基于MFC的激光筆輔助教學(xué)系統(tǒng)的界面設(shè)計(jì)

邵 麟,謝 濱,閆 磊（北京林業(yè)大學(xué),北京 100083）

基于MFC的激光筆輔助教學(xué)系統(tǒng)的界面設(shè)計(jì)

邵 麟,謝 濱,閆 磊
（北京林業(yè)大學(xué),北京 100083）

目前投影儀和大屏幕在教學(xué)、展示、會(huì)議、演講等各個(gè)方面得到了廣泛應(yīng)用。但是，用戶與計(jì)算機(jī)之間的交互，仍局限于鍵盤和鼠標(biāo)。本文將在闡述MFC框架結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上介紹一種基于MFC的激光筆輔助教學(xué)系統(tǒng)的界面設(shè)計(jì)，通過OPENCV開源計(jì)算機(jī)視覺庫分析攝像頭所采集的激光的移動(dòng)路徑，借助復(fù)雜的圖像處理技術(shù)，將位置信息返回給MFC進(jìn)行處理，最終使用戶能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離的實(shí)時(shí)繪制激光移動(dòng)軌跡，根據(jù)所需進(jìn)行標(biāo)記與繪畫等。

MFC；界面設(shè)計(jì)；激光筆輔助教學(xué)

1 MFC簡介

Microsoft Visual Studio 2010是微軟公司推出的功能強(qiáng)大的可視化Windows平臺(tái)集成開發(fā)環(huán)境，MFC是其中的一個(gè)重要組成部分[1]。MFC（Microsoft Foundation Class Library）是微軟公司對(duì)大部分標(biāo)準(zhǔn)Win32 API函數(shù)的封裝，是面向?qū)ο蟮幕A(chǔ)類庫，利用這些類可以有效地完成基于Windows的程序開發(fā)。

MFC類庫是C++語言與Windows的接口，提供了大量預(yù)先編寫的類和代碼。利用MFC編寫程序的本質(zhì)是選擇該類庫中合適的類，并調(diào)用其下相應(yīng)成員函數(shù)來完成程序所需的特定功能。

2 MFC框架結(jié)構(gòu)

AppWizard（應(yīng)用程序向?qū)В┖虲lass Wizard（類向?qū)В┦荲isual C++中兩個(gè)十分重要的向?qū)ЫM件。AppWizard可以用來生成一個(gè)MFC類庫的Windows應(yīng)用程序基本框架，它以一系列對(duì)話框的形式來詢問用戶所建立的應(yīng)用程序的類型和特征信息，根據(jù)用戶的選擇自動(dòng)生成應(yīng)用程序的基本源代碼；Class Wizard用來管理程序中的類、對(duì)象和消息，協(xié)助用戶在應(yīng)用程序框架中添加代碼以完成具體的功能[2]。

整體上，MFC框架定義了應(yīng)用程序的輪廓，并提供了用戶接口的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)方法，用戶所要做的就是通過預(yù)定義的接口把應(yīng)用程序特有的東西填入這個(gè)輪廓[2]。這種利用向?qū)ё詣?dòng)生成用來完成常規(guī)編程任務(wù)的源代碼的形式，大大簡化了Windows應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)工作并節(jié)約了設(shè)計(jì)者的開發(fā)時(shí)間。

3 MFC消息映射機(jī)制以及消息分類

3.1 MFC消息映射機(jī)制

MFC使用一種消息映射機(jī)制來處理消息，在應(yīng)用程序框架中的表現(xiàn)就是一個(gè)消息與消息處理函數(shù)一一對(duì)應(yīng)的消息映射表，以及消息處理函數(shù)的聲明和實(shí)現(xiàn)等代碼[3]。當(dāng)窗口接收到消息時(shí)，會(huì)到消息映射表中查找該消息對(duì)應(yīng)的消息處理函數(shù)，然后由消息處理函數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的處理。

3.2 消息分類

MFC中消息分為以下三類：

（1）標(biāo)準(zhǔn)消息。除WM_COMMAND外，所有以WM_開頭的消息是標(biāo)準(zhǔn)消息。從CWnd派生的類，都可以接收到這類消息; （2）命令消息。來自菜單、加速鍵或工具欄按鈕的消息。消息名以WM_ COMMAND呈現(xiàn)。在MFC中，通過菜單項(xiàng)的標(biāo)識(shí)（ID）來區(qū)分不同的命令消息。從CCmdTarget派生的類，都可以接收到這類消息; （3）通知消息。由控件產(chǎn)生的消息，例如，按鈕的單擊，列表框的選擇等均產(chǎn)生此類消息，為的是向其父窗口通知事件的發(fā)生。消息名也是WM_COMMAND。

從CCmdTarget派生的類，都可以接收到這類消息[4]。

MFC中各派生類與接收的消息類型關(guān)系如圖1所示。

圖1 MFC派生類與接受消息類型關(guān)系圖

4 MFC功能實(shí)現(xiàn)

4.1 功能介紹

目前，多媒體演示 已滲透到人類活動(dòng)的方方面面，投影儀和大屏幕在教學(xué)、展示、會(huì)議、演講等處更是得到了廣泛應(yīng)用。但是，用戶與計(jì)算機(jī)之間的交互，仍局限于鍵盤和鼠標(biāo)，當(dāng)用戶想一邊講演一邊標(biāo)注時(shí)，只能局限于計(jì)算機(jī)旁，不能自由走動(dòng)，當(dāng)遠(yuǎn)離計(jì)算機(jī)時(shí)，雖能用世面上一些激光筆指示所講內(nèi)容，卻又不能對(duì)所講內(nèi)容留下標(biāo)記?；谝陨先焙?，本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)了激光筆輔助教學(xué)系統(tǒng)，用戶能借助激光筆遠(yuǎn)距離的在投影幕布上進(jìn)行指示的同時(shí)又能對(duì)指示內(nèi)容進(jìn)行相應(yīng)的標(biāo)記，利用攝像頭采集激光的移動(dòng)軌跡，運(yùn)用OPENCV計(jì)算機(jī)視覺庫對(duì)采集到的視頻進(jìn)行復(fù)雜的圖像處理，最終將激光點(diǎn)的坐標(biāo)返回給MFC進(jìn)行最后的實(shí)時(shí)繪圖工作。以下重點(diǎn)闡述激光筆輔助教學(xué)系統(tǒng)中MFC所起到的重要作用。

4.2 設(shè)計(jì)流程

功能流程圖如圖2所示。

圖2 功能流程圖

4.3 獲取桌面窗口句柄

本實(shí)現(xiàn)的目的是在大屏幕上激光筆所指示位置留下對(duì)應(yīng)的軌跡痕跡，即需要在整個(gè)桌面上進(jìn)行繪圖工作。那么，我們需要獲取到跟桌面相關(guān)的句柄，此后所有的繪圖操作，都在桌面這個(gè)窗口上顯示，而定義一個(gè)CWindowDC類型的對(duì)象意味著它可以訪問整個(gè)屏幕區(qū)域（包括客戶區(qū)域和非客戶區(qū)域），滿足了本實(shí)驗(yàn)的要求，具體實(shí)現(xiàn)代碼如下：CWindowDC dc（GetDesktopWindow（））；//指示一個(gè)和桌面窗口相關(guān)的dc

4.4 設(shè)置線寬、顏色等信息

在MFC中，對(duì)資源的操作通常都是通過一個(gè)與資源相關(guān)的類來完成的。對(duì)話框資源也有一個(gè)相應(yīng)的基類。因此首先需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)類與要調(diào)用的子對(duì)話框相關(guān)聯(lián)（或者也可以選擇程序中已有的一個(gè)類與之相關(guān)聯(lián)）[3]。

本實(shí)驗(yàn)自定義一個(gè)設(shè)置線寬的對(duì)話框類CSettingDlg和應(yīng)用一個(gè)已有的顏色對(duì)話框類CColorDialog，具體實(shí)現(xiàn)代碼實(shí)現(xiàn)如下：

CSettingDlg dlg;//生成一個(gè)自定義設(shè)置線寬的對(duì)話框的類的對(duì)象dlg.m_nLineWidth=m_nLineWidth;//將先前設(shè)置的值保留下來并顯示if(IDOK==dlg.DoModal())// {

m_nLineWidth=dlg.m_nLineWidth;//當(dāng)用戶選擇確定按鈕時(shí)將線寬值保存起來

}

CColorDialog dlg; //生成一個(gè)已有的顏色對(duì)話框的類的對(duì)象

dlg.m_cc.rgbResult=m_clr;//保存上次選擇的顏色

if(IDOK==dlg.DoModal())

{

m_clr=dlg.m_cc.rgbResult;// 當(dāng)用戶選擇確定按鈕時(shí)將顏色值保存起來

}

最后在View.cpp中的消息處理函數(shù)中按照用戶的選擇創(chuàng)建畫筆，代碼實(shí)現(xiàn)如下：

CPen pen(PS_SOLID,m_nLineWidth,m_clr);//按照上文指定的線寬和顏色創(chuàng)建畫筆

dc.SelectObject(&pen);//將此畫筆選擇到設(shè)備描述表當(dāng)中

4.5 繪圖工作

完成以上處理工作后，在Microsoft Visual Studio 2010中完成OPENCV計(jì)算機(jī)視覺開發(fā)庫的環(huán)境配置，并利用OPENCV處理后得到的坐標(biāo)，在MFC中，使用dc.MoveTo（）和dc.LineTo（）函數(shù)根據(jù)不同的需求選擇不同的劃線方式。具體實(shí)現(xiàn)代碼不再累述。

4.6 激光筆輔助教學(xué)系統(tǒng)運(yùn)行效果如圖3所示

圖3 效果圖

5 結(jié)語

本文主要闡述了MFC的基本框架結(jié)構(gòu)和基于MFC的激光筆輔助教學(xué)系統(tǒng)的界面設(shè)計(jì)。從MFC的實(shí)現(xiàn)步驟中可以看出MFC是C++實(shí)現(xiàn)界面可視化的核心，借助于MFC應(yīng)用程序框架可以更加方便地編寫Windows應(yīng)用程序，也便于開發(fā)更加復(fù)雜的應(yīng)用程序。

[1]車忠志,孫雪雁.MFC應(yīng)用程序基本框架分析[J].農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)信息,2010(09):9-12.

[2]楊建紅.文檔/視圖結(jié)構(gòu)的MFC應(yīng)用程序基本框架分析[J].湖北工學(xué)院學(xué)報(bào),2004(04):25-30.

[3]徐璇,姜明新,黃靜,徐晶,李敏.基于MFC的工程軟件界面設(shè)計(jì)[J].電子設(shè)計(jì)工程,2011(21):13-15.

[4]孫鑫.VC++深入詳解[M].北京:電子工業(yè)出版社,2006.

本文系北京林業(yè)大學(xué)2015年北京市大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào): S201510022086 )資助。

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.21.242