互動電子白板系統的設計與實現

陳杰，潘建，韋楚楚

1.浙江省人民醫院 計算機中心，浙江杭州 310014；2.浙江工業大學 計算機學院，浙江 杭州 310023

互動電子白板系統的設計與實現

陳杰1，潘建2，韋楚楚2

1.浙江省人民醫院 計算機中心，浙江杭州 310014；2.浙江工業大學 計算機學院，浙江 杭州 310023

本文設計了一種基于紅外技術的互動電子白板系統，該系統由紅外攝像機、紅外筆、普通電腦、投影儀和幕布5部分組成。其利用紅外攝像機捕捉紅外筆發出的光點，并將位置信息返回到電腦，實現互動電子白板的書寫功能。互動電子白板軟件采用C#語言和.Net平臺，運用GDI+技術，實現了繪圖、控制面板、屏幕定位等模塊。系統界面友好、操作簡單、使用方便，價格經濟。

互動電子白板；C#；GDI+；屏幕繪圖；屏幕定位

隨著科技的發展，計算機和網絡的普遍應用，一種新的技術應運而生，即互動電子白板。這種技術的產生，受到了教育界和企業的極大關注。

百年來，我們的課堂教學模式經歷了黑板教學、多媒體教學和互動電子白板教學[1-3]。互動電子白板教學，順應了信息化發展的趨勢，將傳統黑板和多媒體投影技術的優點整合到了一起，使其既具有普通黑板的功能，能在上面書寫自如，展現教師風采，與學生自如地交流，又具有能夠承載豐富多彩的網絡多媒體的功能，并且能夠完整保存課堂上教師和學生在黑板上所寫的內容以供復用[4-6]。目前，互動電子白板的硬件技術日益成熟和完善，而軟件方面則稍有欠缺[7-8]。本文根據教學的實際需求，采用C#語言，使用Visual Studio 2005作為開發工具，運用GDI+（Windows XP中的一個子系統）技術和API技術設計開發了一個界面美觀、操作簡單，適合大部分教師應用的互動電子白板系統[9-10]。

1 互動電子白板系統的結構

1.1 系統總體架構

本文設計的互動電子白板由紅外筆、Wii手柄、個人電腦、投影機、幕布等組成。將Wii手柄放在可以監看到整個屏幕的位置后固定不動，移動紅外筆，Wii手柄里的紅外攝像機可追蹤紅外筆發出的光點，然后Wii手柄以鼠標的身份跟電腦連線，定位方式是將4個角落光點的位置傳送給電腦上的座標軟件作為參考點，這樣就可實現一個虛擬的互動白板[11]。系統總體架構，見圖1。

圖1 系統總體架構

1.2 系統功能模塊

本系統主要實現了3個功能模塊：繪圖、控制面板和屏幕定位功能模塊[12-13]。

繪圖即可以將屏幕當成畫板，演示或講課時可以自由表達演講者的思想。繪圖分為屏幕繪圖、黑板和圖片批注。

1.2.2 控制面板

控制面板是一些系統功能的快捷按鈕，方便在演講時對屏幕的快速操控。控制面板分為左右鍵切換、多媒體、屏幕鍵盤、PPT演示、縮放和退出6個功能。

1.2.3 屏幕定位

互動電子白板的屏幕書寫功能需要通過紅外攝像機捕捉紅外光源的位置，并將位置信息返回電腦來實現，因此，需要實現屏幕校準模塊快速有效的屏幕定位。

2 系統設計與實現

2.1 系統界面設計

2018年3月30 日國家發展改革委印發《必須招標的工程項目規定》（國家發展改革委第16號令）規定：使用國有企業事業單位資金，并且該資金占控股或者主導地位的項目必須招標，自2018年6月1日起施行［3］。《招投標法》規定：國有資金投資的建設工程發承包，必須采用工程量清單計價［4］。

系統主界面采用透明設計，窗口出現在屏幕的右下角，按鈕大小一致，橫向均勻排列，占用空間較少。屏幕繪圖界面：窗口無邊框，背景以拷貝屏幕的方式畫背景圖。黑板界面：窗口無邊框，背景為黑色背景色。圖片批注界面：窗口有邊框。子界面按鈕均出現在右下角，橫向均勻排列。

2.2 繪圖功能的實現

2.2.1 屏幕繪圖

屏幕繪圖就是以電腦屏幕為背景進行繪圖，實現鉛筆、畫筆大小，畫筆顏色、填充顏色、橡皮、清空、屏幕遮、畫圖形狀、撤銷、恢復、打開、保存、圖片批注、返回、縮放和鼠標等功能，均可調用GDI+的方法來實現。其中，撤銷和恢復功能使用棧的方法實現、撤銷的具體流程，見圖2。

最多能撤銷（history棧）和恢復（now棧）：① 撤銷功能：撤銷上一步動作，回到畫上一筆前的畫面，最多能撤銷20次。② 恢復功能：恢復撤銷掉的動作，回到未撤銷時的畫面，最多能恢復20次。實現方法（圖2）：用棧的方法實現history棧和now棧。撤銷：每畫下一筆，都將圖入棧history，按下撤銷按鈕，判斷棧history里是否有圖，若有圖，則出棧history，若沒有圖，則撤銷按鈕不可用；恢復：每撤銷一筆，都將圖出棧history，按下恢復按鈕，判斷棧history里是否有圖，若有圖，則出棧now，若沒圖，則恢復按鈕不可用。

2.2.2 黑板

通過設置黑板的BackColor屬性，進行背景色的設置，默認為黑色。黑板的繪圖、撤銷、恢復、畫筆大小、畫筆顏色、填充顏色的實現方法與屏幕繪圖一致。橡皮應用g.FillRectangle()函數實現。清空應用以背景色填充整個繪圖區域的方法實現。上一張圖和下一張圖應用棧的方法實現，需要對是否有下一張圖進行判斷，如果沒有，則需要新建一個畫布，即用背景色填充整個繪圖區域。

圖2 撤銷流程圖

2.2.3 圖片批注

打開需要打開的圖片在屏幕中央顯示圖片，設置其Loction屬性即可實現。保存圖片則直接保存在D盤上，以時間來命名每張保存的圖。圖片批注的繪圖、撤銷、恢復、擦除、畫筆大小、畫筆顏色、填充顏色的實現方法與屏幕繪圖一致。

2.2.4 屏幕定位

用C#語言編寫程序，完成4個角的基點定位。其定位過程為：

（1） 啟動電腦的藍牙接收器。

（2）啟動電腦的藍牙連接程序。

（3）開啟電源，搜尋藍牙，使其與電腦連接后，關閉連接程序。

（4）啟動軟件，開始定位。

（5）以紅外線筆，仔細對準4個角落的定位點按點，若其中有1個定位點無法感應，則應放棄此次定位，調整好位置后重新定位。定位完成，要檢查追蹤率，若偏低（<50%）或有太大的區域落在可視范圍外，則應重新調整位置，再定位。

（6）確定定位完成后，將軟件最小化，此后投影屏幕、投影機、電腦三者的位置都不可再移動，否則需重新定位。

2.3 系統實現結果

系統實現了屏幕繪圖、黑板、圖片批注、左右鍵切換、多媒體、屏幕鍵盤、PPT演示等功能。互動電子白板系統界面，見圖3。

圖3 互動電子白板系統界面

3 結束語

本文根據教師在課堂上常用的工具設計并實現了一個基于紅外技術的廉價互動電子白板，系統使用Visual Studio2005作為開發工具，應用C#語言進行開發，完成了繪圖、控制面板和屏幕定位3個模塊的設計，實現了屏幕繪圖、黑板、圖片批注、左右鍵切換、多媒體和屏幕鍵盤等功能。系統具有界面友好，使用簡單，操作方便等特點。

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The Design and Implementation of Interactive Whiteboard System

CHEN Jie1, PAN Jian2, WEI Chu-chu2
1. Computer Center, Zhejiang Provincial People’s Hospital, Hangzhou Zhejiang 310014, China; 2. College of Computer Science, Zhejiang University of Technology, Hangzhou Zhejiang 310023, China

In this paper, a low-cost interactive whiteboard system based on infrared camera is proposed. The interactive whiteboard system is constituted by f ve parts: infrared camera, infrared pen, personal computer, projector and curtain. The function of interactive whiteboard is realized by the principle of capturing points come from infrared pen by infrared camera, then return position information to computer.The software system is developed by C# language and GDI+ on the.Net platform. Three modules including drawing, control panel and screen positioning are implemented. This system is userfriendly, simple and easy to use.

interactive whiteboard; C#; GDI+; screen drawing; screen positioning

TP334.3

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2012.04.006

1674-1633(2012)04-0021-03

2011-10-11

作者郵箱：chenjie_sit@hotmail.com