买专利卖专利找龙图腾，真高效！ 查专利查商标用IPTOP,全免费！专利年费监控用IP管家,真方便！

申请/专利权人：南京南工智华智能技术有限公司

摘要：本发明公开了基于虚拟现实的课堂实景再现交互式教学系统和方法，涉及智慧教学技术领域。为了解决现有技术中，仅通过教学沟通实现交互，学习的互动性和趣味性较低，无法为学生提供身临其境的学习环境，且无法获得足够的个性化辅导的问题；基于虚拟现实的课堂实景再现交互式教学系统，包括三维构建单元、实景再现单元、虚拟交互单元和分析反馈单元，利用3D建模和虚拟现实技术，构建高度仿真的虚拟学习场景，将教学内容叠加到虚拟学习场景中，并设置虚拟辅助教师与学生进行针对性互动和问答，进行一对一辅导，建立实时反馈系统，实时监控学生的学习进度和效果，使得用户能够更加深入地沉浸在虚拟环境中，增强学习的沉浸感和趣味性。

主权项：1.基于虚拟现实的课堂实景再现交互式教学系统，其特征在于：包括：三维构建单元，用于获取教学所需的各场景实景数据，基于三维建模工具将各场景实景数据创建对应的虚拟场景；三维构建单元，包括：数据采集模块，用于获取各种场景的实景数据，并将获取到的实景数据进行数据处理；三维建模模块，用于基于处理后的实景数据创建对应的虚拟场景，并基于虚拟场景的类别进行标签标记；属性赋值模块，用于基于各类虚拟场景的标签标记获取对应的教学所需的元素数据，将教学所需的元素数据的属性以及行为规则信息，与对应的虚拟场景进行关联；实景再现单元，用于基于各种虚拟现实设备将虚拟场景在现实世界进行投影，同时，构建虚拟教师，将教学内容和构建的虚拟教师叠加到虚拟学习场景中，生成教学虚拟交互场景；实景再现单元，包括：教学虚拟交互场景构建模块，用于根据虚拟教师确定、教学内容确定、虚拟场景选择和环境设置信息生成教学虚拟交互场景；教学虚拟交互场景构建模块，具体包括：根据虚拟教师的角色属性以及教学内容确定教学类别，并根据教学类别搭建第一虚拟界面，同时，基于虚拟教师的角色属性为虚拟教师设定行为模式，将教学内容与知识库进行关联，对教学内容进行结构化处理；基于虚拟场景选择结果调取对应的虚拟场景，并根据虚拟场景的场景特征确定教学类别对应的环境参数，同时，将环境参数、虚拟场景以及学生位置特征在第一虚拟界面中进行加载，得到第二虚拟界面；将第二虚拟界面进行三维模型构建，并基于构建结果生成教学虚拟交互场景；实景优化模块，用于在教学虚拟交互场景构建过程中对虚拟场景进行渲染优化，模拟各种物理现象，对虚拟场景中的音频进行优化处理；虚拟交互单元，用于模拟真实教师的行为和语言，虚拟教师针对学生进行一对一的教学辅导，同时，根据学生的学习进度和反馈调整教学策略；虚拟交互单元，包括：教师授课模块，用于基于设定的行为模式进行真实教师的授课行为模拟，并根据教学内容和场景，生成符合该行为模式的虚拟教师话语和肢体语言；所述教师授课模块生成符合该行为模式的虚拟教师话语和肢体语言，具体包括：建立虚拟教师模型虚拟关节节点和虚拟骨架，对所述虚拟关节节点和虚拟骨架进行编号；捕获所述虚拟关节节点和虚拟骨架的活动角度，所述活动角度包括平移自由度和旋转自由度；其中，各个关节具有不同的自由度个数；建立两个骨骼关节之间的映射关系，运动捕获活动后骨骼中的虚拟关节节点和虚拟骨架编号，判断关节运动是否失真；建立声音数据库和表情数据库，基于各运动捕获结果建立与声音和表情的关联关系，基于教学内容生成虚拟教师的肢体动作，同时生成对应的声音和表情；教学策略模块，用于实时跟踪学生的学习进度和掌握情况，从反馈分析单元收集学生的学习反馈，调整该学生的教学策略和内容，并根据学生的学习状况，为其规划合适的学习路径；人机交互模块，用于获取教学虚拟交互场景上传的信号数据，获取场景信息参数，判断是否出现交互数据，基于判断结果及交互类别控制教学虚拟交互场景和虚拟教师做出响应动作；教学分析模块，用于收集和分析学生的学习数据，评估教学效果，并基于教学效果评估结果优化教学策略和内容；教师授课模块，包括：虚拟环境确定模块，用于确定虚拟环境，并设置虚拟关节节点和虚拟骨架；初始位置和状态设定模块，用于设定所述虚拟关节节点的初始位置和状态，其中，所述初始位置和状态包括初始角度和位置；捕捉参数设定模块，用于设定所述虚拟关节节点和虚拟骨架的捕获精度和捕获频率；捕捉工具配置模块，用于在所述虚拟环境中安装并启用角度和位置捕捉工具，并配置所述捕捉工具跟踪虚拟关节节点和骨架的活动；位移数据记录模块，用于实时监测虚拟关节节点在虚拟空间中的位置变化情况，并记录每个关节节点在X、Y和Z三个坐标轴上的位移数据；平移自由度数值获取模块，用于利用每个关节节点在X、Y和Z三个坐标轴上的位移数据获取关节节点在X、Y和Z三个坐标轴上的累计位移；旋转角度数据获取模块，用于监测虚拟关节节点的旋转变化，所述旋转变化包括所述虚拟关节节点绕在X、Y和Z三个坐标轴的旋转角度数据；旋转数据转换模块，用于记录每个关节节点的旋转角度数据，并根据所述每个关节节点的旋转角度数据确定关节节点的旋转方向和旋转速度；捕捉参数设定模块，包括：第一数据信息获取模块，用于获取用于捕获虚拟关节节点和虚拟骨架的加速度传感器的数据采集分辨率，作为第一数据信息；第二数据信息获取模块，用于获取用于捕获虚拟关节节点和虚拟骨架的陀螺仪的数据采集分辨率，作为第二数据信息；第三数据信息获取模块，用于获取用于捕获虚拟关节节点和虚拟骨架的压力传感器的数据采集分辨率，作为第三数据信息；初始参考精度获取模块，用于利用所述第一数据信息、第二数据信息和第三数据信息获取捕捉精度的初始参考精度；误差补偿系数获取模块，用于利用所述加速度传感器、陀螺仪和压力传感器的误差参数，获取所述捕获精度对应的误差补偿系数；捕获精度获取模块，用于利用所述初始参考精度和误差补偿系数获取捕获精度；反馈分析单元，用于实时监测每个学生的学习进度和效果，分析学生的学习数据，并将学生的学习进度基于多形式呈现，将呈现结果向学生和教师进行反馈。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 南京南工智华智能技术有限公司 基于虚拟现实的课堂实景再现交互式教学系统和方法