陈杰，潘建，韦楚楚

1.浙江省人民医院 计算机中心，浙江杭州 310014；2.浙江工业大学 计算机学院，浙江 杭州 310023

互动电子白板系统的设计与实现

陈杰1，潘建2，韦楚楚2

1.浙江省人民医院 计算机中心，浙江杭州 310014；2.浙江工业大学 计算机学院，浙江 杭州 310023

本文设计了一种基于红外技术的互动电子白板系统，该系统由红外摄像机、红外笔、普通电脑、投影仪和幕布5部分组成。其利用红外摄像机捕捉红外笔发出的光点，并将位置信息返回到电脑，实现互动电子白板的书写功能。互动电子白板软件采用C#语言和.Net平台，运用GDI+技术，实现了绘图、控制面板、屏幕定位等模块。系统界面友好、操作简单、使用方便，价格经济。

互动电子白板；C#；GDI+；屏幕绘图；屏幕定位

随着科技的发展，计算机和网络的普遍应用，一种新的技术应运而生，即互动电子白板。这种技术的产生，受到了教育界和企业的极大关注。

百年来，我们的课堂教学模式经历了黑板教学、多媒体教学和互动电子白板教学[1-3]。互动电子白板教学，顺应了信息化发展的趋势，将传统黑板和多媒体投影技术的优点整合到了一起，使其既具有普通黑板的功能，能在上面书写自如，展现教师风采，与学生自如地交流，又具有能够承载丰富多彩的网络多媒体的功能，并且能够完整保存课堂上教师和学生在黑板上所写的内容以供复用[4-6]。目前，互动电子白板的硬件技术日益成熟和完善，而软件方面则稍有欠缺[7-8]。本文根据教学的实际需求，采用C#语言，使用Visual Studio 2005作为开发工具，运用GDI+（Windows XP中的一个子系统）技术和API技术设计开发了一个界面美观、操作简单，适合大部分教师应用的互动电子白板系统[9-10]。

1 互动电子白板系统的结构

1.1 系统总体架构

本文设计的互动电子白板由红外笔、Wii手柄、个人电脑、投影机、幕布等组成。将Wii手柄放在可以监看到整个屏幕的位置后固定不动，移动红外笔，Wii手柄里的红外摄像机可追踪红外笔发出的光点，然后Wii手柄以鼠标的身份跟电脑连线，定位方式是将4个角落光点的位置传送给电脑上的座标软件作为参考点，这样就可实现一个虚拟的互动白板[11]。系统总体架构，见图1。

图1 系统总体架构

1.2 系统功能模块

本系统主要实现了3个功能模块：绘图、控制面板和屏幕定位功能模块[12-13]。

绘图即可以将屏幕当成画板，演示或讲课时可以自由表达演讲者的思想。绘图分为屏幕绘图、黑板和图片批注。

1.2.2 控制面板

控制面板是一些系统功能的快捷按钮，方便在演讲时对屏幕的快速操控。控制面板分为左右键切换、多媒体、屏幕键盘、PPT演示、缩放和退出6个功能。

1.2.3 屏幕定位

互动电子白板的屏幕书写功能需要通过红外摄像机捕捉红外光源的位置，并将位置信息返回电脑来实现，因此，需要实现屏幕校准模块快速有效的屏幕定位。

2 系统设计与实现

2.1 系统界面设计

2018年3月30 日国家发展改革委印发《必须招标的工程项目规定》（国家发展改革委第16号令）规定：使用国有企业事业单位资金，并且该资金占控股或者主导地位的项目必须招标，自2018年6月1日起施行［3］。《招投标法》规定：国有资金投资的建设工程发承包，必须采用工程量清单计价［4］。

系统主界面采用透明设计，窗口出现在屏幕的右下角，按钮大小一致，横向均匀排列，占用空间较少。屏幕绘图界面：窗口无边框，背景以拷贝屏幕的方式画背景图。黑板界面：窗口无边框，背景为黑色背景色。图片批注界面：窗口有边框。子界面按钮均出现在右下角，横向均匀排列。

2.2 绘图功能的实现

2.2.1 屏幕绘图

屏幕绘图就是以电脑屏幕为背景进行绘图，实现铅笔、画笔大小，画笔颜色、填充颜色、橡皮、清空、屏幕遮、画图形状、撤销、恢复、打开、保存、图片批注、返回、缩放和鼠标等功能，均可调用GDI+的方法来实现。其中，撤销和恢复功能使用栈的方法实现、撤销的具体流程，见图2。

最多能撤销（history栈）和恢复（now栈）：① 撤销功能：撤销上一步动作，回到画上一笔前的画面，最多能撤销20次。② 恢复功能：恢复撤销掉的动作，回到未撤销时的画面，最多能恢复20次。实现方法（图2）：用栈的方法实现history栈和now栈。撤销：每画下一笔，都将图入栈history，按下撤销按钮，判断栈history里是否有图，若有图，则出栈history，若没有图，则撤销按钮不可用；恢复：每撤销一笔，都将图出栈history，按下恢复按钮，判断栈history里是否有图，若有图，则出栈now，若没图，则恢复按钮不可用。

2.2.2 黑板

通过设置黑板的BackColor属性，进行背景色的设置，默认为黑色。黑板的绘图、撤销、恢复、画笔大小、画笔颜色、填充颜色的实现方法与屏幕绘图一致。橡皮应用g.FillRectangle()函数实现。清空应用以背景色填充整个绘图区域的方法实现。上一张图和下一张图应用栈的方法实现，需要对是否有下一张图进行判断，如果没有，则需要新建一个画布，即用背景色填充整个绘图区域。

图2 撤销流程图

2.2.3 图片批注

打开需要打开的图片在屏幕中央显示图片，设置其Loction属性即可实现。保存图片则直接保存在D盘上，以时间来命名每张保存的图。图片批注的绘图、撤销、恢复、擦除、画笔大小、画笔颜色、填充颜色的实现方法与屏幕绘图一致。

2.2.4 屏幕定位

用C#语言编写程序，完成4个角的基点定位。其定位过程为：

（1） 启动电脑的蓝牙接收器。

（2）启动电脑的蓝牙连接程序。

（3）开启电源，搜寻蓝牙，使其与电脑连接后，关闭连接程序。

（4）启动软件，开始定位。

（5）以红外线笔，仔细对准4个角落的定位点按点，若其中有1个定位点无法感应，则应放弃此次定位，调整好位置后重新定位。定位完成，要检查追踪率，若偏低（<50%）或有太大的区域落在可视范围外，则应重新调整位置，再定位。

（6）确定定位完成后，将软件最小化，此后投影屏幕、投影机、电脑三者的位置都不可再移动，否则需重新定位。

2.3 系统实现结果

系统实现了屏幕绘图、黑板、图片批注、左右键切换、多媒体、屏幕键盘、PPT演示等功能。互动电子白板系统界面，见图3。

图3 互动电子白板系统界面

3 结束语

本文根据教师在课堂上常用的工具设计并实现了一个基于红外技术的廉价互动电子白板，系统使用Visual Studio2005作为开发工具，应用C#语言进行开发，完成了绘图、控制面板和屏幕定位3个模块的设计，实现了屏幕绘图、黑板、图片批注、左右键切换、多媒体和屏幕键盘等功能。系统具有界面友好，使用简单，操作方便等特点。

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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

作者邮箱：chenjie_sit@hotmail.com