軟件項(xiàng)目策劃書解讀.doc

“粉筆殺手”項(xiàng)目策劃書用智能手機(jī)實(shí)現(xiàn)視頻展示臺(tái)西安郵電大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院“軟件之翼”創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)2014年12月2日 星期二1.項(xiàng)目概述在多媒體教室進(jìn)行教學(xué)時(shí)，盡管可以通過(guò)PC機(jī)和投影儀來(lái)演示大部分的授課內(nèi)容，但教師進(jìn)行推理性教學(xué)時(shí)還需要在黑板上板書，或者需要臨時(shí)板書或者畫圖解釋PPT演示的內(nèi)容。黑板板書最大的問(wèn)題就是造成教室內(nèi)粉筆灰污染，給師生健康造成潛在的危害。同時(shí)粉筆的消耗也增加了教學(xué)成本。本項(xiàng)目的試圖利用現(xiàn)代智能手機(jī)的攝像頭解決粉筆灰污染問(wèn)題。解決途徑是讓教師在白紙上使用中性筆或者鋼筆書寫，通過(guò)手機(jī)攝像頭對(duì)教師的書寫攝像并實(shí)時(shí)傳輸?shù)浇淌抑械腜C機(jī)，再通過(guò)投影儀進(jìn)行顯示。本項(xiàng)目的目標(biāo)是利用智能手機(jī)的攝像頭實(shí)現(xiàn)視頻展示臺(tái)（Visual Presenter）的功能。由于利用了智能手機(jī)中現(xiàn)有的攝像頭，本項(xiàng)目組的主要任務(wù)是開發(fā)出Android手機(jī)上攝像和實(shí)時(shí)傳輸視頻信息至PC機(jī)的手機(jī)應(yīng)用App；并在PC機(jī)上開發(fā)出接收視頻并播放視頻的應(yīng)用程序。本項(xiàng)目計(jì)劃的活動(dòng)包括：上述Android手機(jī)上的應(yīng)用開發(fā)和PC機(jī)上的應(yīng)用開發(fā)；將應(yīng)用上傳到百度軟件中心和其他應(yīng)用商店供用戶下載；如果時(shí)間允許，還考慮做應(yīng)用推廣工作。預(yù)計(jì)的成果就是上述的應(yīng)用軟件，能有效解決粉筆灰污染問(wèn)題。由于現(xiàn)在智能手機(jī)普及程度相當(dāng)高，教師應(yīng)用該系統(tǒng)就沒有硬件限制。我們將盡量?jī)?yōu)化系統(tǒng)，使得該系統(tǒng)簡(jiǎn)單易用。當(dāng)用戶數(shù)量達(dá)到一定規(guī)模后，還可以考慮嵌入廣告獲得收益。我們項(xiàng)目組開發(fā)的手機(jī)應(yīng)用和PC機(jī)上的應(yīng)用軟件還有可能形成軟件著作權(quán)。2.項(xiàng)目的研究目的及意義（1）項(xiàng)目的必要性、目的及意義傳統(tǒng)的黑板加粉筆的課堂教學(xué)方式有如下的弊病：l 黑板信息容量小，老師板書的內(nèi)容有限；擦黑板耗費(fèi)時(shí)間，影響教學(xué)進(jìn)度。l 學(xué)生們忙于記筆記，不能集中注意力理解課堂內(nèi)容，聽課效率低下。l 最嚴(yán)重的是，擦黑板時(shí)所產(chǎn)生的大量粉塵直接危害了師生的身體健康。為了克服上述弊病，人們一直在探索取代黑板加粉筆的新模式，例如白板加白板筆方式。令人遺憾的是：白板方式不但成本明顯高于黑板，而且市場(chǎng)上大部分白板筆散發(fā)出令人惡心的刺鼻氣味。這是由于白板筆墨水生產(chǎn)廠家因技術(shù)或成本問(wèn)題，通常會(huì)加入部分低毒性的苯類、醇類有機(jī)溶劑，所以聞起來(lái)有股刺鼻臭味。長(zhǎng)期使用此類墨水，師生會(huì)吸入低毒性有機(jī)溶劑，對(duì)呼吸道有一定危害。擦除白板上的字跡還是會(huì)浪費(fèi)時(shí)間，學(xué)生還是忙于記筆記。近些年交互式電子白板的出現(xiàn)，是對(duì)沿襲已久的“黑板+粉筆+板擦”三位一體”的教學(xué)模式的一場(chǎng)革命性突破，順應(yīng)了信息化發(fā)展的趨勢(shì)。交互式電子白板作為一種功能強(qiáng)大的高科技教學(xué)工具，它整合了現(xiàn)代多媒體教學(xué)的優(yōu)勢(shì)，又保持了傳統(tǒng)的普通黑板的優(yōu)點(diǎn)，豐富了課堂教學(xué)方式，提高了課堂教學(xué)效率，為教師提供了一個(gè)便捷的信息化教學(xué)平臺(tái)。但是，電子白板價(jià)格昂貴，目前大部分的中國(guó)學(xué)校不能接受。我們的項(xiàng)目專注于解決多媒體教室中粉筆灰的污染問(wèn)題。我們的方案是利用現(xiàn)有的資源，讓教師在白紙上使用中性筆或者鋼筆書寫，通過(guò)手機(jī)攝像頭對(duì)教師的書寫攝像并實(shí)時(shí)傳輸?shù)浇淌抑械腜C機(jī)，再通過(guò)投影儀進(jìn)行顯示。既可以利用無(wú)線WiFi傳輸視頻，也可以采用USB連線傳輸。我們的方案不但可以完全克服黑板加粉筆的方式弊病，而且還可以降低日常教學(xué)成本。（2）項(xiàng)目主要內(nèi)容、技術(shù)水平及應(yīng)用范圍將教學(xué)過(guò)程中教師書寫的內(nèi)容攝像，再使用大屏幕電視或者投影儀進(jìn)行顯示，完全可以替代傳統(tǒng)的黑板加粉筆的方式。其實(shí)攝像方式在30多年前都有應(yīng)用，但是由于成本高昂，只有極少數(shù)學(xué)校在使用。本項(xiàng)目巧妙地利用了現(xiàn)代智能手機(jī)中的攝像頭、多媒體教室中現(xiàn)有的PC機(jī)和投影機(jī)，不需要增加額外的硬件開銷。通過(guò)手機(jī)攝像頭對(duì)教師的書寫的內(nèi)容攝像并實(shí)時(shí)傳輸?shù)浇淌抑械腜C機(jī)，再通過(guò)投影儀進(jìn)行顯示，并且可以在PC機(jī)上保存教學(xué)錄像。本項(xiàng)目完全采用現(xiàn)有的成熟技術(shù)，來(lái)實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)內(nèi)容的播放和錄制。我們需要開發(fā)手機(jī)端攝像和傳輸視頻的應(yīng)用軟件，同時(shí)需要開發(fā)PC端接收視頻和播放視頻、錄制視頻的應(yīng)用軟件。凡是有PC機(jī)和投影儀的多媒體教室都可以采用，本系統(tǒng)可以廣泛應(yīng)用于全國(guó)的大、中、小學(xué)的多媒體教室。（3）實(shí)施該項(xiàng)目所具備的基礎(chǔ)、優(yōu)勢(shì)和風(fēng)險(xiǎn)現(xiàn)在國(guó)內(nèi)很多學(xué)校的教室都有多媒體教室，有的高端配置的多媒體教室還有1個(gè)視頻展臺(tái)和1臺(tái)網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)。實(shí)際上本項(xiàng)目的目標(biāo)類似于視頻展臺(tái)和網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)實(shí)現(xiàn)的功能。但是，大部分學(xué)校的多媒體教室都沒有配備視頻展臺(tái)和網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)。一般的多媒體教室只有PC機(jī)、大屏幕、投影機(jī)、音響等設(shè)備。關(guān)于我國(guó)學(xué)校里的多媒體教室的普及程度缺少具體的數(shù)字，但是從我們接觸到的大、中、小學(xué)的情況來(lái)看，多媒體教室還是常見的。幾乎所有的多媒體教室中除了大屏幕，還有傳統(tǒng)黑板。實(shí)施本項(xiàng)目只需智能手機(jī)和多媒體教室中的PC機(jī)、大屏幕和投影機(jī)?，F(xiàn)在智能手機(jī)普及率很高，在我們學(xué)校幾乎人手一機(jī)。本項(xiàng)目的硬件基礎(chǔ)已經(jīng)完全具備，現(xiàn)在只需要開發(fā)所需的應(yīng)用軟件。實(shí)施本項(xiàng)目的最大優(yōu)勢(shì)是避免了粉筆灰污染，保護(hù)了教室環(huán)境和師生的身體健康。除此之外，還有下列優(yōu)勢(shì)：l 教師可以節(jié)省擦黑板的時(shí)間，提高課堂教學(xué)效率。l 教師在書寫教學(xué)內(nèi)容時(shí)可以面對(duì)學(xué)生，有利于師生交互，及時(shí)看到學(xué)生的反應(yīng)，有助于提高教學(xué)質(zhì)量。l 可以視頻展示實(shí)物，例如嵌入式系統(tǒng)開發(fā)板，電子元器件等。l 教學(xué)過(guò)程可以輕松保存成教學(xué)錄像發(fā)給學(xué)生，學(xué)生不再忙于做課堂筆記，提高了聽課效率。l 教師之間也可以相互交流和研究教學(xué)錄像，共同提高教學(xué)水平。實(shí)施本項(xiàng)目的主要風(fēng)險(xiǎn)可能有：l 智能手機(jī)電池的續(xù)航能力不夠，導(dǎo)致教師不愿采用手機(jī)攝像。其實(shí)這個(gè)問(wèn)題也好解決，在多媒體教室配備一根USB連線，通過(guò)PC機(jī)的USB端口就可以給手機(jī)供電。l 在攝像過(guò)程中可能有電話呼入，可以事先將手機(jī)設(shè)置成靜音狀態(tài)。l 年齡大的老教師使用黑板幾十年了，已經(jīng)習(xí)慣粉筆加黑板的方式，不愿使用手機(jī)攝像。l 這種教學(xué)方式完全取代了粉筆和黑板，損害了粉筆和黑板廠商的利益，可能會(huì)引發(fā)利益沖突和矛盾。導(dǎo)致粉筆工廠倒閉，工人失業(yè)。這需要社會(huì)提供失業(yè)保險(xiǎn)，還需要政府的相關(guān)部門積極疏導(dǎo)，鼓勵(lì)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)，讓失業(yè)工人盡快找到新工作。3.項(xiàng)目目標(biāo)本項(xiàng)目的目標(biāo)是利用智能手機(jī)的攝像頭實(shí)現(xiàn)視頻展示臺(tái)的功能。視頻展示臺(tái)（Visual Presenter）是國(guó)內(nèi)、外通行的一個(gè)正式名稱，在中國(guó)市場(chǎng)，有時(shí)也被叫做實(shí)物展示臺(tái)、實(shí)物演示儀、實(shí)物投影機(jī)、實(shí)物投影儀等,在國(guó)外市場(chǎng)還被稱作文本攝像機(jī)(Document Camera)。從功能上可以給視頻展示臺(tái)下這樣一個(gè)定義：視頻展示臺(tái)是通過(guò)CCD攝像機(jī)以光電轉(zhuǎn)換技術(shù)為基礎(chǔ)，將實(shí)物、文稿、圖片、過(guò)程等信息轉(zhuǎn)換為圖像信號(hào)輸出在投影機(jī)、監(jiān)視器等顯示設(shè)備上展示出來(lái)的一種演示設(shè)備。專業(yè)的視頻展示臺(tái)價(jià)格昂貴，大部分學(xué)校不能接受其作為多媒體教室的基本配置。一般的專業(yè)的視頻展示臺(tái)體積較大，不易攜帶，也不便保管。利用智能手機(jī)中的攝像頭實(shí)現(xiàn)視頻展示臺(tái)的功能。主要工作是開發(fā)出應(yīng)用軟件。我們將在2015年3月30日前完成開發(fā)Android手機(jī)上攝像和實(shí)時(shí)傳輸視頻信息至PC機(jī)的手機(jī)應(yīng)用App；并在PC機(jī)上開發(fā)出接收視頻并播放視頻的應(yīng)用程序。本項(xiàng)目應(yīng)用軟件的主要性能要求如下：l 智能手機(jī)端的應(yīng)用App能流暢運(yùn)行在Android 2.3以上的手機(jī)。l PC端的應(yīng)用程序能穩(wěn)定運(yùn)行在微軟Window XP、Windows 7和Windows 8平臺(tái)上。l 應(yīng)用界面友好，簡(jiǎn)單便于操作，做到用戶無(wú)需培訓(xùn)即會(huì)操作。4.技術(shù)論證本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)所需要的硬件設(shè)備包括：移動(dòng)終端：Android智能手機(jī)，手機(jī)支持100W像素的攝像頭，內(nèi)置WiFi。PC機(jī)：Window XP、Windows 7 或Windows 8操作系統(tǒng)， 1G以上RAM，連入局域網(wǎng)。本項(xiàng)目將用到下列開發(fā)工具：（1）手機(jī)端App應(yīng)用軟件開發(fā)工具Android平臺(tái)：Java集成開發(fā)工具Eclipse、JDK、Android-SDK、Android NDK 、Android模擬器等。開發(fā)環(huán)境：JDK，Android NDK ,Eclipse.（2）PC端應(yīng)用軟件開發(fā)工具M(jìn)icrosoft Visual Studio 2013集成開發(fā)環(huán)境。Android手機(jī)端App的主要功能包括：1、錄制視頻MediaRecorder2、LocalSocket發(fā)送本地流3、H.264編碼4、RTP打包5、UDP發(fā)送Android端視頻采集使用Android多媒體系統(tǒng)中提供的MediaRecorder、 AudioRecorder，Camera類，直接獲取原始的視頻數(shù)據(jù)并存入緩沖區(qū)，并采用H.264編碼技術(shù)對(duì)緩存數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，然后調(diào)用RTP數(shù)據(jù)封裝模塊將編碼后的數(shù)據(jù)進(jìn)行RTP打包處理。采集端有多個(gè)任務(wù)包括(系統(tǒng)程序和設(shè)備調(diào)用、視頻數(shù)據(jù)采集、視頻編碼、RTP數(shù)據(jù)包封裝)多任務(wù)之間并發(fā)進(jìn)行。視頻采集線程負(fù)責(zé)不斷從攝像頭獲取視頻數(shù)據(jù)流，然后發(fā)送給視頻編碼線程，編碼線程完成后，發(fā)送到RTP數(shù)據(jù)封裝線程中，RTP數(shù)據(jù)封裝線程不斷從視頻線程獲取數(shù)據(jù)，發(fā)送給本地Socket和Socket Server，由本地Socket通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到PC端。手機(jī)應(yīng)用App與PC端應(yīng)用的通信模型如下圖所示：視頻播放視頻采集視頻采集UDP數(shù)據(jù)報(bào)RTP包UDP數(shù)據(jù)報(bào)RTP協(xié)議UDP協(xié)議網(wǎng)絡(luò)層IP數(shù)據(jù)報(bào)網(wǎng)絡(luò)層IP數(shù)據(jù)報(bào)IP協(xié)議物理層字節(jié)流物理層字節(jié)流無(wú)線網(wǎng)絡(luò)圖1 手機(jī)應(yīng)用App與PC端應(yīng)用的通信模型PC端服務(wù)器主要功能包括：1、 UDP接收2、 RTP接收3、H.264解碼4、播放5、視頻錄制（保存為視頻文件，供以后使用）PC機(jī)端應(yīng)用程序主要完成視頻流的接收和播放，也具有多個(gè)任務(wù)同時(shí)并發(fā)執(zhí)行的特點(diǎn)。具體的流程圖如下所示：開始初始化RTP接收線程啟動(dòng)解碼播放線程啟動(dòng)是否結(jié)束否是結(jié)束所有線程退出圖2 PC端應(yīng)用程序執(zhí)行流程5.可行性論證利用智能手機(jī)中的攝像頭實(shí)現(xiàn)視頻展示臺(tái)的功能。主要工作是開發(fā)出應(yīng)用軟件。該項(xiàng)目由三個(gè)人完成，兩個(gè)人負(fù)責(zé)Android手機(jī)端App的開發(fā)，一人負(fù)責(zé)PC端應(yīng)用軟件的開發(fā)。我們小組現(xiàn)有3臺(tái)筆記本電腦，3臺(tái)Android手機(jī)。已經(jīng)下載了集成開發(fā)工具Eclipse、JDK、Android-SDK、Android NDK 、Android模擬器等。我們將于微軟陜西創(chuàng)新中心取得聯(lián)系，免費(fèi)獲得Microsoft Visual Studio 2013集成開發(fā)工具。我們將按照下列進(jìn)度實(shí)現(xiàn)本項(xiàng)目的目標(biāo)：表1 項(xiàng)目開發(fā)進(jìn)度表時(shí)間任務(wù)2014年11月28日至2014年12月8日完成項(xiàng)目策劃書；并采用系統(tǒng)集成方式實(shí)現(xiàn)一個(gè)視頻展示臺(tái)的原型系統(tǒng)。我們項(xiàng)目組已經(jīng)采用環(huán)宇飛揚(yáng)（北京）數(shù)碼科技有限公司生產(chǎn)的環(huán)宇飛揚(yáng)（UniFly）灰太狼V8攝像頭和天津市中格科技有限公司開發(fā)的攝像頭錄像大師10.50版（家庭免費(fèi)版）實(shí)現(xiàn)了視頻展示臺(tái)的原型。2014年12月8日至2015年3月15日完成Android手機(jī)上攝像和實(shí)時(shí)傳輸視頻信息至PC機(jī)的手機(jī)應(yīng)用App開發(fā)；并在PC機(jī)上開發(fā)出接收視頻并播放視頻的應(yīng)用程序。2015年3月16日至2015年7月10日在西安郵電大學(xué)內(nèi)部試用，收集用戶意見，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)、改進(jìn)。與學(xué)校多媒體教室管理部門協(xié)商，在多媒體教室的PC機(jī)上安裝部署“粉筆殺手”的應(yīng)用軟件。并給多媒體教室配備手機(jī)支架，以便攝像時(shí)使用。期間通過(guò)西安郵電大學(xué)微信公眾號(hào)宣傳該應(yīng)用軟件并與本校教師交流。2015年7月15日將應(yīng)用上傳到百度軟件中心和其他應(yīng)用商店供用戶下載。6.創(chuàng)新性通過(guò)百度、Google搜搜和必應(yīng)等搜索引擎搜索，沒有發(fā)現(xiàn)通過(guò)智能手機(jī)實(shí)現(xiàn)視頻展示臺(tái)的方案或者相關(guān)應(yīng)用。巧妙利用智能手機(jī)的攝像頭來(lái)實(shí)現(xiàn)視頻展示是本項(xiàng)目的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)。由于智能手機(jī)普及率相當(dāng)高，我校師生幾乎人人具備。本項(xiàng)目的推廣使用不存在硬件上的障礙。只是有些教師使用蘋果手機(jī)或者Windows Phone，我們后續(xù)將繼續(xù)開發(fā)支持iOS和Windows Phone版本的手機(jī)應(yīng)用。本項(xiàng)目的形成的產(chǎn)品能有效解決多媒體教室中粉筆灰污染問(wèn)題，并能提高教學(xué)效率和質(zhì)量。同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了節(jié)能環(huán)保，具有可持續(xù)開發(fā)的價(jià)值。7.市場(chǎng)分析我們項(xiàng)目組開發(fā)的手機(jī)應(yīng)用和PC端的“粉筆殺手”應(yīng)用能夠形成產(chǎn)品，競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手就是專業(yè)的視頻展示臺(tái)生產(chǎn)廠家。從目前的情況來(lái)看，為多媒體教室購(gòu)置專業(yè)的視頻展示臺(tái)只有極少數(shù)經(jīng)濟(jì)實(shí)力雄厚的學(xué)校，大部分學(xué)校都沒有購(gòu)置?！胺酃P殺手”與市場(chǎng)現(xiàn)有同類設(shè)備的比較：表2 “粉筆殺手”與視頻展臺(tái)的比較性能參數(shù)名稱粉筆殺手視頻展臺(tái)價(jià)格費(fèi)用基本為01000元以上（根據(jù)清晰度等條件不等）體積手機(jī)大小一臺(tái)PC的大小清晰度高，基本在300W像素以上（與手機(jī)攝像頭相關(guān)）視價(jià)格而定，通常在100W像素左右便攜度方便不方便，笨重不便于放置其他不牽扯硬件損壞修復(fù)問(wèn)題硬件損壞修復(fù)較難從表格可以看出，“粉筆殺手”符合了現(xiàn)代人們的生活習(xí)慣、生活理念簡(jiǎn)潔、快捷、高效；“粉筆殺手”相比于使用粉筆而言，對(duì)人體不會(huì)造成健康危害。相比之下，“粉筆殺手”有著非常好的市場(chǎng)潛力。我們可以將應(yīng)用軟件提交到應(yīng)用商店或者百度軟件中心供廣大教師免費(fèi)下載使用，當(dāng)下載量超過(guò)1萬(wàn)次以上，就開始嵌入廣告。通過(guò)廣告獲得收益。8.預(yù)期成果、知識(shí)產(chǎn)權(quán)形成及經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益我們項(xiàng)目組開發(fā)的手機(jī)應(yīng)用和PC機(jī)上的“粉筆殺手”應(yīng)用軟件都有可能形成軟件著作權(quán)?！胺酃P殺手”