[发明专利]一种基于AR互动教学设备的变焦系统

权利要求书

1.一种基于AR互动教学设备的变焦系统，其特征在于，所述变焦系统包括定位模块、变焦模块、显示模块、监测模块；

所述定位模块与教室黑板相连，用于判定教室内不同位置的学生与教学资源间的距离，所述教学资源包括黑板、投影仪；所述定位模块包括连接单元、GPS定位单元、距离感应单元；

所述距离感应单元用于对所述变焦模块与所述教学资源间的距离进行感应，获取二者之间水平距离和垂直距离；

所述变焦模块根据学生处于教室不同位置实现快速变焦，对黑板展示内容在最佳观赏点进行成像；所述变焦模块包括AR托盘、变焦控制单元和成像单元；

所述AR托盘用于智能化信息采集，随着位置的移动，根据所述距离感应单元产生的距离信息实现自动快速变换焦距，对所述教学资源显示信息进行高清拍摄；

所述AR托盘包括镜头和防抖单元；所述镜头对所述AR托盘所需信息进行采集，采集过程中根据学生所处位置的不同快速光学变焦，完成图像信息采集；所述防抖单元能够感知到AR托盘抖动频率和角度超出预设范围，防抖单元内置计算机对抖动频率和抖动角度进行不断计算和比较处理，根据抖动频率和角度的预设范围控制焦点平面移动幅度，将镜头向抖动方向适当调整，抵消这种抖动，防止画面模糊，利用对焦点位置或镜头位置的改变始终为学生呈现高清投射，所述防抖单元用于学生被提问时，姿势由坐快速转换为站立，所述防抖单元保障成像效果不受影响，在姿态发生变化时成像随时处于最佳观赏位置；

所述显示模块用于对所述变焦模块成像内容进行显示；所述显示模块包括信息显示单元和自适应单元；所述信息显示单元在距离学生作为2-3米处选择最佳观赏位置对采集教学资源进行投射；所述自适应单元根据学生位置不同、身高不同、坐姿不同对成像位置进行计算，根据计算结果对投射屏幕位置进行调整，达到观看的最佳效果；

所述自适应单元包括人体感应单元和调整计算单元；所述人体感应单元对学生身体形态变化状况进行感应，判断学生当前姿势形态，所述调整计算单元通过所述人体感应单元感应到学生现有身体形态，根据身体形态的变化进行投射最佳位置计算和调整；

所述变焦模块和所述教学资源之间正常坐姿下的水平距离为D，所述变焦模块与所述教学资源之间正常坐姿下的垂直距离为L；所述变焦模块所在位置信息的集合为N＝{N₁,N₂,N₃,…,N_X}，学生姿态发生改变时，每个所述变焦模块和所述教学资源之间的水平距离集合为D＝{D₁,D₂,D₃,…,D_n},每个所述变焦模块与所述教学资源之间的垂直距离集合为L＝{L₁,L₂,L₃,…,L_n}；

其中，表示学生姿态发生改变时，变焦模块和教学资源之间水平距离平均值，表示学生姿态发生改变时，变焦模块和教学资源之间垂直距离平均值；当学生坐姿发生不断发生变化时，所述变焦模块和教学资源之间的垂直、水平距离都在变化，通过对垂直、水平距离的平均值计算确定最佳投影观看位置；

所述监测模块用于对学生上课状态监督，将学生信息实时发送至教师；手环用于随时监测学生变焦系统与教学资源连接状态，判断学生是否处于连接状态，连接断开时，将断开信息发送到教师端，对学生学习状况进行实时反馈；所述教师端用于对所述教学资源播放内容进行控制，接收所述手环、所述GPS定位单元反馈的学生信息，对学生学习状态进行实时监测。

2.根据权利要求1所述的一种基于AR互动教学设备的变焦系统，其特征在于，

所述连接单元通过无线的形式在所述变焦模块和所述教学资源之间搭建一个连接平台，用于实现所述变焦模块与所述教学资源之间的信息交互；

所述GPS定位单元用于对所述变焦模块当前位置进行定位，将定位信息发送至教师端。

3.根据权利要求2所述的一种基于AR互动教学设备的变焦系统，其特征在于：所述连接单元包括wifi连接方式和蓝牙连接方式，学生可以通过任意一种方式与所述教学资源进行连接，在一种连接方式断开时快速切换至另外一种连接方式。

4.根据权利要求1所述的一种基于AR互动教学设备的变焦系统，其特征在于，

所述变焦控制单元用于对AR托盘进行控制，针对不同位置的学生对成像单元进行控制；

所述成像单元用于对所述AR托盘采集到的信息根据所处位置不同实现最佳距离的成像。