基于FPGA的激光筆輔助教學系統(tǒng)設計與實現(xiàn)
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3 系統(tǒng)軟件設計與實現(xiàn)
該教學系統(tǒng)的軟件部分可以分為屏幕校準模塊和屏幕顯示模塊。
3．1 屏幕校準模塊
由于在OV9650攝像頭所采集到的圖像信息中無法準確地只包含顯示屏幕的信息而不含其他成分，且顯示屏幕在視頻圖像中往往不是規(guī)則的四邊形，而是帶有較小曲率的類似四邊形，因此需要進行屏幕校準步驟，使圖像信息中的坐標轉換為顯示屏幕對應的坐標。這種轉換采用線性代數(shù)的方法，公式如下：
本文引用地址：http://www.butianyuan.cn/article/191271.htm
圖7中屏幕顯示模塊的輸入來自屏幕校準模塊校準后的激光點坐標信息，輸出為軌跡繪制的顯示、鼠標操作的響應或放大鏡操作的響應。具體來說，這三種輸出是該系統(tǒng)功能模式的實現(xiàn)，分別為：
繪圖模式 使用激光筆在屏幕上描繪，屏幕上出現(xiàn)對應的軌跡，同時可以通過激光筆上的按鍵實現(xiàn)幻燈片的上下翻頁及擦除屏幕軌跡的操作。
鼠標模式 使用激光筆在屏幕上的指示位置，屏幕上的鼠標發(fā)生移動，并可通過激光筆上的按鍵實現(xiàn)鼠標左擊及右擊的操作。
放大鏡模式 使用激光筆在屏幕上的指示位置，屏幕上對應的區(qū)域會進行局部放大，并且屏幕上的放大區(qū)域會隨著光點發(fā)生移動。為了防止操作激光筆時由于手的輕微抖動使屏幕產生輸出，本系統(tǒng)采用了閾值的方法對這一情況進行了限制，具體算法如圖8所示。
4 系統(tǒng)的整體實施結果
基于FPGA的激光筆互動教學系統(tǒng)功能測試效果如圖9所示。從圖中可以看出，基于FPGA的激光筆互動教學系統(tǒng)完全實現(xiàn)了預先設定的邏輯功能，在實際使用中能大大方便智能教室的教學，提高教學質量。
5 結語
激光筆互動教學具有如下有益效果；能夠豐富教學環(huán)境，提供給教師一種更新的教學模式，可使教師的教學工作更加連貫和自由；在其他環(huán)境中，通過遠程指示特性，各種人機交互設備可被修改為遠程指示性設備，避免人力直接接觸屏幕，提高設備的可靠性。同時該系統(tǒng)采用FPGA將攝像頭模塊、光點識別算法模塊及無線接收模塊集成在一起，使得FPGA模塊成為惟一的外設，方便安裝部署，從而使得系統(tǒng)不僅僅局限于教室這一場景，大大提高了這套系統(tǒng)的實用性。未來的工作主要是將FPGA模塊與授課主機的通信方式由USB線纜通信升級為藍牙通信，進一步增加系統(tǒng)的靈活性及實用性。
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