智能教鞭制造技術

本發明專利技術公開了一種智能教鞭，包括教鞭桿體，桿體的指示端設有激光筆和攝像頭，桿體的手持端設有電子白板控制按鈕、人臉檢測識別按鈕和激光筆指示按鈕，桿體內部設有控制電路板，控制電路板上集成了激光筆控制器、攝像頭控制器、電子白板控制器、人臉識別單片機系統和電池組系統，桿體的表面嵌有微型液晶顯示屏。本發明專利技術在傳統教鞭上集成了激光指示、電子白板控制和人臉識別功能，增強了教學便捷性和互動性。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及教學設備領域，具體涉及一種智能教鞭。
技術介紹
傳統的教鞭都是簡單的一根棍狀物，有材料的差別(如木制、鐵制等)，有樣式的差另IJ (如有天線式可伸縮的)。后來出現了激光筆，用激光的方式來指示黑板上興趣點的位置，該方式可以實現遠距離白板指示。隨著數字教育信息技術的發展，多種電子形式的教具呈現出來，其中應用最廣泛的就是電子白板。電子白板連接到計算機，構造成一個大屏幕、交互式的教學環境。短焦距電子白板中，既有的對白板的操作主要是在電子白板屏幕上的觸控，但當教師站在較遠的地方，就必須走近電子白板才能完成操控，方便性和實時性略有不足。如果在教師手持的教鞭中集成白板操控功能，必然能很好地解決這一問題。另外，教學特別是高校教學中，教室寬大，學生眾多，如果在教學中借助教鞭集成人臉識別功能，能夠幫助教師熟悉學生和了解其聽課狀態，必然有助于提高課堂效果，加強互動性。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種智能教鞭，在傳統教鞭上集成了激光指示、電子白板控制和人臉識別功能，增強了教學便捷性和互動性。智能教鞭，包括教鞭桿體，桿體的指示端設有激光筆和攝像頭，桿體的手持端設有電子白板控制按鈕、人臉檢測識別按鈕、身份信息顯示按鈕和激光筆指示按鈕，桿體內部設有控制電路板，控制電路板上集成了激光筆控制器、攝像頭控制器、電子白板控制器、人臉識別單片機系統和電池組系統，桿體的表面嵌有微型液晶顯示屏；激光筆控制器接收激光筆指示按鈕的電平信號，以控制激光筆的發射或關閉；攝像頭控制器接收人臉檢測識別按鈕的電平信號，以啟動攝像頭采集人臉圖像，并觸發人臉識別單片機系統工作；人臉識別單片機系統被觸發后將攝像頭采集的圖像顯示在微型液晶顯示屏上，并對采集的人臉圖像進行身份識別，還在身份信息顯示按鈕的電平信號控制下將身份識別結果顯示在微型液晶顯示屏上；電子白板控制器接收電子白板控制按鈕的電平信號，以控制連接電子白板的計算機系統實現白板翻頁功能；電池組系統給控制電路板、激光筆、攝像頭和微型液晶顯示屏供電。進一步地，所述人臉識別單片機系統設有USB插口。進一步地，所述電子白板控制器包括紅外發射模塊和紅外接收模塊，紅外接收模塊設于與連接電子白板的計算機系統處并與其電連接。通過以上方案可以看出，本專利技術可帶來以下有益效果本專利技術的電子白板控制模塊可以進行簡單有效的翻頁，對現有的電子白板系統是一個很好的補充。本專利技術的人臉識別系統可以有效地幫助教師對學生進行了解，通過微型電子顯示屏，教師不僅可以知道學生的名字，還可以了解到學生的上課簽到情況、歷史成績、作業完成情況等等和教學相關的信息，對教師全面掌握教學效果有直接的幫助作用。附圖說明圖1是智能教鞭的結構示意圖。圖2是教鞭桿體內部控制電路板模塊結構示意圖。具體實施例方式下面結合附圖對本專利技術做進一步的詳細說明。請參見圖1，本專利技術智能教鞭包括教鞭桿體，桿體的指示端設有激光筆I和攝像頭2，桿體的手持端設有電子白板控制按鈕(白板前翻和后翻按鈕3，4)、人臉檢測識別按鈕5、身份信息顯示按鈕6和激光筆指示按鈕7，桿體部設有控制電路板8，控制電路板上集成了激光筆控制器、攝像頭控制器、電子白板控制器、人臉識別單片機系統和電池組系統，桿體的表面嵌有微型液晶顯不屏9。圖2中是控制電路板的示意圖，具體說明如下。1、激光筆控制器是一個單獨的電路模塊，接收按鈕電平信號，并控制激光的發射或關閉。本專利技術對既有的激光筆進行改裝，把激光筆的觸點開關進行了適當的偏置處理，放在了手柄處。2、攝像頭控制器其實就是一個單純的場效應管開關電路，用以控制攝像頭的開和關。主要與外置的開關按鈕和攝像頭相連，并接受人臉檢測識別按鈕電平信號，以啟動攝像頭采集人臉圖像，并觸發單片機系統對攝像頭采集的視頻信息進行分析處理。3、電子白板控制器也是一個單獨的模塊，用于遠距離遙控白板翻頁。本專利技術中的電子白板控制器改裝自紅外遙控鍵盤中的電路板，例如集成芯片PT2248。集成有紅外發射模塊，相應的，其安裝在電子白板計算機端的紅外接收模塊也必不可少。其工作原理是，電子白板控制器接收來自設于手柄處的白板翻頁控制按鈕的觸發電平信號，觸發紅外發射模塊，對連接電子白板的計算機系統進行控制，使其實現翻頁功能。4、人臉識別單片機系統用以捕捉人臉，并識別其身份信息。人臉識別單片機系統外聯微型液晶顯示屏，內聯攝像頭控制器。當人臉檢測識別按鈕按下時，單片機系統開始對進行攝像機拍攝的人臉圖像進行處理，首先對人臉進行定位和分割，然后進行識別，使用預存的學生信息數據庫對采集圖像進行比對分析，確定學生身份信息，并在身份信息顯示按鈕控制下將該圖像及對應的身份信息輸出到微型液晶顯示屏上。顯示可以是身份信息的單獨顯示，也可以是重疊顯示，比如在圖像上的旁邊進行標注。單片機系統有很多實現方案，如有使用AT89C51單片機的，有使用DSP編程的。本專利技術實例采取的是三星公司的ARM9系列S3C2410作為處理器，工作頻率可達到203MHz，可滿足系統對計算速度的要求。該處理器內置2個USBH0ST，可用來連接USB攝像頭。這樣便于用戶使用較為普遍和廉價的攝像頭裝備系統。人臉識別系統中的人臉檢測和定位方法在文獻中有不少，大致分為通過顏色特征、通過形態特征、模型匹配等。本專利技術主要通過人眼檢測和動態視頻分析來確定人臉位置。人臉識別系統中的人臉識別方法可采用如下幾類基于幾何特征的人臉識別方法。常用的幾何特征有人臉的五官如眼睛、鼻子、嘴巴等的局部形狀特征以及整體分布的幾何特征。但這類特征不是很穩定，當表情變化、姿態變化時魯棒性很差；基于子空間的方法。最早采用的是主成分分析法PCA，后來較為成功的方法是線性判別分析LDA，相對而言對光照、表情等不敏感；基于統計的方法。該類方法有隱含馬爾可夫模型HMM、支持向量機SVM、神經網絡、彈性圖匹配、AdaB00st、LBP (局部二值模式)等。人臉識別的系統有基于相機、光學攝像頭的系統；基于三維圖像的人臉識別；基于熱成像的人臉識別；基于近紅外(NIR)圖像的人臉識別。本專利技術實例集成了基于局部二值模式LBP的人臉識別算法和基于攝像頭的系統。整體電路板以及相應的外設都接受電池組系統的供電。本領域的技術人員容易理解，以上所述僅為本專利技術的較佳實施例而已，并不用以限制本專利技術，凡在本專利技術的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本專利技術的保護范圍之內。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
智能教鞭，包括教鞭桿體，其特征在于，桿體的指示端設有激光筆和攝像頭，桿體的手持端設有電子白板控制按鈕、人臉檢測識別按鈕、身份信息顯示按鈕和激光筆指示按鈕，桿體內部設有控制電路板，控制電路板上集成了激光筆控制器、攝像頭控制器、電子白板控制器、人臉識別單片機系統和電池組系統，桿體的表面嵌有微型液晶顯示屏；激光筆控制器接收激光筆指示按鈕的電平信號，以控制激光筆的發射或關閉；攝像頭控制器接收人臉檢測識別按鈕的電平信號，以啟動攝像頭采集人臉圖像，并觸發人臉識別單片機系統工作；人臉識別單片機系統被觸發后將攝像頭采集的圖像顯示在微型液晶顯示屏上，并對采集的人臉圖像進行身份識別，還在身份信息顯示按鈕的電平信號控制下將身份識別結果顯示在微型液晶顯示屏上；電子白板控制器接收電子白板控制按鈕的電平信號，以控制連接電子白板的計算機系統實現白板翻頁功能；電池組系統給控制電路板、激光筆、攝像頭和微型液晶顯示屏供電。

【技術特征摘要】
1.智能教鞭，包括教鞭桿體，其特征在于，桿體的指示端設有激光筆和攝像頭，桿體的手持端設有電子白板控制按鈕、人臉檢測識別按鈕、身份信息顯示按鈕和激光筆指示按鈕，桿體內部設有控制電路板，控制電路板上集成了激光筆控制器、攝像頭控制器、電子白板控制器、人臉識別單片機系統和電池組系統，桿體的表面嵌有微型液晶顯示屏； 激光筆控制器接收激光筆指示按鈕的電平信號，以控制激光筆的發射或關閉；攝像頭控制器接收人臉檢測識別按鈕的電平信號，以啟動攝像頭采集人臉圖像，并觸發人臉識別單片機系統工作；人...

【專利技術屬性】
技術研發人員：邱波，余新國，
申請(專利權)人：華中師范大學，
類型：發明
國別省市：