[发明专利]一种远程钢琴教学互动管理系统

摘要

本发明属于远程教学系统领域，公开了一种远程钢琴教学互动管理系统，设置有：教师终端、钢琴、信号转换器、中央处理器、路径控制单元、信号转换器、电子音乐装置、反馈模块、学生终端、钢琴、摄像模块。本发明通过教师控制教师终端，将钢琴发出的模拟信号转换成数字信号进行远程网络传输，学生通过学生终端来进行接收音频数据，并可以通过反馈模块和教师进行实时互动，本发明系统可以实现远程钢琴教学功能，使学生和老师可以及时异地沟通交流，非常适合推广使用。

主权项

1.一种远程钢琴教学互动管理系统，其特征在于，所述远程钢琴教学互动管理系统设置有：教师终端、钢琴、信号转换器、中央处理器、路径控制单元、信号转换器、电子音乐装置、反馈模块、学生终端、钢琴、教师摄像模块、教师声音采集模块、教师显示模块、学生摄像模块、学生声音采集模块、学生显示、路径调节模块；所述教师终端电连接于所述钢琴；所述钢琴通过电连接于所述信号转换器；所述信号转换器电连接于所述中央处理器；所述中央处理器电连接于所述路径控制单元；所述路径控制单元电连接于所述信号转换器；所述信号转换器电连接于所述电子音乐装置；所述电子音乐装置电连接于所述反馈模块；所述反馈模块电连接于所述学生终端；所述学生终端双向电连接于所述钢琴；所述学生终端双向电连接于所述学生摄像模块；所述钢琴上嵌装有音频信号采集器，将采集到的音频模拟信号传入信号转换器；所述反馈控制单元包括反馈调节器，并且包含有评分按钮，进行教学质量评分反馈给教师，使得教师及时调整教学进程及其教学方案；所述所有摄像模块包含摄像头以及采光灯；所述摄像模块在一个扫描区域中对变化区域进行矩形分割算法具体方法如下：步骤一，图像发送端首先获得屏幕的分辨率，得到列扫描的范围0～C和行扫描的范围0～R；步骤二，发送端将当前帧图像保存区的数据保存到前一帧图像缓冲区；截获当前的屏幕位图数据并保存在当前帧图像缓冲区；步骤三，发送端首先初始化变化矩形区域左上角坐标和右下角坐标为(0，0)，下次扫描起点坐标为(0，0)，行无变化标识为true，更新列扫描的范围和行扫描的范围；步骤四，判断是否在行扫描范围内，不在，跳转到步骤十；步骤五，判断是否在列扫描范围内，不在，跳转到步骤八；在列扫描范围内采用隔列直接比较法对当前采样点进行检测；值不同，首先将行无变化标识设置为false，然后判断是否是检测到的第一个变化采样点，是将采样点坐标作为变化矩形区域的左上角坐标，不是第一个变化采样点，将矩形右下角的坐标和该点的坐标比较并取最大值作为新的矩形右下角坐标，再判断该采样点是否是本行第一个变化采样点，是就将该采样点的纵坐标同矩形左上角的纵坐标进行比较并取最小值更新变化矩形区域的左上角坐标；值相同，需要判断行无变化标识是否为false，如果是false，记录坐标作为下次扫描的起点，检测到是最后一列采样点，将最后一列采样点坐标作为下次扫描的起点，跳转到步骤七；步骤六，把列坐标右移N列，跳转到步骤五检测下一个采样点；步骤七，本行检测完毕，将本行的下次扫描起点坐标与上一行记录的下次扫描起点坐标比较，并取最大值作为新的下次扫描起点坐标，行号加1，跳转到步骤四从下一行从头开始从左到右检测；步骤八，判断行无变化标识是否为true且变化矩形区域左上角坐标不为(0，0)，不是true，行号加1，跳转到步骤四；是true，则表明整行无不同像素点，得到了一个变化的矩形区域块；得到的变化矩形区域块左上角纵坐标向左移动N列，右下角纵坐标向右移动N列以包含图像边界信息；步骤九，记录检测出的变化矩形区域坐标和相对应的下次扫描起点坐标，判断当前列扫描的范围是否0～C且行扫描的范围是否0～R，是，设置标识表明当前检测出的变化矩形区域标识是第一次检测出的，然后行号加1跳转到步骤四从下一行开始检测下一个变化的矩形区域块；直到检测超出行扫描的范围；步骤十，本次检测完毕后，对本次检测中所有的下次扫描起点进行处理，计算出下次扫描范围的集合；首先检查本次检测出的第一个下次扫描起点的纵坐标是否比最后一列采样点的纵坐标小，不是，该区域检测完成，检测下一个下次扫描起点的纵坐标；是，以第一次检测出的变化矩形区域左上角的横坐标为横坐标，以当前变化矩形区域相关的下次扫描起点坐标的纵坐标为纵坐标，生成一个下次扫描范围的左上角坐标；以第一次检测出的变化矩形区域右下角的横坐标为横坐标，以屏幕的最大列数C为纵坐标生成一个下次扫描范围的右下角坐标；接着处理第二个下次扫描起点，直到本次检测中所有的下次扫描起点都被处理为止；步骤十一，检测下次扫描范围集合中所有的扫描区域，首先基于下次扫描范围集合中第一个扫描区域的宽度和高度，生成行扫描和列扫描的范围，重复步骤三到步骤十检测第一个扫描区域中变化的矩形区域块，接着处理第二个扫描区域，直到下次扫描范围集合中所有的扫描区域都被检测为止；步骤十二，重复步骤十到步骤十一，得到下一次扫描范围的变化矩形区域块，直到所有的下次扫描起点的纵坐标大于或等于最后一列采样点的纵坐标，整个屏幕检测完毕；步骤十三，得到了所有该帧图像相对于前一帧图像变化的面积最小的不重叠矩形区域的集合，检查该集合中的矩形区域，两个矩形其左上角纵坐标和右下角纵坐标相同，且一个矩形的右下角横坐标与另一个矩形左上角横坐标相邻，合并为一个矩形，然后再压缩并发送矩形区域的集合所包含的图像数据及对应坐标到客户端；步骤十四，图像接收端将接收的数据减压后基于每个矩形区域图像数据及对应坐标整合至前一帧图像中并显示；步骤十五，每隔T秒重复步骤二到步骤十四，根据应用场景的不同和带宽的要求，对间隔时间T做调整；所述学生终端包含有多个独立终端；所述教师终端设置有教师摄像模块和教师显示模块，教师摄像模块和教师显示模块直接与教师终端相连接；所述教师端钢琴设置有教师声音采集模块，教师声音采集模块直接与钢琴相连接；所述学生终端设置有学生显示模块和学生摄像模块，学生摄像模块和学生显示模块直接与学生终端相连；所述学生端钢琴设置有学生声音采集模块，学生声音采集模块直接与钢琴相连；所述路径控制单元设置有路径调节模块，路径调节模块直接与路径控制单元相连接；所述中央处理器接收信号的循环共变函数包括：所述信号含有服从SαS分布噪声的MPSK信号，表示为： x ( t ) = E V ( t ) exp [ j ( 2 πf c t + φ 0 ) ] + w ( t ) ; ]]>其中E是信号的平均功率，M＝2k，m＝1,2,...M,q(t)表示矩形脉冲波形，T表示符号周期，fc表示载波频率，φ0表示初始相位，若(此处是否需要加条件：若)w(t)是服从SαS分布的非高斯噪声，则其自共变函数定义为： R x , C ( t , τ ) = [ x ( t ) , x ( t - τ ) ] α = E ( x ( t ) ( x ( t - τ ) ) < p - 1 > ) E ( | x ( t - τ ) | p ) γ x ( t - τ ) ; ]]>其中(x(t-τ))<p-1>＝|x(t-τ)|p-2x*(t-τ)，γx(t-τ)是x(t)的分散系数，则x(t)的循环共变定义为： R x , C ϵ ( t , τ ) = 1 T 0 ∫ - T 0 / 2 T 0 / 2 R x , C ( t , τ ) e - j 2 π ϵ t d t = 1 T ∫ - T / 2 T / 2 E ( x ( t ) ( x ( t - τ ) ) < p - 1 > ) E ( | x ( t - τ ) | p ) γ x ( t - τ ) e - j 2 π ϵ t d t ; ]]>其中ε称为循环频率，T为一个码元周期。