[發(fā)明專利]一種基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的教學系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011145882.2
• 申請日: 2020-10-23
• 公開（公告）號: CN112331001A
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發(fā)明（設計）人: 隋鴻錦;薛林;李哲
• 申請（專利權(quán)）人: 螺旋平衡（東莞）體育文化傳播有限公司
• 主分類號: G09B5/14
• 分類號: G09B5/14;G09B5/06;G06F3/01;G06Q50/20;G06T13/40;G06T19/00
• 代理公司: 北京鼎承知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11551
• 代理人: 顧可嘉;夏華棟

本公開提供了基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的教學系統(tǒng)，包括教學資源平臺、學員端智能交互設備、三維模型構(gòu)建單元和虛幻引擎控制單元；其中教學資源平臺包括數(shù)據(jù)庫服務器、控制模塊和虛擬演播客戶端等，通過真實動作捕捉還原的精準動作，開發(fā)精確動作教學課程軟件，以實現(xiàn)對真人教學的虛擬現(xiàn)實還原，提高教學效率與學習準確度。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及智能交互領(lǐng)域，尤其涉及一種基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的教學 系統(tǒng)。

背景技術(shù)

虛擬現(xiàn)實VR技術(shù)應用于螺旋穩(wěn)定肌肉鏈的教學跟練及輔助指導(即 運動與康復教學領(lǐng)域)的軟件開發(fā)。

現(xiàn)在的康復運動教學軟件存在以下技術(shù)問題，表現(xiàn)形式過于單一， 面對屏幕無法做到全方位展示技術(shù)動作教學，教學效率與學習體驗均不 夠理想；真人手把手教學無法做到一對多訓練，一對一學習成本高且無 法實時復習回顧；手勢和手柄束縛。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題中的至少一個，本公開提供了一種基于虛擬 現(xiàn)實技術(shù)的教學系統(tǒng)，包括教學資源平臺、學員端智能交互設備、三維 模型構(gòu)建單元和虛幻引擎控制單元；

所述教學資源平臺包括數(shù)據(jù)庫服務器、控制模塊和虛擬演播客戶端；

所述數(shù)據(jù)庫服務器，用于存儲教學資源、教員信息、學員信息和虛 擬三維教學場景，所述教學資源包括已授課程和預約課程；所述教員信 息包括姓名、教授科目、課程安排、年齡、身份認證、聯(lián)系方式和對應 教員端智能交互設備編號；所述學員信息包括姓名、學習科目、課程安 排、年齡、身份認證、聯(lián)系方式和對應學員端智能交互設備編號；

所述控制模塊，用于接收并審核教員端智能交互設備和學員端智能 交互設備的接入請求，向通信連通的教員端智能交互設備和學員端智能 交互設備實時發(fā)送所述虛擬三維教學場景；

所述虛擬演播客戶端，用于接收用戶的位置信息和動作信息，確定 用戶是否在預定距離范圍內(nèi)與物體產(chǎn)生碰撞；如果是，則根據(jù)所述物體 的功能屬性，確定所述用戶的操作命令，并將執(zhí)行命令同步至所述數(shù)據(jù) 庫服務器，以便數(shù)據(jù)庫服務器將第一響應結(jié)果顯示給所述用戶；

學員端智能交互設備包括攝像機、實時跟蹤單元、對焦單元、圖像 分析單元、坐標成像單元，所述實時跟蹤單元用于對用戶的動作進行實 時跟蹤拍攝，所述對焦單元用于對所述用戶與所述物體拍攝的畫面進行 實時對焦拍攝，所述圖像分析單元用于對對焦拍攝好的畫面進行定位校 正處理，所述坐標成像單元用于對攝像得到的畫面進行坐標合成處理； 所述實時跟蹤單元將人體運動姿態(tài)傳遞至虛幻引擎控制單元添加入虛擬 三維教學場景中；

三維模型構(gòu)建單元，用于構(gòu)建和存儲三維教學場景模型并傳送至虛 幻引擎控制單元；

虛幻引擎控制單元包括三維動畫人物設置模塊、聲音模擬模塊和燈 光渲染模塊；所述三維動畫人物設置模塊用于設置教員和學員人物、并 依據(jù)接收的教員手指運動姿態(tài)和人體頭部運動姿態(tài)、以及學員移動速度 和方向同步設置顯示相應人物的運動姿態(tài)；所述聲音模擬模塊用于將接 收的教學講課語音加入虛擬三維教學場景中。

根據(jù)本公開的至少一個實施方式，所述數(shù)據(jù)庫服務器還包括身份驗 證單元，用于對個人信息進行分析、登記、記錄，將記錄好的個人信息 結(jié)果通過單片機傳輸?shù)娇偪刂破?，用于在老師考核時，能夠?qū)€人位置、 信息進行確定。

根據(jù)本公開的至少一個實施方式，所述學員端智能交互設備還包括 語音錄入模塊用于輸入學員講話語音、并實時傳遞至虛幻引擎控制單元 添加入虛擬三維教學場景中。

根據(jù)本公開的至少一個實施方式，所述聲音模擬模塊還用于依據(jù)教 員與學員之間的距離、以及學員與學員之間的距離設置聲音分貝大小。

根據(jù)本公開的至少一個實施方式，所述數(shù)據(jù)庫服務器還包括交互監(jiān) 測模塊，所述交互監(jiān)測模塊通過交互界面與所述智能交互設備相連，便 于老師對學生的實驗情況進行實時監(jiān)控，并對所做的概率實驗講解，實 現(xiàn)交互。