一种多兼容性的VR/AR空间教室及其构建方法技术

一种多兼容性的VR/AR空间教室及其构建方法，所述构建方法包括：S1，读取课程VR/AR资源，把资源内包含的虚拟物体模型发送到各渲染器；S2，获取对现实世界的认知数据,生产初始VR/AR教室场景；S3，依次导入课程VR/AR资源的各个知识点并初始化各虚拟物体的状态和归属；S4，读入各用户的互动输入，更新对现实世界的认知数据，计算下一时刻各虚拟物体的状态；S5，发送对现实世界的认知数据以及各虚拟物体的状态给各用户相应的渲染器；S6，渲染各用户的画面；S7，显示。本发明专利技术还提供了一种VR/AR空间教室。本发明专利技术以教师运用VR/AR技术同时向以班为单位的学生开展教学为目标，充分考虑学生对VR/AR技术的不同接受程度，具备多种兼容性。

A multi compatibility VR/AR space classroom and its construction method

A multi-compatible VR/AR classroom and its construction method include: S1, reading course VR/AR resources, sending virtual object models contained in resources to various renderers; S2, acquiring real-world cognitive data, producing initial VR/AR classroom scenes; S3, importing course VR/AR resources in turn; Knowledge points and initialize the status and ownership of virtual objects; S4, read in the user's interactive input, update the cognitive data of the real world, calculate the status of virtual objects at the next moment; S5, send the cognitive data of the real world and the status of virtual objects to the corresponding renderer; S6, render each user's corresponding status. User's screen; S7, display. The invention also provides a VR/AR space classroom. The invention aims at teachers using VR / AR technology to teach students in a class at the same time, fully considers students'different acceptance of VR / AR technology, and has a variety of compatibility.

【技术实现步骤摘要】
一种多兼容性的VR/AR空间教室及其构建方法
本专利技术属于虚拟现实
，尤其是一种多兼容性的VR/AR空间教室及其构建方法。
技术介绍
虚拟现实(VR)技术是使用计算机生成虚拟空间，这个虚拟空间可以是二维、三维、四维等，其中最受关注的是三维空间。在虚拟空间里，虚拟物体根据指定的规则可自主的运动。人通过一定的输入方式与虚拟空间互动，可促使虚拟物体的生成、消除、位移等。增强现实(AR)技术在现实世界的基础上叠加虚拟物体，叠加的虚拟物体既可以根据真实世界的物理规则运动，也可以根据任意指定的规则运动。人在和增强现实空间互动时，既可以影响虚拟物体的运动，也可以影响真实物体的运动。除了VR和AR外，还有混合现实(MR)的概念，在这里把MR视作AR的一部分。VR与AR既区隔也相通，VR与AR相通主要体现在两方面。首先，VR空间内的虚拟物体如果有真实物体对应，且虚拟物体与真实物体重合，此时VR在某种意义上是AR；其次，在AR空间里，虚拟物体如果把真实世界完全遮挡住，此时AR也在某种意义上是VR。虚拟现实技术(VR)和增强现实技术(AR)给教学提供了新的内容呈现方法和新的课堂互动工具，从而使教学质量的提升有了新的广阔空间。目前同时兼容VR/AR的教学方法和系统尚属于开发阶段，存在诸多空白的地方。
技术实现思路
本专利技术提出一种多兼容性的VR/AR空间教室及其构建方法，以教师运用VR/AR技术同时向以班为单位的学生开展教学为目标，充分考虑学生对VR/AR技术的不同接受程度。本专利技术是这样实现的：一种多兼容性的VR/AR空间教室的构建方法，包括：S1，读取课程VR/AR资源，把资源内包含的虚拟物体模型发送到各渲染器；S2，获取对现实世界的认知数据,生产初始VR/AR教室场景；S3，依次导入课程VR/AR资源的各个知识点并初始化各虚拟物体的状态和归属；S4，读入各用户的互动输入，更新对现实世界的认知数据，计算下一时刻各虚拟物体的状态；S5，发送对现实世界的认知数据以及各虚拟物体的状态给各用户相应的渲染器；S6，渲染各用户的画面；S7，显示。在本专利技术中，VR/AR是指兼容VR/AR模式。作为专利技术的进一步改进，还包括将多媒体设备的内容与VR/AR空间内容同步呈现。采用此技术方案，本专利技术兼容多媒体设备和虚拟技术，例如可以在显示虚拟空间教室的同时，在黑板上采用投影仪显示PPT内容。作为专利技术的进一步改进，还包括将在真实的教室基础上同时构建VR教室和AR教室，教室内的虚拟物体可选择同时属于VR教室和AR教室,或者只属于VR教室或AR教室，各用户的互动输入包括选择进入VR教室还是AR教室。采用此技术方案，本专利技术兼容VR/AR并且可以通过学生来自由指定。作为专利技术的进一步改进，VR/AR教室内的虚拟物体可选择归属单人或多人可见，另外可选择归属单人或多人可操作，各用户的互动输入包括选择虚拟物体的不同归属。采用此技术方案，本专利技术兼容多个虚拟物体的不同归属，当各用户输入的多个虚拟物体的归属一致时，就呈现了一个多人单一的VR/AR空间教室；但是，假设教师或者学生为了个性化、保护隐私、分组、个人考核等目的，给予虚拟物体不同的归属，实质上就使多人单一VR/AR空间教室可以根据需求变成多人多VR/AR空间教室。作为专利技术的进一步改进，各用户的互动输入包括各用户选择在VR/AR空间教室内位姿是空间定位还是任意自由指定。作为专利技术的进一步改进，用户可以选择显示的方式是平面显示还是立体显示。本专利技术还提供了一种多兼容性的VR/AR空间教室，包括：互动输入设备，根据各用户的意志影响VR空间和AR空间中虚拟物体状态；计算机视觉系统，用来采集教室内各角度的图像；服务器，用来接收各用户的互动输入数据，接收计算机视觉系统采集的图像并获得对真实世界的认知数据，在此基础上生成VR/AR教室，进一步载入课程VR/AR资源到VR/AR教室，然后发送包含真实物体和虚拟物体信息的数据到各图形渲染器，图形渲染器，根据服务器发送的数据渲染出画面，并通过VR/AR显示设备呈现出来，VR/AR显示设备，呈现出图形渲染器渲染的画面。作为专利技术的进一步改进，还包括用来播放课程VR/AR资源的多媒体设备。作为专利技术的进一步改进，所述VR/AR显示设备包括平面显示设备和立体显示设备。作为专利技术的进一步改进，还包括控制台，所述控制台通过服务器进行互动控制。所述控制台为教师配备，使教师可以对整个VR/AR空间教室进行控制，例如对课程VR/AR资源的进度进行调节。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：采用上述VR/AR空间教室及其构建方法，教师可以自由制定课程VR/AR资源，以班为单位开展虚拟空间教学活动，本专利技术兼容各用户的互动输入，充分考虑了学生对VR/AR技术的不同接受程度，学生可以根据自己的需要，选择改变VR/AR空间教室内各虚拟物体的不同状态和归属，学习方法灵活多变，本专利技术还兼容不同显示方式，教学场景更加生动易懂。附图说明图1是本专利技术提供的一种多兼容性的VR/AR空间教室。图2是本专利技术提供的一种多兼容性的VR/AR空间教室的构建方法。具体实施方式为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面结合附图及具体实施例对本专利技术进一步说明。为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，实施例1先介绍一种多兼容性的VR/AR空间教室，实施例2再依据实施例1的VR/AR空间教室介绍构建方法。实施例1一种多兼容性的VR/AR空间教室，包括：1.多媒体设备用来播放课程VR/AR资源。例如一块(或者两块)LED/LCD大显示屏(大屏幕)或者一到两个投影仪。用来播放PPT和呈现VR/AR空间教室里的课程内容。2.一套计算机视觉系统主要由安装在教室内的摄像头列阵和用户AR头盔/眼镜上的摄像头组成。此系统用来采集教室内各角度的图像，视觉计算可以在单独的处理器上进行，也可以由教室系统中的服务器处理。3.一个大型服务器用来接收所有师生的互动输入，接受教室内摄像头采集的图像并获得对真实世界的认知数据(如果计算机视觉系统能直接给出认知数据，则服务器可以不接收摄像头采集的原始图像)，在此基础上生成VR/AR教室，进一步载入课程VR/AR资源到VR/AR教室，然后根据各用户需求发送包含真实物体和虚拟物体信息的数据到各渲染器。4.图形渲染器、互动输入设备(包括语音识别系统，键盘、鼠标、手柄、控制台等输入设备和身体语言识别系统)和VR/AR显示设备(包括平面显示设备和立体显示设备)具体包括：4.1给每位学生配备一个图形渲染器、一个互动输入设备、一个可以兼容VR显示的AR头盔/眼镜，可以再选择配备一个平面显示设备(比如平板电脑)。每位学生配备的摄像头是集成在AR眼镜/头盔中的摄像头。4.2给教师配备图形渲染器、控制台、一个可以兼容VR显示的AR头盔/眼镜。在控制台中集成了互动控制与平面显示。实施例2一种如实施例1所述的多兼容性的VR/AR空间教室的构建方法，包括以下步骤：步骤1，读取课程VR/AR资源。把教学课程包含的VR/AR资源载入到服务器内。其中，资源包括三维虚拟物体模型、用来驱动虚拟物体状态变化的脚本(状态变化包括虚拟物体生成、消亡以及运动等)、和体现课程知识点的场景。其中，场景由虚拟物体以及相关脚本组成，虚体物体的构成以及运动将体现出知识本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多兼容性的VR/AR空间教室的构建方法，其特征在于，包括：S1，读取课程VR/AR资源，把资源内包含的虚拟物体模型发送到各渲染器；S2，获取对现实世界的认知数据,生产初始VR/AR教室场景；S3，依次导入课程VR/AR资源的各个知识点并初始化各虚拟物体的状态和归属；S4，读入各用户的互动输入，更新对现实世界的认知数据，计算下一时刻各虚拟物体的状态；S5，发送对现实世界的认知数据以及各虚拟物体的状态给各用户相应的渲染器；S6，渲染各用户的画面；S7，显示。

【技术特征摘要】
1.一种多兼容性的VR/AR空间教室的构建方法，其特征在于，包括：S1，读取课程VR/AR资源，把资源内包含的虚拟物体模型发送到各渲染器；S2，获取对现实世界的认知数据,生产初始VR/AR教室场景；S3，依次导入课程VR/AR资源的各个知识点并初始化各虚拟物体的状态和归属；S4，读入各用户的互动输入，更新对现实世界的认知数据，计算下一时刻各虚拟物体的状态；S5，发送对现实世界的认知数据以及各虚拟物体的状态给各用户相应的渲染器；S6，渲染各用户的画面；S7，显示。2.根据权利要求1所述的多兼容性的VR/AR空间教室的构建方法，其特征在于，还包括将多媒体设备的内容与VR/AR空间内容同步呈现。3.根据权利要求1所述的多兼容性的VR/AR空间教室的构建方法，其特征在于，还包括在真实的教室基础上同时构建VR教室和AR教室，教室内的虚拟物体可选择同时属于VR教室和AR教室,或者只属于VR教室或AR教室，各用户的互动输入包括选择进入VR教室还是AR教室。4.根据权利要求1所述的多兼容性的VR/AR空间教室的构建方法，其特征在于，VR/AR教室内的虚拟物体可选择归属单人或多人可见，另外也可选择归属单人或多人可操作，各用户的互动输入包括选择虚拟物体的不同归属。5.根据权利要求1所述的多兼容性的VR/AR...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡铁峰，仵博，陈锐浩，李春林，
申请(专利权)人：深圳职业技术学院，
类型：发明
国别省市：广东,44