权利要求1或2或3所述的人机交互智能地球仪的控制方法，其特征在于：所述的人机交互智能地球仪，包括地球仪模型（1）、投影系统（2）、手势识别系统（3）、主处理器（4）以及无线网络模块（5）、语音播放系统（6）；
所述投影系统（2）的输出输入控制端与地球仪模型（1）连接，以便将地球仪模型（1）进行投影；
所述的手势识别系统（3）的输入输出控制端与主处理器（4）的输入输出控制端连接，以便根据主处理器（4）的指令开始手势识别，并将识别后的手势信息传送至主处理器（4）进行处理；
主处理器（4）的输出输入控制端分别与地球仪模型（1）、投影系统（2）连接，以便根据处理后的手势信息控制地球仪模型和投影系统；
所述的无线网络模块（5）与主处理器（4）的输入输出控制端连接，以便根据主处理器的控制向主处理器（4）提供以太网信息；
所述的语音播放系统（6）的输入控制端与主处理器（4）的输出控制端连接，用于按主处理器（4）播放语音信息。
5.根据权利要求4所述的人机交互智能地球仪的控制方法，其特征在于：所述的地球仪模型（1）包括地球仪本体（101）、传动装置（102）、旋转电机（103）以及电机控制板（104），所述的电机控制板（104）的输入控制端与主处理器（4）的输出控制端连接，电机控制板（104）的输出控制端与旋转电机（103）的输入控制端连接，旋转电机（103）的输出控制端通过传动装置（102）带动地球仪本体（101）向左或向右转动；所述的地球仪本体（101）内安装有区域板块轮廓指示灯（7），该区域板块轮廓指示灯（7）直接与主处理器（4）的输出控制端连接。
6.根据权利要求4所述的人机交互智能地球仪的控制方法，其特征在于：所述的投影系统（2）包括微型投影机模块（201）、微型投影机控制板（202）、微型投影机外接接口板（203）以及投影幕（204）；所述的微型投影机控制板（202）的输入输出控制端分别与主处理器（4）、地球仪模型（1）、微型投影机外接接口板（203）连接，微型投影机控制板（202）的输出控制端与微型投影机模块（201）连接，微型投影机模块（201）将投影信息投影至投影幕（204）上。
7.根据权利要求4所述的人机交互智能地球仪的控制方法，其特征在于：所述的手势识别系统（3）包括前置双摄像头（301）、手势识别信息处理主板（302）；前置双摄像头（301）的输出端与手势识别信息处理主板（302）相连，用于将拍摄到的手势信息传送至手势识别信息处理主板（302）进行识别；手势识别信息处理主板（302）的输入输出控制端与主处理器（4）的输入输出控制端连接，以便根据主处理器（4）的指令开始手势识别，并将识别后的手势信息传送至主处理器（4）进行处理。
8.根据权利要求4所述的人机交互智能地球仪的控制方法，其特征在于：所述的无线网络模块（5）包括wifi无线网络芯片。
9.根据权利要求4所述的人机交互智能地球仪，其特征在于：所述的语音播放系统（6）包括语音信息存储模块（601）、语音播放模块（602）、扬声器（603），语音信息存储模块（601）的输入输出控制端与语音播放模块（602）连接，语音播放模块（602）的输入控制端与主处理器（4）的输出控制端连接，语音播放模块（602）的输出控制端与扬声器（603）的输入控制端连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150610 |