智能交互投影系统设计①
钱 涛，王雪梅*，伍 祥
（安徽信息工程学院计算机与软件工程学院，安徽 芜湖241000）
［摘 要］ 计算机技术和多媒体技术急速发展，互动投影逐渐成为生活中比较常见的交互式信息展示和媒体工具之一。介绍一种在幕墙上直接进行操作的人机交互投影系统，采用低成本的深度红外相机作为图像采集器件，依托特制红外幕帘打出的红外光膜联合触控，对转化的坐标信息进行定位，在软件系统的支持下，完成集光、电、计算机技术于一体的交互式投影系统，让使用者可以直接在幕墙上操作自己的文档，在幕墙上进行书写、删除等一系列操作，使授课者能够基本脱离鼠标和键盘的束缚，该系统可用于教育和其他商业用途。
［关 键 词］ 交互式投影；人机交互；Winform；C++
在当今时代，计算机相关技术日渐完善，然而，在多媒体课堂教学中，鼠标和键盘却把讲授者限制在电脑前，没有了随意在黑板上书写的自由。如果多媒体课堂能与如今盛行的网络视频技术相结合，形成一个有影像显示、声响播放和数据传输保存等技术的网络视频会议系统，将会获得更大的应用空间。市场上现有的交互式投影系统大多技术复杂度高、成本昂贵、运用领域狭隘，鉴于此，提出了一种全新的设计,采纳低成本的深度红外相机作为图像采集器件,依托特制红外幕帘打出的红外光膜联合触控，对转化的坐标信息进行定位,在软件系统的支持下，完成集光、电、计算机技术于一体的交互式投影系统。交互式投影系统以传统的讲课教学模式、新奇的触控技术取代黑板，授课者能够基本脱离鼠标和键盘的束缚,零距离用手或特制的笔作为工具在白板或墙上完成写字、绘图、人机交互等多项功用。
一、概要设计
（一）角色模块设计
Windows平台下的交互式投影系统包括用户模块、管理员模块。
4) 民宿发展受很多因素的影响.区域内热门景点越多，区位条件和交通条件越好，客流量就越大.同时良好的区位环境和交通通达性及完善的配套设施有利于吸引投资，促使民宿在此集聚.此外政策环境也是影响民宿发展布局的重要因素之一.
用户可以操作文档，使用教学工具。在电脑打开后，交互式投影系统软件自启动，可以直接在幕墙上用手或红外光笔进行文档操作等使用，同时用户可以使用本软件提供的笔触选择、颜色切换、保存板书、高拍仪等任何功能。用户模块流程图如图1所示。
“十二五”期间，毕节规划了“三横三纵”高速公路网络，为毕节搭建了纵横驰骋的高速平台。2013年1月1日，遵毕高速公路正式通车，毕节实现高速公路的“零”突破。2015年10月22日，厦蓉高速织金至纳雍段正式通车，毕节提前实现县县通高速公路目标。
图1 用户模块流程图
用户打开系统之后能够直接在幕墙上进行鼠标功能操作，进行绘制、板书、保存板书、高拍仪显示、PPT放映功能操作、计时器、放大镜等功能。
（二）功能模块设计
交互式投影系统包含三个模块：数据采集模块、系统算法处理模块、客户端显示模块。通过复杂的图像处理、算法分析，准确实现用户操作功能。
1.数据采集模块
2.笔触操作功能实现了用户可以使用不同笔形来进行绘制、书写和板书等。软件提供的笔触类型有普通笔、毛笔等。普通笔是不经过任何处理直接绘制上去的，效果如图2所示。
由系统硬件深度红外相机完成。深度红外相机能够识别幕帘射出的红外光膜，同时不断抓拍图片提供给系统算法处理。
2.算法处理模块
使用本系统前需要进行标定才能获得交互体验。深度红外相机在标定中会获得需要的背景图和用户标定四角提供的点坐标，系统算法根据这些图和点坐标做相应的图片处理，生成系统需要的mask图和相应的映射关系，过滤掉投影区域以外的区域，使系统只识别投影区域以内的点。然后，在系统使用中根据保存的背景图、mask图和相应的映射关系，将用户在投影区域所出现的点经过系统算法处理，生成相应桌面端的点坐标，最后桌面端软件就会根据这些点实现其他功能了。
3.客户端显示模块
1.鼠标操作功能会根据用户在投影区域的斑点状态来实现相应的鼠标事件。如果用户单击，系统就执行鼠标单击事件；如果用户双击，系统会根据前后两次算法端提供点的距离和时间判断执行鼠标双击事件；如果用户单击时间过长，系统会执行右击操作等。
此模块由显示器和投影仪完成。投影仪会将系统处理的图像结果像显示器一样一一显示出来。
二、详细设计
（一）交互操作模块
1.白板绘制功能，用户可在白板上进行绘制、板书等。
阅读与写作的关系是相辅相成的，“阅读是写作的基础和借鉴，写作是阅读的升华和创造”，在平时的语文教学中我们要将二者有机地结合起来，相互促进，共同提高。人教版普通高中课程标准实验教科书语文必修1第二单元学习的是古代记叙散文：《烛之武退秦师》《荆轲刺秦王》《鸿门宴》，这三篇古代记叙散文都是千古流传的叙事名篇，这些课文在故事情节的叙述、人物形象的塑造上都体现了高超的艺术技巧，对高中生的记叙文写作具有指导意义，值得借鉴和学习。下面试从故事情节的叙述和人物形象的塑造两个方面来谈一谈这三篇古代记叙散文对记叙文写作技巧的指导。
从改革开放初期到2007年全球金融危机前后，是我国围绕“引进来”进行开放发展的重要阶段，即基于自身社会经济发展在特定阶段所表现出的结构性比较优势体系，主动承接国际产业转移，积极发展加工贸易产业，大力发展出口导向型开放经济。一直以来，改革与开放相辅相成。从保税区到综合保税区，海关监管制度的改革深化与制度创新对以“引进来”为重点的开放发展给予了充分的便利化政策保障。而这也在根本上决定了保税区、出口加工区、保税物流园区、保税港区和综合保税区以出口加工和国际贸易为主的发展功能。
图2 普通笔绘制效果图
毛笔实现复杂一些，主要根据用户绘制的速度进行笔宽的相应变化，同时使用贝塞尔曲线等方法进行笔锋处理，毛笔笔画宽度计算步骤如图3所示。
系统UI模块实现了软件自由拖动、功能展示。软件运行后，用户可完成自由拖动、隐藏收缩等一系列操作，同时在使用过程中提供各个功能展示，让用户方便快捷地使用本系统。
图3 笔画的宽度计算步骤图
（二）系统UI模块
美国官员和一些科学家希望到21世纪20年代中期能形成一种有效的治疗方案，但临床试验的挫折加剧了人们的担忧。纽约市西奈山伊坎医学院阿尔茨海默病研究员塞缪尔·甘迪（Samuel Gandy）说：“我确信我们无法实现2025年的目标，看来我们的承诺要落空了。”对于把这么多钱仅仅集中于阿尔茨海默病的研究上，有些研究人员也表示出担心。加州诺瓦托市巴克老龄化研究所的生物学家朱蒂·坎皮西（Judy Campisi）想知道，是否应该多拿出一些资金来支持基础研究，对于这样有针对性的资助，生物医学界“怀有复杂的心情”。
建议方案：对于异常场景需要增加上报或重连次数限制，告警上报建议一天上报一次，通信异常建议重试3次后停等5min再重试。
（三）客户端功能模块
管理员可以操作文档、使用教学工具、软件标定修正。在正常状态下管理人员可以使用用户的任何功能，他们主要负责软件的正常运行、系统操作灵敏度修正和硬件维护，发现系统出现灵敏度有偏差时及时通过标定端软件进行系统灵敏度修正。
系统交互操作模块实现是系统正常使用的基础，只有通过交互模块，系统才能反应用户在投影区域所进行的操作。
2.板书保存功能，用户可对绘制或板书内容进行自主选择保存。
3.高拍仪功能，用户可以通过高拍仪功能将书本上的内容投映到幕墙上供学生观看。
4.PPT放映操作功能，在PPT全屏下可以对PPT进行第一页、下一页、上一页、最后一页操作。
目前，我国的丙烯原料一般是经过催化裂化、石脑油裂解及甲醇制烯烃工艺制备得到，其中催化裂化、石脑油裂解仍是我国原料丙烯非常重要的来源。虽然以炼厂丙烯为原料时，气体分离精馏装置可使乙烷、乙烯、丙烷、炔烃和二烯烃等杂质含量符合高效催化剂聚合时的要求，但其存在的微量杂质，尤其是微量氯（主要是氯化氢），对丙烯聚合催化剂和羰基合成法制丁辛醇系列催化剂的活性产生巨大的危害，严重时将致使催化剂完全失活，从而导致整个装置停产，造成重大的经济损失。因此，在工业运行中，如何脱除痕量氯至其物质的量分数在0.000 02%以下来获取符合聚合级丙烯及羰基合成法制丁辛醇要求的丙烯原料成为丙烯净化的重点和关键。
5.聚光灯功能，用户使用聚光灯功能来辅助教学等功能。
6.计时器功能，用户可以使用定时器进行计时等。
（四）标定端功能模块
在系统安装或后期出现灵敏度不准时，可以通过标定端软件来进行标定和修正软件，如图4所示。
图4 系统标定端界面效果图
三、结语
借助交互式投影系统，教师不必局限于在电脑前，可以再次享受黑板教学。虽然交互式投影系统已经开发完成并投入生成使用，但是还是存在一些问题，系统的稳定性还有待提高，需要进一步完善。交互式投影系统一旦被大面积投入使用，会解决很多教育上的问题，带来更多商业的价值。
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［中图分类号］ G642［文献标志码］A
［文章编号］ 2096-0603（2019）27-0086-02
①基金项目： 2018年安徽省科技厅重大专项项目“基于行业定制的计算机智能语音交互设备关键技术研发及产业化”（18030901019）；2018年安徽省教育厅高校自然科学重点项目“基于CamShift方法多场景下的运动目标检测和跟踪技术的分析与研究”（KJ2018A0634）。
作者简介: 钱涛（1993—），男，安徽铜陵人，软件工程师，本科，主要研究领域为java软件开发、软件工程。
*通讯作者： 王雪梅（1968—），女，黑龙江哈尔滨人，硕士，教授级高工，主要研究领域为数据库、数据库安全。
◎编辑 张 慧
标签：交互式投影论文; 人机交互论文; Winform论文; C++论文; 安徽信息工程学院计算机与软件工程学院论文;