幾何立體圖形投影裝置及投影方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及教育教學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種幾何立體圖形投影裝置及投影方法。
【背景技術(shù)】
[0002]幾何體系中的基本元素由“點(diǎn)、線(xiàn)”增加為“點(diǎn)、線(xiàn)、面”，從平面圖形上升為空間圖形，從“二維空間”變?yōu)椤叭S空間”，這對(duì)于學(xué)生的三維空間想象能力、邏輯思維能力等各方面的能力都提出了較高的要求，然后，對(duì)那些正處于中學(xué)教育階段的學(xué)生而言，這種抽象的想象力卻正是他們的薄弱之處。另外，加上目前電子教學(xué)設(shè)備的不完善，圖形空間感不易展現(xiàn)，教學(xué)互動(dòng)也難于展開(kāi)。例如，為了讓學(xué)生更好地理解公垂線(xiàn)定理的概念，往往會(huì)借用兩個(gè)教學(xué)直尺來(lái)代替空間異面直線(xiàn)，再反復(fù)的“比劃”來(lái)進(jìn)行定理的說(shuō)明，花費(fèi)了大量時(shí)間，效果并不是很好。綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)中存在由于用戶(hù)空間感不強(qiáng)不能理解三維圖形空間結(jié)構(gòu)的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種幾何立體圖形投影裝置及投影方法，旨在解決針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在由于現(xiàn)有技術(shù)中存在由于用戶(hù)空間感不強(qiáng)不能理解三維圖形空間結(jié)構(gòu)的問(wèn)題。
[0004]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，第一方面提供一種幾何立體圖形投影方法，所述投影方法包括以下步驟:
[0005]A.獲取二維平面圖形；
[0006]B.判斷所述二維平面圖形是否為立體幾何圖形，是，則執(zhí)行步驟C，否則返回執(zhí)行步驟A ；
[0007]C.選擇所述二維平面圖形所在的界面內(nèi)的一個(gè)點(diǎn)為二維坐標(biāo)系原點(diǎn)，根據(jù)所述二維坐標(biāo)系原點(diǎn)測(cè)量得出所述二維平面圖形的邊界點(diǎn)坐標(biāo)；
[0008]D.將所述二維平面圖形的邊界點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行坐標(biāo)變換后得到邊界點(diǎn)的三維坐標(biāo)；
[0009]E.根據(jù)所述邊界點(diǎn)的三維坐標(biāo)投影得到三維立體圖形。
[0010]結(jié)合第一方面，在第一方面的第一種實(shí)施方式中，所述步驟A具體為:
[0011]接收用戶(hù)輸入的二維平面圖形或者對(duì)所拍攝的圖像進(jìn)行識(shí)別以得到二維平面圖形。
[0012]結(jié)合第一方面，在第一方面的第二種實(shí)施方式中，所述步驟B中判斷所述二維平面圖形是否為立體幾何圖形的步驟具體為:
[0013]判斷所述二維平面圖形中是否存在虛線(xiàn)、陰影或者相鄰面的面長(zhǎng)度不等，是，則判定所述二維平面圖形是立體幾何圖形，否，則判定所述二維平面圖形不是立體幾何圖形。
[0014]結(jié)合第一方面，在第一方面的第三種實(shí)施方式中，所述步驟D具體為:
[0015]根據(jù)邊界點(diǎn)坐標(biāo)獲取二維三視圖和二維幾何構(gòu)造，生成二維計(jì)算數(shù)據(jù)；
[0016]根據(jù)二維計(jì)算數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)修復(fù)、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)輸出轉(zhuǎn)換為三維空間模型；
[0017]根據(jù)三維空間模型獲取三維空間模型的坐標(biāo)數(shù)據(jù)。
[0018]結(jié)合第一方面的第三種實(shí)施方式，在第一方面的第四種實(shí)施方式中，所述根據(jù)二維計(jì)算數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)修復(fù)、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)輸出轉(zhuǎn)換為三維空間模型的步驟之后還包括:
[0019]根據(jù)所述三維空間模型將表示被選定邊界點(diǎn)的三維坐標(biāo)變換成相對(duì)于顯示屏幕的二維坐標(biāo)；
[0020]將已經(jīng)確定的坐標(biāo)與相繼地變換得到的坐標(biāo)進(jìn)行比較直到產(chǎn)生相等的結(jié)果；
[0021]得出對(duì)應(yīng)于顯示屏幕上選擇的二維點(diǎn)的三維坐標(biāo)。
[0022]本發(fā)明第二方面提供一種幾何立體圖形投影裝置，所述幾何立體圖形投影裝置包括:
[0023]圖形獲取模塊，用于獲取二維平面圖形；
[0024]立體圖形判斷模塊，用于判斷所述二維平面圖形是否為立體幾何圖形，當(dāng)判斷結(jié)果為否時(shí)，驅(qū)動(dòng)所述圖形獲取模塊工作；
[0025]坐標(biāo)獲取模塊，用于當(dāng)所述立體圖形判斷模塊的判斷結(jié)果為是時(shí)，選擇所述二維平面圖形所在的界面內(nèi)的一個(gè)點(diǎn)為二維坐標(biāo)系原點(diǎn)，根據(jù)所述二維坐標(biāo)系原點(diǎn)測(cè)量得出所述二維平面圖形的邊界點(diǎn)坐標(biāo)；
[0026]坐標(biāo)變換模塊，用于將所述二維平面圖形的邊界點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行坐標(biāo)變換后得到邊界點(diǎn)的三維坐標(biāo)；
[0027]投影模塊，用于根據(jù)所述邊界點(diǎn)的三維坐標(biāo)投影得到三維立體圖形。
[0028]結(jié)合第二方面，在第二方面的第一種實(shí)施方式中，所述圖形獲取模塊獲取二維平面圖形的過(guò)程為:
[0029]接收用戶(hù)輸入的二維平面圖形或者對(duì)所拍攝的圖像進(jìn)行設(shè)別得到二維平面圖形。
[0030]結(jié)合第二方面，在第二方面的第二種實(shí)施方式中，所述立體圖形判斷模塊判斷所述二維平面圖形是否為立體幾何圖形的過(guò)程為:
[0031]判斷所述二維平面圖形中是否存在虛線(xiàn)、陰影或者相鄰面的面長(zhǎng)度不等，是，則判定所述二維平面圖形是立體幾何圖形，否，則判定所述二維平面圖形不是立體幾何圖形。
[0032]結(jié)合第二方面，在第二方面的第三種實(shí)施方式中，所述坐標(biāo)變換模塊將所述二維平面圖形的邊界點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行坐標(biāo)變換后得到邊界點(diǎn)的三維坐標(biāo)的過(guò)程為:
[0033]根據(jù)邊界點(diǎn)坐標(biāo)獲取二維三視圖和二維幾何構(gòu)造，生成二維計(jì)算數(shù)據(jù)；
[0034]根據(jù)二維計(jì)算數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)修復(fù)、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)輸出轉(zhuǎn)換為三維空間模型；
[0035]根據(jù)三維空間模型獲取三維空間模型的坐標(biāo)數(shù)據(jù)。
[0036]結(jié)合第二方面的第三種實(shí)施方式，在第二方面的第四種實(shí)施方式中，所述坐標(biāo)變換模塊根據(jù)二維計(jì)算數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)修復(fù)、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)輸出轉(zhuǎn)換為三維空間模型的過(guò)程之后還包括:
[0037]根據(jù)所述三維空間模型將表示被選定邊界點(diǎn)的三維坐標(biāo)變換成相對(duì)于顯示屏幕的二維坐標(biāo)；
[0038]將已經(jīng)確定的坐標(biāo)與相繼地變換得到的坐標(biāo)進(jìn)行比較直到產(chǎn)生相等的結(jié)果；
[0039]得出對(duì)應(yīng)于顯示屏幕上選擇的二維點(diǎn)的三維坐標(biāo)。
[0040]本發(fā)明提供的一種幾何立體圖形投影裝置及投影方法，通過(guò)將簡(jiǎn)單的幾何立體圖形，經(jīng)過(guò)圖形分析、處理和轉(zhuǎn)換后，投影出三維效果的立體圖形，提高教學(xué)互動(dòng)能力，最終幫助學(xué)生理解三維立體圖形，提高學(xué)生的空間想象能力。
【附圖說(shuō)明】
[0041]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0042]圖1是本發(fā)明一種實(shí)施例提供的一種幾何立體圖形投影方法的流程圖；
[0043]圖2是本發(fā)明另一種實(shí)施例提供的一種幾何立體圖形投影裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0044]圖3是本發(fā)明一種實(shí)施例提供的一種幾何立體圖形投影方法得到的三維立體結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0045]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0046]為了說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，下面通過(guò)具體實(shí)施例來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。
[0047]本發(fā)明一種實(shí)施例提供一種幾何立體圖形投影方法，如圖1所示，投影方法包括以下步驟:
[0048]步驟S101.獲取二維平面圖形。
[0049]在本步驟中，具體的，在一種實(shí)施方式中，接收用戶(hù)輸入的二維平面圖形，可以根據(jù)用戶(hù)在觸摸屏上畫(huà)出二維平面圖形的結(jié)構(gòu)，獲取二維平面圖形；在另一種實(shí)施方式中，可以對(duì)所拍攝的圖像進(jìn)行識(shí)別以得到二維平面圖形，利用攝像頭對(duì)繪制有圖像的畫(huà)紙進(jìn)行拍攝，攝像頭通過(guò)捕捉紙上的線(xiàn)條粗細(xì)和顏色去調(diào)節(jié)筆記本電腦畫(huà)圖軟件中畫(huà)筆的顏色和粗細(xì)，同時(shí)，通過(guò)智能識(shí)別畫(huà)紙的顏色和比例，調(diào)節(jié)畫(huà)圖軟件中畫(huà)紙的顏色和比例，從而得到可編輯的圖片數(shù)據(jù)。
[0050]步驟S102.判斷二維平面圖形是否為立體幾何圖形，是，則執(zhí)行步驟S103，否，則返回執(zhí)行步驟SlOl。
[0051]在本步驟中，具體的，判斷二維平面圖形是否為立體幾何圖形的步驟具體為:
[0052]判斷二維平面圖形中是否存在虛線(xiàn)、陰影或者相鄰面的面長(zhǎng)度不等，是，則判定二維平面圖形是立體幾何圖形，否，則判定二維平面圖形不是立體幾何圖形。
[0053]步驟S103.選擇二維平面圖形所在的界面內(nèi)的一個(gè)點(diǎn)為二維坐標(biāo)系原點(diǎn)，根據(jù)二維坐標(biāo)系原點(diǎn)測(cè)量得出二維平面圖形的邊界點(diǎn)坐標(biāo)。
[0054]在本步驟中，具體的，在顯示二維平面圖形的屏幕內(nèi)選擇一個(gè)點(diǎn)，將該點(diǎn)作為二維坐標(biāo)系的原點(diǎn)，并依次得出邊界點(diǎn)坐標(biāo)。
[0055]步驟S104.將二維平面圖形的邊界點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行坐標(biāo)變換后得到邊界點(diǎn)的三維坐標(biāo)。
[0056]在本步驟中，具體的，包括以下步驟:
[0057]步驟S201.根據(jù)邊界點(diǎn)坐標(biāo)獲取二維三視圖和二維幾何構(gòu)造，生成二維計(jì)算數(shù)據(jù)。
[0058]步驟S202.根據(jù)二維計(jì)算數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)修復(fù)、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)輸出轉(zhuǎn)換為三維空間模型。
[0059]步驟S203.根據(jù)三維空間模型獲取三維空間模型的坐標(biāo)數(shù)據(jù)。
[0060]進(jìn)一步地，在另一種實(shí)施例中，步驟S202之后還包括:
[0061]步驟S204.根據(jù)所述三維空間模型將表示被選定邊界點(diǎn)的三維坐標(biāo)變換成相對(duì)于顯示屏幕的二維坐標(biāo)。
[0062]步驟S205.將已經(jīng)確定的坐標(biāo)與相繼地變換得到的坐標(biāo)進(jìn)行比較直到產(chǎn)生相等的結(jié)果；
[0063]步驟S206.得出對(duì)應(yīng)于顯示屏幕上選擇的二維點(diǎn)的三維坐標(biāo)。
[0064]當(dāng)需要一個(gè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)時(shí)，確認(rèn)所選擇的點(diǎn)，并且確定所選擇的點(diǎn)的二維顯示坐標(biāo)U，V，在其中計(jì)算與之相對(duì)應(yīng)的三維點(diǎn)的坐標(biāo)的相應(yīng)的顯示坐標(biāo)U' ,V'，并且與