Интерактивный учебный комплекс



Интерактивный учебный комплекс
Интерактивный учебный комплекс
Интерактивный учебный комплекс
Интерактивный учебный комплекс
Интерактивный учебный комплекс

 

G06F3/01 - Вводные устройства для передачи данных, подлежащих преобразованию в форму, пригодную для обработки в вычислительной машине; выводные устройства для передачи данных из устройств обработки в устройства вывода, например интерфейсы (пишущие машинки B41J; преобразование физических переменных величин F15B 5/00,G01; получение изображений G06T 1/00,G06T 9/00; кодирование, декодирование или преобразование кодов вообще H03M; передача цифровой информации H04L)

Владельцы патента RU 2494441:

Закрытое акционерное общество "ЭВЕРЕСТ ПЛЮС" (RU)

Изобретение относится к автоматизированным средствам обучения и предназначено для управления графическим интерфейсом пользователя. Техническим результатом является обеспечение индицирования графическим интерфейсом пользователя перемещения курсора на проекционном экране, а также управление графическим интерфейсом пользователя на основе трехмерного позиционирования указателя без использования дополнительных кнопок и элементов графического интерфейса. Интерактивный учебный комплекс содержит компьютер преподавателя с операционной системой и программным обеспечением, имеющий средства подключения к интерактивной доске, а также мультимедийный проектор учебных материалов, подключенный к компьютеру преподавателя и предназначенный для проектирования мультимедийных данных на интерактивную доску, причем интерактивный учебный комплекс в качестве интерактивной доски оборудован проекционным экраном, а также инфракрасным конусным излучателем, снабженным в свою очередь инфракрасным светодиодом, с помощью которого осуществляют перемещение курсора графического интерфейса на плоскости проекционного экрана в виде переменного по размерам и по интенсивности излучения пятна, web-камерой с узкополосным инфракрасным фильтром, которая считывает пятно излучения конусного излучателя, операционная система компьютера преподавателя с помощью программного обеспечения осуществляет управляющие операции по взаимодействию инфракрасного конусного излучателя с web-камерой и проекционным экраном. 5 ил.

 

Изобретение относится к автоматизированным средствам обучения, предназначено для управления графическим интерфейсом пользователя и может быть широко использовано для создания интерактивных систем и комплексов для группового или индивидуального обучения детей или подготовки специалистов в любой области.

В современных компьютерных операционных системах и пользовательских программах основным инструментом управления графическим интерфейсом пользователя является манипулятор «мышь», преобразующий перемещения манипулятора на плоскости в перемещения курсора на экране, также содержащий дополнительные элементы управления (кнопки, колеса прокрутки и т.п.), действие которых обычно связывается с текущим положением курсора.

Вместе с тем, в некоторых системах область применения мыши ограничена. Это относится к демонстрационным и обучающим системам, в которых используется экран большого размера. В этих случаях для управления графическим интерфейсом используется «интерактивная доска», которая позволяет демонстратору или преподавателю управлять графическим интерфейсом, взаимодействуя непосредственно с экраном. Комплект интерактивной доски включает компьютер и проектор. Проектор отображает изображение с компьютера на поверхность доски, а пользователь управляет графическим интерфейсом, прикасаясь к поверхности доски стилусом, маркером или просто пальцем (далее, указателем) (Фиг.5).

Существующие технологии интерактивных досок делят их на активные и пассивные. Активную электронную доску необходимо подключить к источнику питания и к компьютеру с помощью проводов. Пассивная электронная доска не содержит в своей поверхности никаких датчиков и не нуждается в подключении. Предлагаемый способ описывает пассивную интерактивную доску. Существующие технологии производства пассивных досок: ультразвуковая; микроточечная, лазерная и оптическая - характеризуются наличием графического планшета и высокой ценой.

Существующие инфракрасные интерактивные доски, например Smart Board, использующие запатентованную технологию DViT (Digital Vision Touch) применяют метод триангуляции указателя в плоскости экрана.

Известна продукция компании WiSeNet Lab с фирменным наименованием «Умный мел» (Smart Chalk), использующая стандартную web-камеру и лазерный указатель.

Отличительными особенностями интерактивных досок является высокая цена и сложности осуществления способа взаимодействия графического интерфейса пользователя с действиями мышью. При работе с интерактивной доской пользователь работает в методике графического планшета, когда позиционирование определяется физическим местоположением указателя (без связи с курсором на экране), а прикосновение указателя к экрану интерпретируется, как нажатие клавиши. Это создает определенные затруднения для понимания аудитории с обучаемыми связи между действиями преподавателя с одним типом манипулятора (графический планшет) и используемым ими другим типом манипулятора (мышь). Кроме того, ряд функций современного графического интерфейса, связанных с фиксацией местоположения указателя мыши (выпадающие окна, контекстные подсказки и т.п.), становится недоступным для демонстрации на интерактивной доске.

Известна «Интерактивная автоматизированная система обучения», содержащая по крайней мере, один проблемно-ориентированный программно-технический комплекс на базе интеллектуального интерфейса, поддерживающего в режиме диалога автоматизированные циклы обучения и контроля знаний обучающихся, информационные входы и выходы которого соединены со всеми элементами системы, при этом проблемно-ориентированный программно-технический комплекс на базе интеллектуального интерфейса выполнен в виде модуля вычислительной системы управления процессом обучения, снабженного программным обеспечением системы, а система дополнительно снабжена, по меньшей мере, тремя функциональными модулями: модулем группового обучения, модулем индивидуального обучения и модулем процедурного тренажера, причем все модули системы выполнены автономными и соединены между собой коммуникационными связями и своими информационными входами и выходами, при этом модуль вычислительной системы управления процессом обучения снабжен электронными блоками: обучающим блоком, техническим блоком, ремонтным блоком, блоком электронной документации, контрольным блоком, блоком режимов, управляющим блоком, блоком тестирования и коммутационным блоком, каждый из которых имеет свои информационные выходы.

Патент РФ №2271040, МПК: G09B 9/00, G09B 19/00 д. публ. 2010.07.20.

Также известен «Аппаратно-программный учебный комплекс», содержащий основной сервер, выполненный с возможностью управлять работой аппаратно-программного учебного комплекса; источник бесперебойного питания, предназначенный для питания основного сервера; группу интерактивных учебных кабинетов, каждый из которых оснащен компьютером преподавателя; интерактивной доской, подключенной к компьютеру преподавателя, мультимедийным проектором, также подключенным к компьютеру преподавателя и предназначенным для проецирования мультимедийных данных на интерактивную доску; по меньшей мере одним планшетом преподавателя, причем каждый из этих планшетов преподавателя подключен к интерактивной доске; группой пультов тестирования обучаемых, подключенных каждый к интерактивной доске, при этом в памяти компьютера преподавателя хранятся операционная система и по меньшей мере программное обеспечение для работы интерактивной доски во взаимодействии с планшетом преподавателя и пультами тестирования обучаемых; сетевое оборудование комплекса, подключенное к основному серверу и выполненное с возможностью объединять локальной сетью комплекса по меньшей мере компьютеры преподавателя всех интерактивных учебных кабинетов.

Патент РФ №70394, МПК: G09B 5/00, д. публ. 2008.01.20.

Известно «Устройство для демонстрации учебных мультимедийных материалов», содержащее расположенные в аудитории видеопроектор, проекционный экран, интерактивную трибуну с размещенными в ней персональным компьютером, источником бесперебойного питания и контроллером управления освещением и шторами затемнения, при этом интерактивная трибуна снабжена защитной крышкой с фиксатором, закрепленной посредством шарнирных S-образных петель, обеспечивающих вращение на угол 280…300, и датчиком перемещения, подключенным к контролеру управления.

Патент на полезную модель №96264, МПК: G03B 21/00; д. публ. 2010.07.20.

Наиболее близким аналогом к предложенному техническому решению является «Интерактивный учебный кабинет», включающий в себя компьютер преподавателя, интерактивную доску, подключенную к компьютеру преподавателя, мультимедийный проектор, подключенный к компьютеру преподавателя и предназначенный для проектирования мультимедийных данных на интерактивную доску, по меньшей мере один планшет преподавателя, причем каждый из этих планшетов преподавателя подключен к интерактивной доске, группу пультов тестирования обучаемых, подключенных каждый к интерактивной доске, при этом в памяти компьютера преподавателя хранится операционная система и программное обеспечение для работы интерактивной доски во взаимодействии с планшетом преподавателя и пультами тестирования обучаемых.

Патент на полезную модель №68162, МПК: G09B 5/00; д. публ. 2007.11.10.

Все рассмотренные аналоги отличаются тем, что аппаратное обеспечение не позволяет индицировать графическим интерфейсом пользователя перемещение курсора на проекционном экране (интерактивной доске).

К техническому результату относится расширение взаимодействия между преподавателем и учениками путем использования проекционного экрана и инфракрасного конусного излучателя, пятно излучения которого считывает web-камера с узкополосным инфракрасным фильтром. Технический результат достигается тем, что «Интерактивный учебный комплекс» содержит компьютер преподавателя с операционной системой и программным обеспечением, имеющий средства подключения к интерактивной доске, а также мультимедийный проектор учебных материалов, подключенный к компьютеру преподавателя и предназначенный для проектирования мультимедийных данных на интерактивную доску. При этом интерактивный учебный комплекс в качестве интерактивной доски оборудован проекционным экраном, а также инфракрасным конусным излучателем, снабженным в свою очередь инфракрасным светодиодом, с помощью которого осуществляют перемещение курсора графического интерфейса на плоскости проекционного экрана в виде переменного по размерам и по интенсивности излучения пятна. Кроме того, комплекс дополнительно оборудован web-камерой с узкополосным инфракрасным фильтром, которая считывает пятно излучения конусного излучателя. При этом операционная система компьютера преподавателя с помощью программного обеспечения осуществляет управляющие операции по взаимодействию инфракрасного конусного излучателя с web-камерой и проекционным экраном.

Интерактивный учебный комплекс поясняется схемами и графиками, изображенными на фиг.1, 2, 3, 4 и 5.

Фиг.1 - общая схема интерактивного учебного комплекса;

Фиг.2. - схема конструктивного исполнения инфракрасного конусного излучателя.

Фиг.3. - график зависимости диаметра пятна от расстояния между инфракрасным конусным излучателем и экраном;

Фиг.4. - график зависимости интенсивности пятна от расстояния между инфракрасным конусным излучателем и экраном;

Фиг 5 - схема подключения известных интерактивных досок.

Общая схема интерактивного учебного комплекса (Фиг.1 и Фиг.2) содержит: компьютер преподавателя 1 с операционной системой и программным обеспечением, мультимедийный проектор 2 учебных материалов, проекционный экран 3, а также инфракрасный конусный излучатель 4 и web-камеру 5 с узкополосным инфракрасным фильтром. В свою очередь инфракрасный конусный излучатель 4 снабжен инфракрасным светодиодом 6.

Предложенное в качестве изобретения техническое решение в виде интерактивного учебного комплекса позволяет естественным и удобным для человека образом имитировать функциональность мыши на проекционном экране. В качестве указателя в комплексе использован инфракрасный конусный излучатель 4 (источник инфракрасных электромагнитных волн), действующий в невидимом спектре, излучение которого направлено на проекционный экран 3 в виде конуса. Конструктивно инфракрасный конусный излучатель 4 выполнен в виде фонарика-ручки с инфракрасным светодиодом 6 в качестве источника света (Фиг.2). В качестве сенсора используется стандартная web-камера 5 с установленным узкополосным инфракрасным фильтром, соответствующим частоте излучения инфракрасного светодиода 6, присоединяемая к компьютеру 1 по порту USB (Фиг.1). Благодаря использованию узкополосного фильтра web-камера 5 не воспринимает видимое изображение на проекционном экране 3 и видит только пятно света от инфракрасного конусного излучателя 4.

Минимальный размер пятна определяется расстоянием от инфракрасного конусного излучателя 4 до поверхности проекционного экрана 3. Кромка излучателя сделана из материала, прозрачного для инфракрасных электромагнитных волн, следовательно, глубина установки инфракрасного светодиода 6 определяется таким образом, чтобы при прикосновении излучателя 4 к проекционному экрану 3 диаметр пятна воспринимался сенсором как один-два ярких пиксела (точки на сенсоре). Так как излучение инфракрасного светодиода 6 имеет форму конуса, диаметр пятна линейно зависит от расстояния между инфракрасным конусным излучателем 4 и проекционным экраном 3 (Фиг.3), а интенсивность потока имеет обратную кубическую зависимость от расстояния между инфракрасным конусным излучателем и проекционным экраном 3 (Фиг.4). На графиках можно выделить три точки, характеризующие размер пятна, видимого камерой: А - минимальный размер пятна при максимальной интенсивности, Б - увеличенный размер пятна при относительном сохранении интенсивности, В - размер пятна, позволяющий четко отделять его от фонового излучения. Таким образом, используемый способ позволяет четко определить три уровня удаления инфракрасного конусного излучателя от экрана: расстояние между А и Б - «прикосновение», расстояние между Б и В - «указание», расстояние больше В - «невидимость». Это составляет основную отличительную особенность от способа, используемого в интерактивных досках, который имеет всего два основных состояния указателя: «прикосновение» и «невидимость».

Таким образом, в применении к работе интерактивного учебного комплекса при взаимодействии графического интерфейса с инфракрасным конусным излучателем 4 предлагается следующая парадигма взаимодействия: при приближении к экрану инфракрасного конусного излучателя 4 на расстояние 15-20 см он захватывает курсор и при перемещении вдоль плоскости проекционного экрана 3 позиционирует его; при касании экрана 3 инфракрасным конусным излучателем 4, а также при приближении на расстояние менее 0.5 см - зависит от калибровки) имитируется нажатие левой клавиши мыши. В итоге, естественным образом полностью имитируется функциональность мыши для управления графическим пользовательским интерфейсом, в том числе, и вспомогательные действия: двойное нажатие левой клавиши - двойное прикосновение, нажатие правой клавиши - задержка прикосновения и т.п. Управление строится на трехмерном позиционировании инфракрасного конусного излучателя 4 без использования дополнительных кнопок и элементов графического интерфейса, что значительно упрощает применение интерактивного учебного комплекса в процессе обучения. Использование в качестве основы сенсора типовой USB web-камеры 5 также существенно удешевляет общую стоимость интерактивного учебного комплекса.

Программное обеспечение включает в себя драйвер устройства, обеспечивающий преобразование динамических изображений, полученных от web-камеры 5, в координаты и события графического курсора компьютера 1. Кроме того, в программное обеспечение входит процедура калибровки (начальной настройки), позволяющая синхронизировать изображение на матрице сенсора web-камеры 5 с видимой областью проекционного экрана 3, задать параметры аффинного преобразования из экранных координат в матричные, определить чувствительность указателя, то есть границу между «прикосновением» и «указанием».

Следовательно, применение данного интерактивного учебного комплекса позволяет значительно расширить взаимодействие между преподавателем и учениками путем использования проекционного экрана и инфракрасного конусного излучателя, пятно излучения которого считывает web-камера с узкополосным инфракрасным фильтром.

Интерактивный учебный комплекс, содержащий компьютер преподавателя с операционной системой и программным обеспечением, имеющий средства подключения к интерактивной доске, а также мультимедийный проектор учебных материалов, подключенный к компьютеру преподавателя и предназначенный для проектирования мультимедийных данных на интерактивную доску, отличающийся тем, что интерактивный учебный комплекс в качестве интерактивной доски оборудован проекционным экраном, инфракрасным конусным излучателем, снабженным, в свою очередь, инфракрасным светодиодом, с помощью которого осуществляют перемещение курсора графического интерфейса на плоскости проекционного экрана в виде переменного по размерам и по интенсивности излучения пятна, кроме того, комплекс дополнительно оборудован web-камерой с узкополосным инфракрасным фильтром, которая считывает пятно излучения конусного излучателя, при этом операционная система компьютера преподавателя с помощью программного обеспечения осуществляет управляющие операции но взаимодействию инфракрасного конусного излучателя с web-камерой и проекционным экраном.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области медицинских технологий. Техническим результатом является усовершенствование связи между медицинскими специалистами и пациентами.

Изобретение относится к средствам для обработки данных в сетях связи и осуществлению обмена информацией с потребителем рекламы путем интерактивного диалога с пользователем.

Изобретение относится к системам мгновенной передачи сообщений (IM, МП), позволяющим пользователям связываться друг с другом в режиме реального времени. Технический результат - расширение функциональных возможностей распространения звуковых элементов среди пользовательских устройств, заключающееся в возможности пользователя выбирать новый звуковой элемент и передавать его через механизм организации очереди, чтобы сгладить использования полосы пропускания, другому пользователю.

Изобретение относится к эксплуатации зданий и сооружений различного назначения и предназначено для организации и автоматизации процессов эксплуатации инженерно-информационной инфраструктуры зданий.

Изобретение относится к средствам для конфигурирования профилей программного обеспечения. Технический результат заключается в улучшении производительности и срока службы аккумулятора.

Изобретение относится к системам распространения кодированных билетов и купонов на мобильный телефон, управления доступом к закрытым зонам или учреждениям. .

Изобретение относится к средствам обработки денег. .

Изобретение относится к технологии для вставки мультимедийного файла через основанное на веб-технологии рабочее приложение для настольной системы. .

Изобретение относится к виртуальным бонусным очкам или микроплатежам, получаемым покупателями при приобретении товара. .

Изобретение относится к виртуальным бонусным очкам или микроплатежам, получаемым покупателями при приобретении товара. .

Изобретение относится к вычислительной технике и, в частности, к расположению областей отображения с использованием улучшенных состояний окна. Техническим результатом является обеспечение интуитивности и повышение скорости навигации между состояниями окна, а также увеличение типов областей отображения, обеспечивающих увеличенные возможности для осуществления доступа к предопределенным состояниям окна.

Настоящее изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в устройствах манипуляторов, используемых для взаимодействия с интерфейсом вычислительных машин для ввода команд в мультимедийное устройство для ручного управления техническими объектами и технологическими процессами с помощью процессорной техники с обеспечением возможности длительного ввода информации без усталости работающей руки пользователя и без искажения вводимой информации.

Изобретение относится к технологии разработки в области программного операционного интерфейса устройства с сенсорным экраном. .

Изобретение относится к технологии разработки в области программного операционного интерфейса устройства с сенсорным экраном. .

Изобретение относится к технологии разработки в области программного операционного интерфейса устройства с сенсорным экраном. .

Изобретение относится к системам удаленной обработки данных. .

Изобретение относится к области машиночитаемых носителей, компьютеризованных способов и компьютерных систем вызова действия представления путем применения операции перетаскивания к кнопке управления верхнего уровня, визуализированной на дисплее с сенсорным экраном.

Изобретение относится к вычислительной технике, а конкретнее - к программным приложениям для отображения данных. .

Изобретение относится к области программирования прикладных программ с несколькими вкладками. .

Изобретение относится к способу отображения подвижной клавиатуры или подвижного указателя (курсора) на дисплее мобильного оконечного устройства. Техническим результатом является обеспечение сокращения времени вычисления и тем самым исключения разрядки аккумулятора, а также обеспечение более точного управления мобильным оконечным устройством. Способ отображения виртуальной клавиатуры на дисплее мобильного оконечного устройства, например мобильного телефона, причем мобильное оконечное устройство содержит камеру для съемки видеоданных, дисплей для их отображения и клавиатуру для выбора функций меню или ввода, например, текстового сообщения, заключается в том, что клавиатура отображается на дисплее мобильного оконечного устройства в виде виртуальной клавиатуры, а отображенный на ней указатель (курсор) выполнен подвижным, причем в соответствии с совершаемыми по пространственным осям движениями мобильного оконечного устройства указатель (курсор) перемещается по соответствующему полю виртуальной клавиатуры. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх