畅言交互式多媒体教学系统专题

畅言交互式多媒体教学系统专题（通用6篇）

1.畅言交互式多媒体教学系统专题 篇一

畅言交互式多媒体教学系统在小学英语课堂中的有效应

用

甘肃省临泽县城关小学 鲁彩霞

畅言交互式多媒体教学系统作为一种新媒体、新技术近年已逐步应用到我校各科教学中。在英语教学中，我们可以利用畅言交互式多媒体教学系统完成各种教学资源的整合，优化英语教学过程，激发学生学习兴趣，从而提高课堂教学效率,构建小学英语高效课堂。下面就我在小学英语教学中应用畅言交互式多媒体教学系统谈几点体会。

一、畅言交互式多媒体教学系统给小学英语教学提供了资源上的技术支持，使课堂内容更加丰富，信息量更大。

系统提供强大的语音云教育资源平台，教师可随时下载所需的视频、动画、文档、图片和声音等各种资源，并导入教学系统中，打造更具特色的教学活动。教师可以在电子课本中嵌入本地资源，实现将已嵌入的教学资源到课到位置，帮助老师轻松备课，使备课和授课一体化，解决传统文本教案与课堂教学分离问题，打通从备课到上课的环节。

在英语教学中，需要调动学生的眼、耳、口、脑等多元智能参与到学习过程中，而过去的传统教学模式远远满足不了新课程标准改革下的英语教学。畅言交互式多媒体教学系统将英语教学需要的图片、声音、视频和网络链接等丰富资源整合到了一起。我总是在新授课前，根据自己制定的教学设计和目标，搜集各种资源形成自己的教案。

二、畅言交互式多媒体教学系统为课堂中的师生互动、生生互动提供了可能和方便，为建立“以学生为主体”课堂教学模式奠定了可能。

在传统的英语教学中，多媒体课件主要是演示功能，学生无法直接参与，课堂的结构往往是“老师讲，学生听；老师演示，学生看；老师提问，学生回答”的单向模式。畅言交互式多媒体教学系统的使用则可以让学生也参与到课件的演示过程中，极大地调动了学生参与的积极性，也改变了以往的传统的师生之间的单向模式。

第三、畅言交互式多媒体教学系统的板书容量无限大，有利用学生复习也更有利于教师在多个班级授课。英语学科基础知识繁杂、内容众多、考点零碎、板书太多。传统的英语课，需要老师一黑板一黑板地进行板书，写完了擦、擦完了再写，不知要吃进多少粉笔灰，并且擦掉的板书无法恢复，学生往往因跟不上进度而遗漏了大量的信息。而系统中的白板刚好克服了这两大难题：电子触摸屏的使用使老师们从此摆脱了粉尘的困扰；而电子白板的翻页、回视功能也让学生们不再担心会有任何信息的遗漏，并且老师可以在触摸屏上圈点、评注、修改。电子白板功能使英语课变得多容量、快节奏、高效率。

第四、畅言交互式多媒体教学系统的课本聚焦功能让学生感觉新奇兴奋，印象深刻；即点即读功能可以让学生接触到更纯正的英语语音；模仿朗读和情境对话可以让学生在真实的语境中练习口语并且纠正自己的发音。

畅言交互式多媒体教学系统的功能很丰富，为我们的教学提供了很多的帮助，只可惜本人只学会了这些，以后还会继续学习它的其它特色。

2.畅言交互式多媒体教学系统专题 篇二

2004年教育部高等教育司颁发的新的《大学英语课程教学要求》强调各高等院校应充分利用多媒体和网络技术, 采用新的教学模式改进原来以教师讲授为主的单一课堂教学模式。其中明确指出新教学模式应以现代信息技术尤其是网络技术为支撑, 充分体现英语教学的实用性、知识性和趣味性相结合的原则, 最大限度地调动师生双边的积极性, 特别是调动学生在学习过程中的自主性和主体性。这意味着传统的以教师+黑板+粉笔的大学英语教学模式已经无法满足新课程教学要求的需求, 而以将图表、图形、画面、声音、文本等多媒体技术进行有机整合的多媒体大学英语教学模式必将成为未来外语教学的发展趋向。

毋庸置疑, 与传统大学英语教学模式相比, 多媒体环境下的大学英语教学具有其独特的优越性, 它对大学英语教学效果影响颇深, 其中最主要的方面当属它的交互性。这种交互体现了以学生为中心的自主学习过程, 是指通过教师、学生、课堂、多媒体教学环境等的信息交流、活动交往和位置交换, 在更大范围的交际活动中开展英语教学的一种课堂教学组织形式。事实上, Mary Finocchiaro和Christopher Brumfit等理论学家就曾指出, 语言学习本身就是学习如何进行交流, 有效地进行交流是其目的所在, 因此英语学习之初就应该注重鼓励学生学习交流, 使学生从中受益, 并逐步培养其交际能力。由此可见, 语言习得必须要在习得使用语言的过程中进行, 英语教学应该是交互的, 交互性正是英语课堂教学过程的源动力。它一方面可以为学生提供更多的目的语输入输出的锻炼机会, 另一方面也可以为学生提供更多的自我展示和互相合作的机会, 这些不仅有利于学生语言学习自主性和主体性的提高, 而且也有利于学生群体意识和组织能力的提高, 从而使大学英语课堂在向学生传授语言知识的同时, 与时俱进, 成为培养适应社会发展需求的应用型人才的基地。

2. 大学英语课堂交互教学的现状

纵观我国目前的大学英语课堂, 受传统的师道尊严价值观影响, 教师是课堂上的绝对权威, 是拥有话语权的智者和知识传播者。在教学过程中, 他们倾向于采用“填鸭式”教学方法将自认为是对学生有用的知识点大量灌输给学生。这种以教师为中心的教学模式只关注教师的教, 完全忽视了学生的学, 使课堂上的师生交互变成了师生问答。教师会在45分钟的课堂活动中运用具有预定答案的展示性问题完成自己“传道、授业、解惑”的教学任务, 而学生只需配合教师的提问或由集体或由少数优等生来做出回答即可。如此一来, 基于多媒体技术的交互式大学英语课堂成了在教师掌控下的师生间交流词汇、句法、语法知识的平台, 课堂互动中鲜有师生间、生生间平等真挚的情感交流, 鲜有智慧火花的碰撞, 学生个性化展示空间欠缺, 学生的学习自主性和主体性自然难以激发。

事实上, 除了师生、生生交互情况不容乐观以外, 目前的大学英语课堂还存在着师机、生机交互严重不足的问题。一方面, 多数英语教师由于未能完全摒弃传统的教育理念, 因而很难将自己融入多媒体交互式英语教学模式之中, 他们在制作多媒体课件的过程中, 问题和误区层出。例如, 课件中所承载的大多是那些与字、词、句有关的语言知识信息, 而与师生间人际或情感交互相关的信息则相对匮乏, 这些都会致使学生无法融入由多媒体所提供的学习环境之中。更有甚者, 一些教师在授课过程中会完全依赖于多媒体技术, 上课成了单纯的课件展示, 课堂也由“人灌”演绎为“机灌”, 全然漠视了多媒体教学的交互性特征。另一方面, 目前的大学英语多媒体课件其开发和设计还是更多地从教师的角度出发, 并没有根据学生需求进行较为系统的、有针对性的、整体的设计, 课件中多为一些执行特定教学任务的内容, 涉及社会文化、价值观等情感因素的部分十分欠缺, 由此导致师机间、生机间的交互仅仅停留在“播放演示”和“观看”的层面, 多媒体课件的有效使用大打折扣, 它内在的交互性优势更是无法实现。

3. 完善多媒体环境下交互式大学英语教学模式的相应措施

针对目前我国大学英语课堂多媒体教学环境下交互教学的问题与困境, 英语教师必须要充分解析交互式多媒体教学模式的优势, 在此先进教育理念的指引下, 真正实现以学生为主体的高等教育目标, 切实提高英语教育的质量。

第一, 教师必须要从重教轻学的“教师中心主义”的束缚中走出来, 放下自己课堂权威者的身段, 充分利用基于多媒体技术的交互式教学模式激发学生的语言学习兴趣, 为他们提供广阔的交流互动空间, 尽量突显学生的课堂主体地位。为了避免出现“满堂讲”或“满堂放”甚至是“人机共灌”的现象, 教师一定要在备课过程中根据教学目标精心整合各个单元的教学内容, 在确定当前所学知识主题的前提下, 结合学生的具体情况, 积极创设接近于真实环境的语言学习情境, 激发学生的课堂参与意识。在教学中, 教师一定要做到精心设计课堂提问, 保障提问的艺术性、质量性和功效性, 要尽量避免使用不能鼓励学生进行发散性思维的展示性问题, 通过采用一些与主题相关有意义的参考性问题, 启发学生的思考和创新能力, 让学生能更透彻地加深对所学知识的理解和应用。此外, 还要高度重视师生间、生生间的情感交流, 努力为学生营造轻松愉快的课堂氛围。通过开展各种各样与课文主题相关的课堂活动, 如戏剧表演、小组讨论、分组辩论、英语演讲赛等等, 引导学生积极参与课堂, 增加师生间, 尤其是生生间的沟通与交流, 培养学生相互协作的团队精神和合作意识, 以此实现交互教学的目标, 保障英语教学质量的提升。

第二, 教师必须充分挖掘多媒体技术的潜力, 自主创新设计出适应于实际英语教学的多媒体课件, 设计过程应遵循“以学生为中心”的原则, 强调情感交互对语言学习的重要性, 着力培养学生的自主探究和课堂参与能力。首先, 课件制作要保证高质量的教学内容交互, 尽量删除课件中所承载的陈旧单调的信息, 添加一些别具匠心、新颖独特的学习内容, 并力争使这些内容能与学生原有的知识结构相融合, 从而吸引学生主动参与课堂活动。如此一来, 教师就不再是多媒体技术的奴隶, 只会盲目地依赖多媒体手段再现所有的教学环节, 而学生也不再是只能欣赏幻灯片播映的观众, 师机、生机交流自然形成, 了无生趣的课件展示课也将最终成为充满思维碰撞的活生生的语言课。其次, 一定要精心创设基于任务导向的多媒体课件。众所周知, 任务导向型的英语教学模式, 是师生双边或多边的一种交互式活动, 在活动中由于学生需要运用英语做交际工具, 因此他们会切实感受到语言知识和技能在实际交际活动中的价值, 从而增强学习的自主性和主动性。任务型教学课件的设计可以帮助学生走出被动接受知识的“听者”的困境, 使学生积极主动地投身到英语学习中来。为了构建师生间、生生间融洽的人际关系, 教师应特别注意以小组为单位设计教学任务, 努力培养学生的团队意识。例如, 教师可以引导学生在课下创建模拟英语课堂, 要求他们根据自身知识结构的需求协作设计多媒体课件, 随后再让他们将自己演练的课堂在真实课堂中呈现出来, 其教学效果由其它小组进行评价, 最后再由教师进行点评、指导和补充。通过这种生生、生机互动, 教师很自然地将课堂掌控权交还给学生, 学生可以在合作的氛围中分享各自的见解, 享受英语课上课下的愉快交流, 将课本上的静态语言知识转变为动态知识, 寓学于乐, 由此切实提高学习的积极性和能动性。

结束语

综上述可知, 基于多媒体教学环境的交互式大学英语教学模式已经成为未来大学英语课堂的重要教学模式之一, 它以其独特的优越性, 如提高课堂效率、丰富学生第二课堂、激发学生语言学习兴趣等, 全面打破了传统的以教师讲授为主的单一课堂教学模式。为提高大学英语教学质量, 英语教师一定要做到将多媒体课件制作与交互式教学理论相结合, 将两者合理应用于大学英语教学之中, 最终实现师与生、生与生、师与机、生与机的多向互动。唯有此, 我们的英语课堂才是交互性的, 才是能为学生提供更多课堂参与机会和语言锻炼机会的“以学生为本”的全新型课堂。

摘要：随着中国大学英语教学改革的深入开展, 基于多媒体教学环境的交互式大学英语教学模式已经成为未来外语教学的必然发展趋向, 它作为一种先进的教育理念, 从根本上打破了传统的“以教师为中心”的单一英语课堂教学模式。本文正是以此为背景, 在分析大学英语课堂交互教学现状的同时, 提出一系列有效的完善措施, 希望能为实现多媒体环境下的大学英语课堂交互式教学提供一定的依据和参考。

关键词：交互式教学,多媒体课件,大学英语课堂,现状,对策

参考文献

[1]Finocchiaro, Mary and Brumfit, Christopher.The FunctionalNotional Approach From Theory to Practice[M].Oxford:Oxford University Press, 1983.

[2]教育部高等教育司.大学英语课程教学要求 (试行) [M].上海:上海外语教育出版社, 2004.

[3]王绍钦, 杨继环.多媒体环境下外语学习的思考[J].西安外国语学院学报, 2003, (2) .

3.畅言交互式多媒体教学系统专题 篇三

交互式电子白板教学是多媒体教学发展的新阶段，它的多功能性为教师授课和学生学习提供了崭新的舞台。它作为提高教学效率的辅助工具应用到教学过程中来已经 取得了一定的成绩，获得了一些宝贵经验。但是它毕竟只是一种工具，一种协助师生教学相长的工具。完全依赖这种工具，只会使教学走入误区。目前交互式电子白 板教学下存在以下误区。

交互式电子白板教学是多媒体教学发展的新阶段，它的多功能性为教师授课和学生学习提供了崭新的舞台。它作为提高教学效率的辅助工具应用到教学过程中来已经 取得了一定的成绩，获得了一些宝贵经验。但是它毕竟只是一种工具，一种协助师生教学相长的工具。完全依赖这种工具，只会使教学走入误区。目前交互式电子白 板教学下存在以下误区。

1.教学复杂化

目前，许多教师没有把交互式电子白板当成黑板那样使用，而是把它复杂化为课件操作。总是花费大量时间提前做好电子白板课件，把情境提前输入到电子白板中，课堂上还是忙于操作课件。这样，教师们就从过去的黑板教学下课件操作的奴隶转变为电子白板教学下的课件操作奴隶，电子白板没有让教师从课件编辑、制作、操 作中解放出来。

2.无视学生的自主性

4.让畅言有效助推语文教学 篇四

一、激发兴趣更浓厚

学习兴趣是指一个人对学习的一种积极的认识倾向与情绪状态。学习兴趣的产生与教学手段的运用有着密切的关系。五年级学生的对于语文学习开始“沙漠化”。几年的学习,对学习语文的兴趣也不再像初学时那样浓厚了。在课堂上回答问题、朗读课文、激扬文字、表达思想已经成了优秀学生的专利。所以,教师常常会有唱独角戏的感受。但当我次将畅言语音系统带入课堂时,我发现孩子们的注意力更集中了,眼睛亮起来了,坐得更精神了,听得更仔细了,学得更投入了。畅言教学系统以逼真、生动的画面来创造教学的丰富情境,再配以鲜艳的色彩、动听的声音以及唯美的画面,不仅可以大大激发学生主动学习的热情,培养他们积极思考,发散思维能力,还可以为学生创设和谐、轻松的学习环境,让学生真正成为课堂的主人。我发现:孩子们课堂上学得兴趣盎然、有滋有味。

二、识字教学更扎实

我发现班级中部分学生写字能力差,自己潦草,字体不端正,笔画松散,无章法可循,有一半学生不按正常的笔顺去写字,写起字来随心所欲,感觉非常别扭。笔顺是人们在书写过程中正确书写汉字经验总结,有一定的规范性。畅言教学系统为我们的写字教学提供了有效的帮助。对于五年级学生来说,难记的字词还是应该作为教学中的重点的在教学时,我利用聚光灯进行重点指导。当学习生字较多时,又有几个重点生字需要进行指导,如果让学生看满屏的文字,学生的注意力不能很快集中到一点上来,此时,我便利用这一系统的聚光灯功能,让学生的注意力只集中到教师要指导的字上。为了更好地指导学生书写易错字,我又利用白板指导笔顺,点击“笔顺”动画功能,按正确的笔顺书写,先让学生观看的同时跟着书空,然后仔细观察的基础上自行在本子上练习,这样一来,效果很好。这样的写字教学清楚明白,孩子们易学易懂。我发现:孩子们学习生字的劲头更足了,记得更牢了。

三、朗读指导更有效

朗朗书声,是语文课上最美的声音。可是,我发现,高年级的学生已经不能习惯有声有色地投入朗读。老师的示范朗读,一遍两遍,并不能起到很大的效果。怎样训练孩子们的朗读?畅言多媒体系统能有效解决这一问题。

《在大海中永生》是一篇感情比较难把握的课文。第一课时,我利用这一系统进行示范性朗读,让学生正音、力图读正确。第二课时,为了让学生把握文章蕴含的丰富情感,把握文章基本的感情基调,我利用这一系统,播放飞机盘旋、告别动画,让学生感受当时悲痛、不舍的场景;出示邓小平爷爷的相关资料,让学生感受其在改革开放、一国两制等方面所作出的卓越贡献;播放第四小节中相关句式的朗读,并出示相关句式的想象练说。那生动的课件把学生带到了当时的那个情景,身临其境,有感而发。这样,学生读起来既感情真挚,又抑扬顿挫。而学生对文章的内涵、人物的形象也在一遍遍的诵读中得到了更深刻的领会。

四、师生互动更有效

利用畅言交互式教学系统可以给予教学内容多方位的展示,引发学生的积极参与,更好地促进生生、师生之间的互动协作。教学《变色龙》一课时,课前我找来变色龙的图片放在图库中。课堂教学时也进行了一定的创新,先组织学生读一读描写外形的文字,再放手让学生说它的外形,接着顺学而导,根据学生的回答从图片库中把变色龙各部分细节的图片拖出来放到屏幕上,并出现相应的自然段,学生学得不亦乐乎。在需要变色龙捕食资源时,在白板上输进去一个链接地址,轻轻一点,马上就可以带着学生到达捕食这个页面。

交互式畅言交互式教学系统使得资源共享,让学生互动互学。利用畅言交互式教学系统教学能与学生充分互动。他为语文教学过程中的师生、生生互动提供了极大地便利,为建立以学生学习为中心的课堂教学奠定了技术基础。利用交互式畅言交互式教学系统,可以给予教学内容多方位的展示,引发学生的积极参与,更好地促进生生、师生之间的互动协作。用畅言交互式教学系统上课学生不再是被动的接受知识了,课堂结构也不再是“教师讲,学生听;教师演示,学生看;教师提问,学生回答”的单一形式了,学生可以充分的展现自我,发挥自己的主观能动性,学生成为了课堂的主人,真正凸显了以生为本的教育教学理念。我感受到:畅言交互式教学系统提供了教师与学生、学生与学生、师生与资源的交互平台,能充分与学生进行多种多样的交互活动,有效提高了课堂教学效率。

摘要：畅言教学系统以其独特的魅力运用于语文教学,可以实现交互式的教学,能有效激发学习兴趣,让学生的学习兴趣更浓厚;能有效促进学生的识字,让识字教学更扎实;能有效推进朗读指导,让学生的朗读更有味;能有效促进学生对课文的理解,让重难点的解决更便捷;能有效促进师生的多方互动,让信息交流更畅通。运用不当,在语文教学中会出现一些问题:1.为技术而技术。利用畅言交互式教学系统辅助教学,2.媒体代替了学生的思维。总的来说,确实能让语文教学大放异彩。愿畅言交互式多媒体系统,能真正点亮我们的小学语文课堂!

关键词：畅言,语文教学

参考文献

[1]畅言交互式教学系统培训材料.

5.畅言交互式多媒体教学系统专题 篇五

关键词：畅言教学系统,数学课堂,助推器

教育行业肩负着培养国家栋梁的重任,我国十分重视教育行业的发展。现代化信息技术的出现极大地促进了我国教育事业的发展,有效提升了教学水平。“畅言教学系统”就是信息化技术和教学融合的产物,本文针对该系统在小学数学课堂中的应用展开了研究,首先明确提出“畅言教学系统”是小学数学教学的助推器,接下来探讨了“畅言教学系统”为小学数学教学带来的挑战。

一、“畅言教学系统”是小学数学教学的助推器

“畅言教学系统”是教师开展小学数学教学的有力工具,教师可以通过创设不同的情境来吸引学生的注意力,从而增强学生对数学知识的理解力,同时也能提高他们对数学知识的学习兴趣。

1. 直观教学,让学生兴趣盎然

教师可以利用“畅言教学系统”调动小学生对数学知识的学习兴趣。具体来讲,教师可以在上课前准备丰富的教学材料,通过声音、音响等手段将本节课的教学内容以更加生动形象的方式展示给学生。这样在数学课堂教学中,小学生可以对学习内容有更加直观的感受,进一步加深对数学知识的理解。

2. 创设情境,让学生记忆犹新

小学生都处在活泼好动的年纪,数学又是一门比较枯燥的学科,小学生很难在课堂教学中一直处于精力集中的状态。在“畅言教学系统”中,教师可以使数学知识变得生动有趣,这样学生也就会提高对数学的学习热情和积极性。教师可以通过创设一定的情境来引入本堂课的教学内容,让学生有身临其境的感觉,从而对将要学习的数学知识产生学习的欲望。

3. 化“虚”为“实”,让学生寻根究底

“畅言教学系统”的本质是一种多媒体软件教学方式,教师可以将相对无形的数学知识通过一定的图形、图像进行展示,从而使其变得更加具体和有形,这样小学生就可以更好地理解数学知识。

二、“畅言教学系统”在教学应用中也是一把双刃剑

任何事物都具有两面性,“畅言教学系统”也不例外。“畅言教学系统”的出现改变了传统的教学方式,在信息技术的辅助下,教师在上课过程中会大量使用投影仪和电脑等设备。“畅言教学系统”的出现也为小学数学课堂教学带来了一定的挑战,主要体现在以下两个方面:

1. 多媒体课件替代了学生的思维和操练,忽视了过程性教学

在“畅言教学系统”的辅助下,教师可以准备大量生动的教学材料。一般来讲,在上课之前,教师会提前准备和教学内容相关的教学材料。就小学数学教学而言,教师可以准备的材料有:用一些生动有趣的实例来引出本节课需要学习的主要内容;学生在学习本节课的知识时可能会遇到的问题;学生比较容易犯的错误等。在上课过程中,教师会逐渐向学生展示教学材料,在整个过程中,学生可能会处于一定被动接受的状态,不利于学生的自主思考。小学数学是一门基础学科,数学教育的目的主要是训练学生的数学思维,锻炼学生的数学能力。在多媒体课件的影响下,好多原本抽象的东西都变得越来越具体化,这样就在一定程度上促进小学生抽象思维的发展。

2. 华丽精美的课件往往喧宾夺主

一般来讲,为了吸引小学生的注意,教师会把课件做得非常丰富多彩。在数学课上,小学生非常容易被华丽的课件吸引。这样小学生关注重要知识的时间就会变得越来越少,可以说有时华丽的数学课件会喧宾夺主,这是教师在制作课件时应该注意的问题。

“畅言教学系统”是一柄双刃剑,教师在开展小学数学教学时应该对“畅言教学系统”进行合理的利用,使其发挥自身的优势,同时尽力避免劣势的出现。

参考文献

[1]万志华,赵玉斌,卫德彬.“畅言”在初中数学教学中应用的理性思考[J].福建中学数学,2016(5):45-47.

[2]卫德彬,赵立春.运用“畅言”平台,收获有效课堂[J].中学数学月刊,2016(6):43-44.

[3]卫德彬,陶训生,刘钰.融合“畅言”技术,发展数学思维:“畅言交互式多媒体教学系统”的应用探讨[J].合肥师范学院学报,2016(3):110-113.

[4]巩晓.浅析互动教学在数学课堂教学中的作用[J].学周刊,2016(5):177.

6.畅言交互式多媒体教学系统专题 篇六

近年来,随着我国教育信息化的快速发展,多媒体教学已基本在全国高校普及。高等院校中几乎所有的教室都配备多媒体教学系统,有效地提高了教育教学的品质。但是,笔者在教学过程中发现多媒体教学系统中的鼠标、键盘、遥控鼠标等设备由于操作频率高,极易出现问题,并且由于各种原因造成维修或更换不及时,从而影响授课效果。文献[1]中也提出当前学校的多媒体教学系统存在各种原因造成的设备不能发挥正常作用、设备损坏的现象。

本系统通过对现有多媒体教学系统增加一个摄像头,实时采集教师授课图像,识别教师简单手势动作来控制多媒体课件的展示。首先本系统采用差分图像和肤色信息进行人手检测,然后提取手势特征,利用动态时间归正算法与标准模板进行相似性判别,从而确定控制命令。这样不仅实现手势识别的任务,而且满足授课的实时性需要。

2. 系统结构

本系统实现的困难主要有以下两个:(1)教室中光线复杂多变。为了保证投影幕布上的图像清晰可见,多数情况要保证教室光线偏暗,同时投影仪发出的光线会对手势识别产生极大的影响。(2)为了使摄像头捕获授课时教师在所有可能位置发出的指令,不得不牺牲图像的清晰度以获得较广的视角,导致图像中人手不清晰,很难分割出人手的细节。针对以上困难,本文提出基于二次检测的人手跟踪算法和通过人手运动轨迹识别进行控制指令的判别。系统结构如图1。

本系统分为两个模块:人手检测模块和手势识别模块。其中人手检测模块检测判断输入的实时图像数据中是否存在手势;手势识别模块实现对不同手势指令的识别。

3. 基于二次检测的人手跟踪算法

运动目标跟踪是计算机视觉领域重要的研究课题,其目的是在视频序列中实时地发现并提取运动目标,为下一步目标识别、运动分析等算法提供数据。目前运动目标检测的主要方法有流光法[2,3]、帧差法[4,5]和背景差法[6,7],其中流光法虽然准确性高,但是运算量较大,无法保证实时性,帧差法和背景差法运算量小,但是受环境光线变化的影响较大,易受噪声干扰。针对本文应用,笔者提出基于帧差法和肤色分割的人手二次检测,实现人手的跟踪定位。

3.1 基于相邻帧差法[8]的人手初步检测

将当前帧图像与前一帧图像对应像素点的像素值作差,如果差值大于阈值,则该点为运动目标的像素点,如下式:

式中:IDL(x,y,i)表示相邻两帧图像中对应像素点的检测结果;1表示运动目标像素点;0表示背景像素点;T为阈值,T的选取依靠统计实验经验,一般设为50左右。

由于光线、阴影等变化的影响,帧差法得到的二值图像中存在噪声,如图2所示,c图中红色方框内是运动目标,蓝色方框内为噪声。噪声使人手无法准确定位,影响人手动作的识别。笔者利用相邻帧差法得到人手可能存在的区域,然后使用肤色信息在当前帧中相同区域进行二次检测,去除噪声干扰,实现人手的准确定位。

3.2 基于肤色的人手二次检测

在计算机视觉领域中,颜色是一种非常重要的信息,在图像分割和模式识别方面都有广泛的应用。颜色信息的处理运算量较小,并且对方向信息不敏感,特别在人手姿势变化时,肤色可以很好地识别。

常用于颜色分割的颜色模型有很多,例如YIQ、YCb Cr等。文献[9]提出了使用YCgCr颜色模型对肤色进行识别。肤色在YCgCr颜色空间中具有比在其他空间中更窄的分布,如图3所示。

图3中横坐标分别为Cg、Cr的取值,纵坐标为Cg、Cr取不同值时的概率。图中数据为网络下载的人物图片和在不同教室、不同环境光下拍摄的不同教师授课图片各50张,通过手工裁剪得到肤色区域,总共158449个肤色像素点,然后转换为YCgCr颜色空间统计得到。通过图3可以确定肤色的取值范围:Cg∈[106,127],Cr∈[131,167]。经过肤色处理后效果如图4所示。

4. 基于DTW的人手运动轨迹识别

目前,运动轨迹的识别有统计法(HMM)、神经网络法(NN)和模板匹配法(DTW)。文献[10]提出了一种采用HMM进行运动目标轨迹的识别的方法,但是运算量随着手势指令的增加而急剧增大;文献[11]提出一个层次自组织神经网络模型用于轨迹分布模式学习,运算速度大小受训练数据的规模的限制;文献[12]使用DTW和HMM进行手语的总体和细节分析,取得了较高的识别率。为了降低运算复杂度,提高识别率,本文采用DTW进行手势识别。

4.1 人手运动轨迹预处理

通过摄像头捕获的图像序列,可以使用前一节算法实现人手目标的检测,得到按照时间排列的人手信息,连接不同时刻的人手质心点可以得到人手运动轨迹。质心点坐标可以通过(3)得到。

其中,(xoi,yoi)表示第i帧图像中人手质心,Ai表示第i帧图像中人手目标集合,IDL(x,y,i)为集合A中的一个像素点。

由于图像序列中人手运动轨迹位置不可能完全一致,所以不同轨迹不具有直接可比性,需要进行归一化处理。把人手运动轨迹的起始点作为原点,建立新的坐标系,轨迹上其它点坐标归一化到新的坐标系下。得到的归一化后等时间间隔的二维图像坐标点点列:P={P1,……,Pn:Pk∈R2},点列P将作为轨迹训练和识别的基础。运动轨迹的起始点可以通过判断第一次检测到人手得到,而在连续轨迹中最后一次检测到人手作为终止点。

4.2 运动轨迹识别

DTW可以很好地解决模板匹配的问题,一般情况会首先训练几组标准动作作为模板,常用方法利用对应点加权平均的方法[13]获得标准模板,然后用待识别的动作和模板做比较。

设参考模板特征点序列为A={a1,a2,…,an},输入轨迹特征点序列为B={b1,b2,…,bm},n≠m,为了找到两个序列的最佳匹配路径,现把待识别轨迹的各个特征点n=1～N(图5中N=14)在一个二维直角坐标系中的横轴上标出,把参考模板的各特征点m=1～M(图4中M=11)在纵轴上标出,如图5所示。动态时间规整算法可以归结为寻找一条通过此网格中若干交叉点的最优路径,路径通过的交叉点即为参考模式和测试模式中进行失真计算的特征点。当轨迹输入B的时间轴m映射到参考模板A的时间轴n上总的累计失真最小时,待识别动作就判断为该模板的动作。

5. 实验结果与分析

为了测试上述系统性能,四名实验者在两个不同教室对六种区分度较大的手势指令进行训练与识别。其中两名实验者进行标准模板的训练,共训练100个样本,另两名实验者进行指令识别测试,分别测试300次手势指令,实验结果如表1所示。

通过实验数据可以看出,(1)相同实验者在不同教室的手势指令识别率变化很小,说明环境变化对手势指令的识别影响不大;(2)不同实验者之间的手势指令识别率差别较大,这主要是由于实验者手势动作不规范引起的,可以通过规范使用者手势动作来解决。表2为规范实验者手势动作后的实验结果。

6. 结束语

多媒体教学在目前高校日常教学中具有举足轻重的地位,多媒体教学系统能否物尽其用对保证教学的质量意义重大。论文提出了一种基于二次检测的人手跟踪算法和基于人手运动轨迹的手势指令识别算法。经实验证明该系统快速稳定、抗干扰性强且与用户无关,可广泛应用于多媒体教学中。

摘要：目前,多媒体教学在高校日常教学中占有重要地位,但多媒体教学系统由于各种原因容易损坏,严重影响教学的质量。本系统对现有多媒体教学系统增加一个摄像头,通过捕获授课教师的手势指令控制多媒体展示,避免了多媒体教学系统的人为损坏。提出基于二次检测的人手跟踪算法和基于人手运动轨迹的手势指令识别算法。经实验证明该系统快速稳定、抗干扰性强且与用户无关,可广泛应用于多媒体教学中。