一种基于Kinect的投影式点读系统的制作方法

本实用新型涉及一种幼教早教系统，尤其涉及一种通过手势控制的投影式点读系统。

背景技术：

随着我国幼儿教育的不断改革，我国的学前教育对西方先进的幼儿教育理念和模式进行吸收消化，各类早教产品这类新的市场也开始出现在中国社会。近几年，儿童早期教育已经得到了各界的广泛重视，家长和社会都意识到早期教育对儿童性格、能力、认知等方面的培养有着重要的作用。根据近几年公布多项政府的调查和机构报告显示，家庭消费支出当中子女的教育消费支出比例呈逐年上升的趋势，其中，子女上学期与幼儿园阶段的教育消费指标近两年上升速度迅猛，除了高等教育教育之外，小学、初中、高中时期家庭教育支出比例都比不上相应的学前阶段。因此，早教市场规模逐步形成。点读机是当下主流的早教产品，2004年开始在市场上出现，2008年开始慢慢普及。它通过科技手段将使儿童吸收知识的方式更加生动、更加有趣。作为一种新型多媒体教与学的手段，点读机有助于儿童的早期学习，帮助儿童养成良好的许学习习惯和培养儿童的学习兴趣，同时能培养儿童的自主学习能力。

当前点读机产品市场庞大，看似品牌各异，种类繁多，实际上都存在静电放电等辐射问题和教材落后、盗版等教材误导问题。作为一种幼教产品，安全是首要的，而作为学习产品，要确保知识内容的正确性和完整性。人工智能技术的发展也为点读机产品系列注入了新的活力，图像识别、三维检测和人工智能及计算机网络为点读机产品提供了更多的功能。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种基于kinect的投影式点读系统，能够提高点读机的趣味性和安全性。

为了克服上述之不足，本实用新型采用的技术方案是：一种基于kinect的投影式点读系统，其特征在于：包括支架、主机、kinect传感器、短焦投影设备和灯光模组，支架包括水平横杆和竖直支撑杆，竖直支撑杆的上端与水平横杆相连接，竖直支撑杆的下端与主机固定连接，kinect传感器、短焦投影设备和灯光模组分别安装在水平横杆上，kinect传感器、短焦投影设备分别与主机连接。

进一步地，所述水平横杆上设有安装通孔，在安装通孔内可拆卸式安装有安装座，在安装座上开设有用于安装所述kinect传感器的腔室和安装所述短焦投影设备的缺口，所述灯光模组设有两套且分别设置在安装座两侧。

进一步地，所述主机包括壳体和安装在壳体内的jetsonnano控制板。

进一步地，所述水平横杆的一端设有卡扣，所述竖直支撑杆的上端设有插槽，卡扣能插入插槽中并扣紧，水平横杆和竖直支撑杆固定连接后呈倒“l”状。

进一步地，所述主机还与一云服务器通过网络相连。

本实用新型的有益效果是：本实用新型利用投影设备将文字图像等影像投影到任意桌面，使用时，通过kinect传感器实时获取用户手势及指尖位置信号并实时反馈给主机，由主机播放点读相应的图像、音频或视频，实现点读桌面影像的功能；提升了幼童的学习兴趣。

本实用新型在使用过程中，眼手脑并用，可玩性高；能够充分调动幼童的感官，开发幼童的智力，锻炼幼童的大脑，培养幼童自主解决问题的能力。

附图说明

下面结合附图对本实用新型进一步的详细说明。

图1为本实用新型的结构示意图。

图2位本实用新型的结构分解示意图。

具体实施方式

下面结合附图来进一步说明本实用新型的具体实施方式。

如图1所示，一种基于kinect的投影式点读系统，包括支架1、主机2、kinect传感器3、短焦投影设备4和灯光模组5，支架1包括水平横杆11和竖直支撑杆12，竖直支撑杆12的上端与水平横杆相连接，竖直支撑杆的下端与主机2固定连接，kinect传感器3、短焦投影设备4和灯光模组5分别安装在水平横杆上，kinect传感器3、短焦投影设备4分别与主机2连接。

具体的，所述主机2包括壳体21和安装在壳体内的jetsonnano控制板22。所述水平横杆11上设有安装通孔110，在安装通孔110内可拆卸式安装有安装座6，在安装座6上开设有用于安装所述kinect传感器3的腔室61和安装所述短焦投影设备4的缺口62，在水平横杆11底面上分别开设有kinect传感器3的镜头窗口112和投影设备安装口113，投影设备安装口113与缺口62位置相对应。所述灯光模组5设有两套且分别设置在安装座6两侧。kinect传感器3安装在腔室61内，且在安装座6装入安装通孔110时，kinect传感器3的镜头与镜头窗口112对齐。所述短焦投影设备4经投影设备安装口113卡接在安装座6的缺口62上；为了使安装结构更稳定，短焦投影设备4的外壳还可与水平横杆11直接通过螺丝固定连接，也可以通过胶水粘接。

优选的，在水平横杆11的一端设有卡扣111，所述竖直支撑杆12的上端设有插槽121，卡扣111能插入插槽121中并扣紧，实现水平横杆11与竖直支撑杆12的连接；水平横杆11和竖直支撑杆12固定连接后呈倒“l”状。竖直支撑杆12的下端设有连接板架120，主机2的壳体上开始有大小与连接板架120相适应的装配开口20，组装时，jetsonnano控制板22安装在壳体内，连接板架120与装配开口20配合并通过螺丝固定连接。如此设计，壳体既能保护jetsonnano控制板22，也能作为底座使用，使结构紧凑，整体稳定。

优选的，所述主机2还与一云服务器通过网络相连。可以通过云服务器获得更进一步的功能支持，例如，主机将kinect采集到的图像上传到云服务器，云服务器对图像进行智能识别与分析，采集图像中的有用信息并与云服务器中的知识库相匹配，将知识库中的相关联的教学图片或视频发给到主机；也可以将kinect采集到的语音和周围环境音上传到云服务器，云服务器上的语音识别系统识别用户指令，结合云服务器上的人工智能系统给予适当的反馈，与用户产生互动。

本实用新型中的短焦短焦投影设备4用于投影图案，kinect传感器3用于对用户手势的识别和手指的精确定位；灯光模组5起照明作用。将本实用新型安放在桌面上，放置后，kinect传感器3的红外感应器、投影设备4的镜头和灯光模组5的光源均朝向桌面，使得kinect传感器3能识别由短焦投影设备4投影到桌面的影像物体以及识别投影区域内的指尖。

使用时，主机2通过短焦投影设备4将教学图片或视频投影到桌面；用户将手指向图像上，kinect传感器3拍摄到用户手部的三维轮廓发送给主机2后分析出其手势或者手指的三维位置信息，与投射到桌面的实时图像进行比对分析，了解用户手势的意思或者手指所指向的图像位置，播放对应人机交互的图画、视频或者音频与用户进行互动。

本实用新型使用过程中需要在桌面上对画面进行投影，需要能在较短距离投影出更大的图像。所述短焦投影设备4需满足如下条件，亮度大于等于2600流明[根据iso21118标准]，灯泡寿命为标准亮度3500小时\节能模式5000小时，对比度>=000：1，标准分辨率为1024×768，具备vga接口、色差线接口、av接口、usb接口，vga输入为模拟vga:15针微型d-sub端子，vga输出为模拟vga:15针微型d-sub端子，视频输入为s-视频：s端子和composite，rs232c控制为9针端子。同时具备双重防尘系统，密闭式光学系统杜绝出现灰尘斑，长久保持清新画质，外插过滤网，有效的保证图像质量。

所述的kinect传感器3是一款基于rgb-d技术的三维传感器，kinect有三个相机，中间的相机是彩色摄影头，用来采集颜色图像。左右两边镜头则分别为红外线发射器和红外线cmos摄影机所构成的3d结构光深度感应器，主要功能是采集物体的深度数据，测量场景中物体各点位置到摄像头的空间距离。目前kinect使用是timeofflight(tof)技术，可在获取640×480分辨率下以每秒钟30帧的速度获取物体的三维深度数据，在本实用新型中用于对用户手势的识别和手指的精确定位。

所述的jetsonnano2控制板是一个全功能基于nvidiacuda的数据处理平台，能够快速开发和部署用于计算机视觉、机器人学以及医学等领域的计算密集型系统。nvidiajetsonnano开发组件包括了片上系统(soc)，nvidiamaxwell™架构，配有128个nvidiacuda®nvidiamaxwell™架构核心，四核arm®cortex®-a57mpcore处理器，4gb运行内存，16gbemmc存储空间，千兆以太网，usb3.0，以及各种通用io，支持linux，适合各行各业中的应用和系统开发。足以满足图像处理以及其他计算的需求。在本实用新型中作为系统的主机使用，用于接收和分析kinect传感器发送过来的图像和三维深度数据，连接投影设备输出图像，与云服务器相连获取进一步的服务等。

以上所揭露的仅为本实用新型的优选实施例而已，不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型申请专利范围所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。

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