摘要

　　伴隨計算機網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的飛速發(fā)展,電子白板系統的應用越來(lái)越廣泛,但傳統的電子白板系統己經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足用戶(hù)對于異地交互的要求。交互式電子白板系統因為其具有較好的網(wǎng)絡(luò )交互性而受到人們的關(guān)注并被廣泛應用于教育、商業(yè)等領(lǐng)域,國內外眾多廠(chǎng)商也推出了多款交互式電子白板系統。現今,交互式電子白板的硬件發(fā)展日新月異,然而,相關(guān)配套軟件的發(fā)展還比較緩慢,市場(chǎng)上的軟件系統所具備的功能還比較單一,完全不能滿(mǎn)足用戶(hù)的需求。交互式電子白板的軟件系統既要與硬件搭配,又要滿(mǎn)足用戶(hù)的使用需求,因而在一個(gè)完整的交互式電子白板系統之中,其極為重要。因此,本文針對交互式電子白板系統的軟件部分進(jìn)行了研巧,設計了一套基于Java的交互式電子白板系統。

　　本文對當前交互式電子白板的研巧狀況和發(fā)展趨勢進(jìn)行了分析,結合Java語(yǔ)言的優(yōu)勢,使用其作為系統的開(kāi)發(fā)語(yǔ)言。網(wǎng)絡(luò )模式方面,為滿(mǎn)足用戶(hù)交互性能,本文所設計的交互式電子白板系統采用C/S主從模式。本文首先完成系統總體的設計方案,隨后對系統中的H個(gè)主要功能模塊:圖形圖像系統模塊、錄制與回放功能模塊及網(wǎng)絡(luò )傳輸模塊進(jìn)行了彈細設計。圖形圖像系統模塊是本文的核也,細分為繪圖功能子模塊、圖形圖像編輯功能子模塊及圖形圖像管理功能子模塊,在繪圖功能模塊中利用雙緩沖技術(shù)來(lái)消除屏幕的頻繁閃爍問(wèn)題,在編輯模塊中引入了圖形圖像的矩陣化處理和擦除操作,在管理功能子模塊中用到數組和鏈表來(lái)存儲圖形圖像的索引信息。功能子模塊構成了一套完整的圖形圖像繪制與管理體系。在錄制與回放功能模塊中能夠實(shí)現對于多媒體文件的錄制、管理以及回放功能。網(wǎng)絡(luò )傳輸模塊則支持交互式電子白板系統的網(wǎng)絡(luò )交互功能。同時(shí)在文件傳輸部分中探討了一種自適應霍夫曼算法,這種算法能夠提高數據壓縮效率,有利于文件傳輸。本文最后對所設計的交互式電子白板系統進(jìn)行了功能測試,測試結果表明本文所設計的交互式電子白板系統基本達到預期設計要求。

　　關(guān)鍵詞：交互式電子白板;圖形圖像;錄制回放:網(wǎng)絡(luò )傳輸

Abstract

　　With the rapid development of Computer  Network  Technology,  electronic whiteboard system is being used more and more widely, but the traditional electronic whiteboard system has been unable to meet the requirements of users for different places.

　　Interactive electronic whiteboard system has been used widely in the fields of education, commerce and so on because of its better network interactivity. And a number of domestic and foreign manufacturers also have launched a variety of interactive electronic whiteboard  systems.Today,  the  hardware  of  interactive  electronic  whiteboard  is developing rapidly, however, the development of accessory software is pretty slow, software systems on the market just have a single function, which are completely unable to meet the user's demands. T'he software system of the interactive whiteboard is not only to match with the hardware, but also to meet the needs of users. So the software system is very important in the interactive whiteboard system. Thus, in this paper, the software part for interactive electronic whiteboard system was studied and an interactive electronic white board system based on Java was designed.

　　In this paper, the current research status and development trend of the interactive electronic whiteboard were analyzed. Combined with the advantages of Java language, it was used as the development language of the system.Considering the network model, C/S- master slave mode was applied in the interactive electronic whiteboard system to satisfy the user's interactive performance.Firstly, the overall system design was done.

　　Then the three main function modules of the system:the graphic image system module, recording and playback module and the network transmission module were designed in detail. The graphic and image system module is the core of this paper, which was divided into drawing function module, graphics and image editing function module and graphics and image management function module. In the drawing function module, the double buffering technology was used to eliminate the frequent flicker of the screen. In the editing module, the matrix of the graphic image and the erase operation were introduced.

　　In the management module, arrays and linked lists were used to store the index information of the graphics image. The above three function modules completed a complete set of graphics and image rendering and management system. In the recording，and playback function module, the functions of recording and management and playback of multimedia files could be realized. The network transmission module supported the interactive of electronic whiteboard system. At the same time, an adaptive Hoinan algorithm was discussed, which could improve the efficiency of data compression and help for transferring file. Finally, the interactive electronic whiteboard system was tested. The results showed that the interactive whiteboard system designed in this paper could achieve the expected design requirement.

　　Keywords:  Interactive Electronic Whiteboard; graphic and image system; record and playback; network transmission

　　電子白板最先在國外興起，是計算機技術(shù)與多媒體技術(shù)有機結合的一項科技產(chǎn)物。電子白板系統多被用于教育培訓、遠程會(huì )議等場(chǎng)合。電子白板可以看成是傳統白色書(shū)寫(xiě)板的電子化，其具有傳統白色書(shū)寫(xiě)板所具有的一切功能。通過(guò)電子白板，用戶(hù)借助于鼠標光筆完成書(shū)寫(xiě)。在用戶(hù)進(jìn)行書(shū)寫(xiě)的同時(shí)，計算機能夠接收輸入設備的傳感器所采集到的輸入設備的移動(dòng)軌跡信息，由計算機將此軌跡信息轉化為圖形數據，至此完成書(shū)寫(xiě)內容在顯示面板上的顯示。以上就是電子白板的基本原理[i]0在電子白板誕生初期，用戶(hù)只能通過(guò)特定的輸入設備進(jìn)行輸入，但隨著(zhù)技術(shù)的不斷改進(jìn)，用戶(hù)的輸入方式也變得更加靈活，不再受到輸入設備的限制。用戶(hù)可以在觸摸屏上完成書(shū)寫(xiě)，甚至可以由計算機的攝像頭完成對用戶(hù)書(shū)寫(xiě)手勢動(dòng)作的捕捉，將軌跡信息轉化為相對應的圖形信息，完成輸入功能。

　　目前市面上主要有兩種類(lèi)型的電子白板在售，一種是復印式電子白板，另一種是交互式電子白板。復印式電子白板的功能與復印機的功能相近，其白板也被叫為立式手寫(xiě)復印機。用戶(hù)可通過(guò)該白板將輸入的內容打印出來(lái)，該過(guò)程就是一個(gè)文本的復印功能。由于復印式電子白板的處理過(guò)程比較簡(jiǎn)單，因此只需要在復印式電子白板中內嵌一微型處理器即可完成此功能，而無(wú)需與電腦相連。相對于復印式電子白板，交互式電子白板更加智能。交互式白板能夠與電腦相連，其中內嵌的通信模塊能夠實(shí)現數據通信功能。數據在完成通信之后，能夠實(shí)時(shí)顯示在終端上。借助于投影設備以及交互式電子白板系統內的交互模塊，將會(huì )使教學(xué)與會(huì )議環(huán)境的智能化以及交互化程度大大提升。同時(shí)，在交互式電子白板系統中還集成了一定的文字處理功能，能夠完成對所輸入文字的注釋、編輯以及保存等功能。由此可見(jiàn)，相對于傳統白板與復印式電子白板，交互式電子白板具有更好的人機互動(dòng)。

　　盡管交互式電子白板系統的功能優(yōu)于復印式電子白板的功能，但是交互式電子白板畢竟為新興技術(shù)，因此其有很大的局限性。隨著(zhù)交互式電子白板應用范圍的進(jìn)一步擴大，交互式電子白板的局限性也漸漸展現出來(lái)。其中對于交互式電子白板的實(shí)時(shí)性、交互性、易用性、顯示質(zhì)量等諸多方面提出了更高的要求。

　　對于交互式電子白板，其應當進(jìn)一步滿(mǎn)足實(shí)時(shí)異地教學(xué)或者會(huì )議的功能，要求電子白板的內容能夠在兩地之間實(shí)時(shí)傳遞，最大化地降低圖像的傳遞時(shí)差。對此，交互式電子白板的通信模塊需要更多改進(jìn)來(lái)適應通信的需求。

　　交互式電子白板應當盡可能地豐富其交互方式，以保障其擁有更好的交互性。

　　當前交互式電子白板存在交互方式單一的問(wèn)題。僅僅依靠光筆輸入是遠遠不夠的，交互式電子白板應當逐漸滿(mǎn)足聲音、手勢等多方式交互。

　　不論對于硬件系統還是軟件系統，易用性永遠是首要的衡量標準。對于交互式電子白板系統，應當保證手寫(xiě)輸入的自由度。保證在快速書(shū)寫(xiě)條件下，系統對于所書(shū)寫(xiě)文字辨識的正確性。

　　對比傳統白板，交互式電子白板有了很大改善，這使得交互式電子白板在異地會(huì )議以及異地教學(xué)等領(lǐng)域替代傳統白板成為一個(gè)必然的趨勢，因此國內外眾多科技公司以及研究機構對于交互式電子白板的研究力度加大。對于交互式電子白板的研究具有較大的學(xué)術(shù)與經(jīng)濟價(jià)值。

　　隨著(zhù)交互式技術(shù)的不斷發(fā)展，新的技術(shù)不斷應用于交互式電子白板。經(jīng)過(guò)不斷的技術(shù)創(chuàng )新，交互式白板更加符合用戶(hù)的需求。

　　首款交互式電子白板被稱(chēng)之為L(cháng)iveBoard，該款交互式電子白板是由美國的施樂(lè )公司于上世紀90年代推出。這款交互式電子白板可以看成是交互式電子白板的雛形，并在當時(shí)個(gè)別商業(yè)環(huán)境中得以應用。第一款真正意義上的交互式電子白板系統是由加拿大SMART Board公司推出。這款產(chǎn)品具有跨時(shí)代的意義，這款產(chǎn)品的關(guān)鍵技術(shù)對于日后交互式電子白板的發(fā)展具有非常重要的推動(dòng)作用。

　　SMART Board在商業(yè)上取得了巨大的成功，這也刺激著(zhù)世界上其余的科技公司在交互式電子白板的研發(fā)上投入更大的人力物力。在這一大趨勢之下，交互式電子白板進(jìn)入一個(gè)快速發(fā)展的時(shí)期。交互式白板在教育領(lǐng)域的應用最為廣泛與成功，同時(shí)也在媒體、商務(wù)會(huì )議、軍事指揮等領(lǐng)域有著(zhù)極大潛力。英國中小學(xué)在21世紀初就開(kāi)始進(jìn)行交互式電子白板的推廣，并且受到了廣大師生的歡迎。英國教育部門(mén)在此后對于交互式電子白板的推廣不斷增加資金投入。到目前，交互式電子白板已經(jīng)成為英國中小學(xué)最為普遍的一種計算機輔助教學(xué)之一。2004年我國與英國開(kāi)始進(jìn)行交互式電子白板的合作項目，從此交互式電子白板開(kāi)始正式進(jìn)入我國。交互式電子白板能夠為學(xué)生提供更好的教學(xué)體驗，將會(huì )使得教學(xué)內容更加豐富，教學(xué)方式更加多樣化。我國的一些公司也開(kāi)發(fā)出具有國際先進(jìn)水平的電子白板軟件，并且已經(jīng)在許多學(xué)校中進(jìn)行過(guò)應用。

　　對于交互式電子白板，按照定位方式的不同，交互式電子白板可以分為:觸屏式、紅外以及聲納定位式、CCD光掃描式以及激光掃描式等。觸屏式電子白板可以分為電感式、電阻式、紅外線(xiàn)式以及電容式等。觸屏式電子白板具有較高的定位精度，同時(shí)其工作原理較為簡(jiǎn)單，并且在輸入過(guò)程中不需要專(zhuān)門(mén)的數據輸入設備支持，但是觸屏式電子白板的缺點(diǎn)在于其抗干擾能力較差。紅外以及聲納定位式電子白板的成本較低，同時(shí)具有較高的定位精度，但紅外以及聲納定位式電子白板系統與觸屏式電子白板系統具有相同的缺陷，那就是抗干擾能力較差，極易受到溫度以及強噪聲的干擾，同時(shí)其需要專(zhuān)門(mén)的輸入光筆進(jìn)行數據輸入，掃描式電子白板可以支持雙人書(shū)寫(xiě)和多點(diǎn)觸控等模式，但其受外界紅外線(xiàn)的影響很大。反應速度快和定位精度高是激光掃描式電子白板的兩大特點(diǎn)，但是該類(lèi)型電子白板的研發(fā)要求很高，成本不低。

　　交互式電子白板系統是為了應對教育數字化而開(kāi)發(fā)，目前其在教育領(lǐng)域的應用最為廣泛。相對于傳統白板，交互式電子白板具有眾多優(yōu)勢，隨著(zhù)交互式白板技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展與優(yōu)化，在可預見(jiàn)的將來(lái)，交互式電子白板必然將成為全新的教學(xué)方式，創(chuàng )造出更為豐富靈活的教學(xué)環(huán)境，從而能夠最大程度地提高學(xué)生的學(xué)習積極性，提高教育領(lǐng)域的數字化程度。

　　交互式電子白板系統設計：

交互式電子白板系統的主功能界面

點(diǎn)擊繪圖區域時(shí)會(huì )彈出文字輸入對話(huà)框

幾種主要筆跡的示意圖

標準直線(xiàn)的繪制效果圖

標準圓弧以及圓的繪制效果圖

目錄

　　摘要
　　Abstract
　　1 緒論
　　　　1.1 研究背景及意義
　　　　1.2 交互式電子白板的研究現狀與前景
　　　　　　1.2.1 交互式電子白板的研究現狀
　　　　　　1.2.2 交互式電子白板的發(fā)展前景
　　　　1.3 本文主要研究?jì)热菀约罢鹿澃才?br /> 　　　　1.4 本章小結
　　2 交互式電子白板系統的總體設計
　　　　2.1 交互式電子白板的工作原理
　　　　2.2 交互式電子白板的功能需求分析
　　　　2.3 交互式電子白板系統的總體方案
　　　　　　2.3.1 系統總體結構設計
　　　　　　2.3.2 網(wǎng)絡(luò )模式的選擇
　　　　　　2.3.3 系統開(kāi)發(fā)工具介紹
　　　　2.4 本章小結
　　3 圖形圖像系統模塊的設計
　　　　3.1 模塊框架設計
　　　　3.2 繪圖功能子模塊
　　　　　　3.2.1 Java繪制機制
　　　　　　3.2.2 圖形對象模型的建立
　　　　　　3.2.3 管理內存畫(huà)布
　　　　　　3.2.4 繪圖處理器的設計
　　　　3.3 圖形圖像編輯功能子模塊設計
　　　　　　3.3.1 圖形圖像的矩陣化處理
　　　　　　3.3.2 圖形圖像的組合與拆分
　　　　　　3.3.3 圖形圖像的復制、剪切與粘貼
　　　　　　3.3.4 圖形圖像的擦除操作
　　　　3.4 圖形圖像管理功能子模塊設計
　　　　　　3.4.1 圖形對象管理器
　　　　　　3.4.2 用戶(hù)操作管理器
　　　　3.5 本章小結
　　4 錄制與回放模塊的設計
　　　　4.1 關(guān)鍵技術(shù)以及相關(guān)理論基礎
　　　　　　4.1.1 多線(xiàn)程技術(shù)
　　　　　　4.1.2 數字音頻技術(shù)基礎
　　　　4.2 錄制功能的設計
　　　　4.3 回放功能的設計
　　　　4.4 本章小結
　　5 網(wǎng)絡(luò )傳輸模塊的設計
　　　　5.1 網(wǎng)絡(luò )通信理論基礎
　　　　5.2 實(shí)時(shí)圖像傳輸功能的設計
　　　　　　5.2.1 圖像數據的提取
　　　　　　5.2.2 圖像數據的壓縮
　　　　　　5.2.3 圖像數據的傳輸
　　　　5.3 文件傳輸功能的設計
　　　　5.4 本章小結
　　6 系統實(shí)現與測試
　　　　6.1 系統界面的實(shí)現與測試
　　　　6.2 系統功能實(shí)現與測試
　　　　6.3 本章小結
　　7 總結與展望
　　參考文獻
　　致謝
　　攻讀學(xué)位期間研究成果

（如您需要查看本篇畢業(yè)設計全文，請您聯(lián)系客服索取）