[發明專利]互動式投影教學環保游戲裝置、控制方法、設備及終端

在審

• 申請號: 202210665164.0
• 申請日: 2022-06-13
• 公開（公告）號: CN115089954A
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發明（設計）人: 吳琴;宇文泰然;徐浩偉;吳錫;彭靜
• 申請（專利權）人: 成都信息工程大學;北京大學
• 主分類號: A63F13/213
• 分類號: A63F13/213;G09B5/14;G09B19/22
• 代理公司: 北京久維律師事務所 11582
• 代理人: 邢江峰

1.一種互動式投影教學環保游戲裝置，其特征在于，所述互動式投影教學環保游戲裝置包括基于主控電腦的游戲系統、手持投影儀、固定投影儀、攝像頭以及帶有實體機關的可旋轉界面；

所述基于主控電腦的游戲系統包括計算機終端控制系統、圖像識別模塊以及圖形化游戲界面；所述計算機終端控制系統用于通過多線程控制圖像識別與游戲界面的信號輸入與輸出；所述圖像識別模塊用于對所述攝像頭采集的數據進行分析預處理；所述圖形化游戲界面基于兒童偏好的童話畫風的游戲場景，并通過藍牙傳輸至所述固定投影儀；

所述手持投影與固定投影儀具備圖像存儲與控制功能，內置藍牙通訊模塊用于數據傳輸；

所述攝像頭通過藍牙連接或有線連接與主控電腦連接；

所述可旋轉界面包括四周覆蓋幕布的立方體，內置若干電源裝置、Arduino、LED以及舵機；在收到通訊后，可旋轉界面進行反饋推動游戲進度。

2.如權利要求1所述的互動式投影教學環保游戲裝置，其特征在于，所述圖像識別模塊在將捕捉到的圖像進行圖像顏色空間轉換成成灰度圖像后，進而轉換為二進制圖像，來進行圖像的輪廓識別；具體包括：首先獲取圖像大小。再轉到hsv空間矩形后，去除圖像的背景部分；再針對圖像的背景部分進行膨脹與腐蝕，排除空白部分對識別的誤差影響；然后找到面積最大的輪廓，繪制最小外接圓；根據封閉輪廓的周長或曲線長度，進行多邊形逼近，識別圖像的輪廓。

3.如權利要求1所述的互動式投影教學環保游戲裝置，其特征在于，所述圖形化游戲界面中，根據不同環境保護知識的主題，設計多個游戲場景；根據不同環境保護知識的內容，設計多種邏輯導向的交互形式進行啟發式教學；

所述交互形式包括通過投影與實體機關的交互和與圖像界面的交互；通過識別圖形信號，來對用戶進行實體或圖像的反饋，形成新穎的教學交互方式；通過基于Unity對2D平臺圖像場景的控制與Arduino對電機、LED機關的控制，進行多種交互的反饋。

4.如權利要求1所述的互動式投影教學環保游戲裝置，其特征在于，所述可旋轉界面中，所述立方體側面的對腳線距離為27.5cm，表面覆蓋的幕布為啞光白色；

所述內置電源裝置支持電源供電；所述Arduino為Arduino Uno或Arduino Nano版本，用于裝載可旋轉界面的控制程序；

所述LED為型號WB2812，用于通過有線連接進行控制與通訊；

所述360舵機位于所述立方體底部，設置0度、90度、180度以及270度四個狀態。

5.如權利要求1所述的互動式投影教學環保游戲裝置，其特征在于，所述互動式投影教學環保游戲裝置中，python用于實現輪廓識別與通信的功能，Arduino用于實現硬件模塊的功能與邏輯，Unity用于實現游戲界面的開發與運行。

6.一種應用如權利要求1～5任意一項所述的互動式投影教學環保游戲裝置的互動式投影教學環保游戲裝置的控制方法，其特征在于，所述互動式投影教學環保游戲裝置的控制方法包括：

手持投影儀是用戶的輸入設備，用戶通過使用手持投影儀將圖片投射在可旋轉界面上；固定投影儀在可旋轉界面上投射出游戲的背景、游戲人物以及動畫效果；當用戶的輸入發生改變時，固定投影儀根據用戶的輸入進行相應反饋；攝像頭被用來檢測用戶的輸入圖像，可操作界面充當投影面，在界面中設有實體機關，在攝像頭檢測出相應用戶輸入信號后通過給用戶進行反饋。