[发明专利]基于增强现实的课堂教学混合技术应用系统及方法

权利要求书

1.一种基于增强现实的课堂教学混合技术应用系统，包括：

印有标记面的对象，置于课堂环境中，所印标记面的影像能够被有效的采集和识别；

影像采集设备，用于采集所述印有标记面的对象在课堂环境中的影像，并将采集到的影像传输给计算机；

影像处理模块，用于对采集到的影像进行处理和分析，得到图像中与模板相匹配的标记，并识别该标记所代表的含义；

影像定位模块，用于分析计算所识别的标记在采集到的影像中的坐标；

影像生成模块，用于将所识别的标记对应的虚拟对象置于影像中该标记的坐标位置，并与影像中的真实环境相融合；

数据统计和分析模块，用于在教学的问答环节中对影像处理模块识别出的学生的答案内容进行统计和分析；

显示设备，用于显示影像生成模块最终生成的虚拟对象和真实环境融为一体的图像或者数据统计分析结果。

2.根据权利要求1所述的基于增强现实的课堂教学混合技术应用系统，其特征在于：所述的印有标记面的对象中的标记与背景颜色之间存在高对比度。

3.根据权利要求2所述的基于增强现实的课堂教学混合技术应用系统，其特征在于：所述的印有标记面的对象中的标记为黑白图码标记，黑白图码标记位于标识区域内。

4.根据权利要求3所述的基于增强现实的课堂教学混合技术应用系统，其特征在于：所述的标识区域为一个具有预定形状的边界图形。

5.根据权利要求4所述的基于增强现实的课堂教学混合技术应用系统，其特征在于：所述的标识区域为一边带有缺口的矩形边界框。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的基于增强现实的课堂教学混合技术应用系统，其特征在于：所述的印有标记面的对象的标记代表的含义还包含以下信息：学生身份、答案内容。

7.根据权利要求2或3所述的基于增强现实的课堂教学混合技术应用系统，其特征在于：所述的印有标记面的对象上还包括问答的选项内容和/或学生身份的直接表现信息。

8.根据权利要求1所述的基于增强现实的课堂教学混合技术应用系统，其特征在于：所述的印有标记面的对象为静止状态或者运动状态。

9.根据权利要求1所述的基于增强现实的课堂教学混合技术应用系统，其特征在于：所述的影像采集设备为摄像头或其他摄像装置；计算机设有与影像采集设备相适配的接口模块。

10.根据权利要求9所述的基于增强现实的课堂教学混合技术应用系统，其特征在于：所述的影像采集设备采集的影像中包含一个或多个印有标记面的对象。

11.根据权利要求1所述的基于增强现实的课堂教学混合技术应用系统，其特征在于：所述的影像处理模块针对影像采集设备输入的每帧影像进行数据处理，利用图像轮廓搜索技术识别影像中印有标记面的对象的标识区域，对标识区域内的图像进行分析，得到像素点与模板的像素点相吻合的图像内容，并确定该图像内容所代表的信息。

12.根据权利要求1所述的基于增强现实的课堂教学混合技术应用系统，其特征在于：所述的影像定位模块针对每帧影像中的标记进行三维坐标的计算；并根据标记的特征点计算转换矩阵。

13.根据权利要求12所述的基于增强现实的课堂教学混合技术应用系统，其特征在于：所述的影像生成模块根据影像定位模块计算的标记的三维坐标，将虚拟物体通过转换矩阵放到标记所在的三维坐标系中。

14.根据权利要求6所述的基于增强现实的课堂教学混合技术应用系统，其特征在于：所述的数据统计和分析模块根据影像处理模块识别出的学生身份和答案内容对答题结果进行统计，对每个学生以及每道题的正确率进行分析，生成答题光荣榜，输送给显示设备进行显示。

15.根据权利要求1所述的基于增强现实的课堂教学混合技术应用系统，其特征在于：所述的显示设备为各种电子显示器或屏幕，或多媒体投影设备，计算机设有与显示设备相适配的接口模块。

16.根据权利要求15所述的基于增强现实的课堂教学混合技术应用系统，其特征在于：所述的显示设备为与摄像头集成一体的微型数字投影仪，将最终生成的影像投影到摄像头后方的幕布或墙体上。