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基于CCD成像技术的人机交互界面研究

作　者: 徐（韦华）
导　师: 刘向东；刘旭
学　校: 浙江大学
专　业: 光学工程
关键词: 人机交互界面 大屏幕显示 CCD 无线数据传输 指点精度
分类号: TP334
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 409次
引　用: 7次
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内容摘要


随着计算机及多媒体技术的发展，人机交互成为了一个重要的研究课题。基于计算机、大屏幕显示技术、高端电子技术和软件技术的交互式电子白板是人机交互界面研究的一个重要方向。它的出现，大大增加了人们信息交流的便利性。它可以完全脱离鼠标和键盘，使用手指或特定的指点笔在显示大屏幕上实现对计算机的操作，将大屏幕显示屏作为大型的触摸屏，实现对计算机文件的编辑、注释、保存等，还可以在大屏幕上面任意书写、绘画并即时显示与保存，还可以与视频会议产品结合，组成具备数据、影像、声音等技术的完美视频会议系统。 相对于目前交互式电子白板普遍技术复杂的特点，本课题提出了一种新颖的设计思路，采用低成本的CCD摄像器件实现将包含指点笔发出的特殊光点信号的图像信息转换为特殊光点的位置坐标信息，利用无线数据传输模块传递功能信息，在应用软件的支持下，建立新型的人机交互界面，使任一大屏幕显示屏实现交互式电子白板的功能。 本文在详细阐述了基于CCD成像技术的交互式电子白板工作原理的基础上，全面介绍了这种新型的交互式电子白板的功能以及实现技术，着重于系统的总体结构设计与硬件设计。本文重点介绍了人机交互工具—指点笔的结构与功能实现过程以及基于面阵CCD的二维位置定位系统的研究，着重分析了CCD摄像器件输出的全电视视频信号的处理方法以及影响基于面阵CCD二维位置定位系统的电子白板的指点精度的各因素，并从实验上实现了基于面阵CCD的交互式电子白板的建立。此外，论文还提出了基于线阵CCD的二维位置定位系统的设计方案。 最后，对本系统今后要完善的地方和发展方向作了分析。

全文目录


摘要  2-3
ABSTRACT  3-6
第一章 前言  6-13
  §1．1 研究背景  6-7
  §1．2 交互式电子白板  7-10
  §1．3 本课题研究内容  10-13
第二章 基于CCD的交互式电子白板的工作原理  13-29
  §2．1 系统原理  13-14
  §2．2 指点笔  14-15
  §2．3 CCD摄像器件  15-17
  §2．4 全电视信号  17-20
    §2．4．1 图像信号  19
    §2．4．2 复合同步信号  19-20
    §2．4．3 复合消隐信号  20
  §2．5 特殊光点坐标值产生机理  20-23
    §2．5．1 X坐标值的生成  21
    §2．5．2 Y坐标值的生成  21
    §2．5．3 坐标转换  21-23
  §2．6 串行通信  23-27
    §2．6．1 异步通信与同步通信  24-25
    §2．6．2 串行通信的RS—232C接口标准  25-27
  §2．7 Windows的消息驱动机制  27-29
第三章 指点笔的结构与功能实现  29-44
  §3．1 指点笔的结构与功能  29-30
  §3．2 系统中的主要器件  30-33
  §3．3 硬件结构  33-36
    §3．3．1 发光二极管状态控制模块  33-34
    §3．3．2 按键与单片机摄口  34-35
    §3．3．3 无线数据发送模块与单片机接口  35-36
  §3．5 无线数据传输系统  36-38
  §3．6 指点笔系统软件流程与初步实验  38-44
第四章 基于面阵CCD的二维位置定位系统  44-68
  §4．1 系统原理结构  44-45
  §4．2 视频信号处理模块  45-50
    §4．2．1 预处理及特征点筛选电路  46-47
    §4．2．2 X、Y坐标计数门信号  47-50
  §4．3 坐标值生成模块  50-53
  §4．4 按键信息接收模块  53
  §4．5 数据采集、处理合成及通信模块  53-58
    §4．5．1 系统控制微处理器  54-57
    §4．5．2 下位机与计算机的通信协议  57-58
  §4．6 软件程序流程  58-60
  §4．7 影响系统指点精度的因素  60-63
  §4．8 结果及讨论  63-68
第五章 基于线阵CCD的二维位置定位系统  68-78
  §5．1 光学系统  69-71
  §5．2 线阵CCD工作电路  71-73
  §5．3 视频信号处理电路  73-76
  §5．4 计数电路及数据采集电路  76-78
第六章 总结与展望  78-80
硕士在读期间完成的论文  80-81
致谢  81

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 电子数字计算机（不连续作用电子计算机） > 外部设备
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