基于手繪識別的智能電子白板系統(tǒng)研究與實現(xiàn).pdf

1、隨著信息技術(shù)在教育教學(xué)實踐中的深入應(yīng)用，教育技術(shù)逐步向智能化方向發(fā)展。交互式電子白板是融合了黑板等傳統(tǒng)教學(xué)手段和多媒體投影等現(xiàn)代化教學(xué)手段的新型課堂教學(xué)媒體，教師既可在白板上完成板書，又能實現(xiàn)計算機(jī)交互操作，并且在教學(xué)內(nèi)容的呈現(xiàn)、處理和存儲方面有著獨特的優(yōu)勢。
　　但現(xiàn)有交互式電子白板無法識別常用手勢，對白板內(nèi)容進(jìn)行刪除、移動、復(fù)制等操作必須借助菜單欄或工具欄，容易導(dǎo)致教學(xué)過程的中斷與學(xué)生注意力的分散。同時，現(xiàn)有的電子白板不具備學(xué)

2、科符號的識別功能，不能理解學(xué)科符號所特定的語義表征，未能充分利用計算機(jī)的信息處理優(yōu)勢來輔助教學(xué)。
　　本文以戴爾的“經(jīng)驗之塔”理論、香農(nóng)-韋弗的傳播模式等為教育理論依據(jù)，以筆式用戶界面與草圖識別技術(shù)的發(fā)展為技術(shù)支撐，在研究現(xiàn)有交互式電子白板的基礎(chǔ)上，設(shè)計和開發(fā)了用于計算機(jī)程序設(shè)計教學(xué)的智能電子白板系統(tǒng)。
　　智能電子白板系統(tǒng)采用基于支持向量機(jī)(SVM)的在線圖形識別算法實現(xiàn)手勢與學(xué)科符號的識別。識別過程首先對手繪圖形進(jìn)行去噪

3、、平移、縮放等預(yù)處理，然后用基于旋轉(zhuǎn)不變性的Zernike矩提取筆畫特征，最后采用SVM分類器進(jìn)行手繪草圖的識別。在手勢符號識別的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)通過UI建模建立手勢和交互任務(wù)之間的映射關(guān)系，并采用基于上下文的程序流程圖邏輯自動識別算法，實現(xiàn)了在線手繪程序流程草圖到C程序代碼的自動轉(zhuǎn)換。
　　在智能電子白板系統(tǒng)支持下，本文提出了一種創(chuàng)新的程序設(shè)計教學(xué)方法：通過同屏顯示手繪流程圖及自動生成的C程序，實現(xiàn)形象思維與邏輯思維的關(guān)聯(lián)教學(xué)；通過

4、觀察手繪流程圖修改和代碼的自動變化，實現(xiàn)動態(tài)對比學(xué)習(xí)；通過電子白板的課后回放，實現(xiàn)場景再現(xiàn)強(qiáng)化記憶。因此，在智能電子白板基礎(chǔ)上的程序設(shè)計教學(xué)避免了非線性結(jié)構(gòu)流程圖和線性結(jié)構(gòu)程序之間的概念不一致缺陷，提高了程序設(shè)計教學(xué)的效率。
　　本文研究的智能電子白板系統(tǒng)有以下三方面創(chuàng)新：
　　(1)基于手勢識別的教學(xué)白板交互手段：系統(tǒng)自動識別用戶手勢命令，不需借助菜單欄與工具欄，即可完成白板內(nèi)容的編輯，具有自然的人機(jī)交互方式。