[發明專利]一種基于AR的遠程沉浸式仿真教室及其控制方法

在審

• 申請號: 202110501464.0
• 申請日: 2021-05-08
• 公開（公告）號: CN113207008A
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 李欣;冷思思;冷思遠;李喜成
• 申請（專利權）人: 山西曉雯文化藝術發展有限公司
• 主分類號: H04N21/2187
• 分類號: H04N21/2187;H04N5/76;H04N21/81;H04N21/6587;H04N13/344;G02B27/01
• 代理公司: 太原高欣科創專利代理事務所(普通合伙) 14109
• 代理人: 崔浩;冷錦超

1.一種基于AR的遠程沉浸式仿真教室，其特征在于：包括本地教室和遠程教室，所述本地教室中設置有高清直播設備、高清錄像設備、4K顯示屏、紅外動態捕捉設備、第一AR設備、教室講解控制臺，所述遠程教室設置有接收本地教室直播視頻的數據接收模塊和高清顯示屏、第二AR設備，所述數據接收模塊、高清顯示屏、第二AR設備分別通過導線與處理器相連，所述處理器設置在控制臺內；

所述高清直播設備、高清錄像設備、4K顯示屏、紅外動態捕捉設備、第一AR設備分別通過導線與教室講解控制臺內的控制器相連，所述教室講解控制臺內還設置有存儲模塊和無線通信模塊；

所述本地教室與遠程教室之間通過無線通信模塊進行通訊，遠程教室接收本地教室的高清直播的視頻數據、第一AR設備采集的本地教室中老師的講解動作圖像及學生的課堂互動圖像，并在遠程教室的高清顯示屏上進行三維顯示；

所述遠程教室通過第二AR設備采集遠程聽課學生的互動場景信息，并發送至本地教室，實現遠程教室與本地教室學生、老師之間的課堂互動。

2.根據權利要求1所述的一種基于AR的遠程沉浸式仿真教室，其特征在于：所述高清直播設備、高清錄像設備具體固定在本地教室講臺上，對準老師及4K顯示屏及課堂學生全景，將老師講課的內容進行高清直播并錄像，所述4K顯示屏具體設置在教室的智能黑板的一側，其中高清直播的內容通過5G網絡傳輸至遠程教室的控制臺內設置的處理器上，并通過遠程教室的高清顯示屏進行顯示，其中高清錄像的內容存儲在存儲模塊中。

3.根據權利要求1所述的一種基于AR的遠程沉浸式仿真教室，其特征在于：所述紅外動態捕捉設備通過設置的高清紅外攝像頭采集第一AR設備的第一跟蹤攝像機的參數，實現多臺AR機位的切換；

所述第一AR設備具體設置在本地教室內的房頂及四周墻壁上，并固定在墻壁上，所述第一AR設備包括跟第一蹤攝像機、目標識別單元，所述目標識別單元通過第一跟蹤攝像機采集的4K顯示屏上的文字及圖片進行文字識別。

4.根據權利要求1所述的一種基于AR的遠程沉浸式仿真教室，其特征在于：所述第二AR設備具體設置在遠程教室的內的房頂及四周墻壁上，并固定在墻壁上，所述第二AR設備包括第二跟蹤攝像機。

5.根據權利要求1所述的一種基于AR的遠程沉浸式仿真教室，其特征在于：所述4K顯示屏具體采用像素點間距為1.53-1.86mm的LED模組，所述4K顯示屏具體采用多通道屏幕空間的立體顯示。

6.根據權利要求5所述的一種基于AR的遠程沉浸式仿真教室，其特征在于：所述4K顯示屏上的LED模組分別通過導線與視頻拼接處理模塊相連，所述視頻拼接處理模塊通過導線與多通道渲染服務器、教室講解控制臺內的控制器相連。

7.一種基于AR的遠程沉浸式仿真教室的控制方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟一：將本地教室與遠程教室內的通訊設備通過5G網絡進行通信連接；

步驟二：啟動本地教室與遠程教室的設備，開始進行老師講課的視頻圖像采集及AR圖像數據，并發送至遠程教室，在高清顯示屏進行進顯示，本地學生與遠程學生同時進行上課；

步驟三：本地教室的4K顯示屏上通過分屏器進行本地教室與遠程教室內學生的互動視頻顯示，第一AR設備通過第一跟蹤攝像機采集老師的肢體動作，紅外動態捕捉設備通過高清紅外攝像頭采集第一AR設備的第一跟蹤攝像機的參數，實現多臺AR機位的切換；

步驟四：紅外動態捕捉設備根據老師在講課中的對智能黑板的劃動進行動態捕捉；

步驟五：遠程教室的學生的動態通過第二跟蹤攝像機進行捕捉，并將學生的動態發送至本地教室的4K高清顯示屏進行顯示，老師通過4K高清顯示屏實時獲知遠程學生的動態，實現與遠程學生的互動教學。

8.根據權利要求5所述的一種基于AR的遠程沉浸式仿真教室的控制方法，其特征在于：所述步驟三中的第一AR設備還可以設置為頭戴式AR設備，所述頭戴式AR設備上設置有相機，通過相機將4K顯示屏上的平面物體或圖像顯示為空間三維圖像，并將該虛擬的空間三維圖像發送至第二AR設備，使遠程教室的學生進行觀看。