一种基于VR的多人虚拟实验教学系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于VR的多人虚拟实验教学系统，包括：数据获取端，用于获取教师端和学生端感应到的传感数据；课堂构建端，用于基于所述传感数据构建出动态虚拟课堂，并将所述动态虚拟课堂传输至所有在线教师端和在线学生端的VR设备中进行展示；数据交换端，用于实时接收所述教师端和所述学生端输入的互动信息，并将所述互动信息同步于所有在线教师端和在线学生端的VR设备中进行展示；用以基于VR技术构建出动态虚拟课堂，从而还原出传统实际教学课堂，实现多人异地参与教学过程，并且使得教学过程的体验更加真实和更具参与感，提高了教学效率。教学效率。教学效率。

A VR based multi person virtual experiment teaching system

【技术实现步骤摘要】
一种基于VR的多人虚拟实验教学系统


[0001]本专利技术涉及虚拟现实
，特别涉及一种基于VR的多人虚拟实验教学系统。

技术介绍

[0002]目前，VR技术是一种结合计算机图像学和传感器技术以及人工智能的新技术，目的是提高人机交换的功能，达到真实的视觉、触觉、听觉体验效果。目前由于信息技术的发展，在学校中已经存在很多线上异地教学的案例，但是现存的线上异地教学大多采用视频教学方式，或者在线视频通话方式进行教学，由于这种教学方式与传统教学方式相比，师生互动大大减少，而且不利于老师在线监控学生的上课实际状态，并且对于学生来说采用视频教学方式或者视频通话方式不同于在校上课视频的环境，从而使得上课积极性以及上课体验有所下降，从而导致教学效果差、学生学习效率不高。
[0003]因此，本专利技术提出一种基于VR的多人虚拟实验教学系统。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种基于VR的多人虚拟实验教学系统，用以基于VR技术构建出动态虚拟课堂，从而还原出传统实际教学课堂，实现多人异地参与教学过程，并且使得教学过程的体验更加真实和更具参与感，提高了教学效率。
[0005]本专利技术提出一种基于VR的多人虚拟实验教学系统，包括：
[0006]数据获取端，用于获取教师端和学生端感应到的传感数据；
[0007]课堂构建端，用于基于所述传感数据构建出动态虚拟课堂，并将所述动态虚拟课堂传输至所有在线教师端和在线学生端的VR设备中进行展示；
[0008]数据交换端，用于实时接收所述教师端和所述学生端输入的互动信息，并将所述互动信息同步于所有在线教师端和在线学生端的VR设备中进行展示。
[0009]优选的，所述数据获取端，包括：
[0010]数据感应模块，用于基于设置在用户身上的感应设备，获取所述感应设备之间的感应数据；
[0011]数据分析模块，用于实时分析所述感应数据获得对应用户的传感数据；
[0012]其中，所述用户包括：教师端用户和学生端用户。
[0013]优选的，所述课堂构建端，包括：
[0014]模型构建模块，用于基于所述传感数据构建出对应的用户虚拟动态模型；
[0015]数据融合模块，用于将所述用户虚拟动态模型与预设虚拟课堂空间进行融合，获得对应的动态虚拟课堂；
[0016]同步传输模块，用于将所述动态虚拟课堂同步于所有在线教师端和在线学生端的VR设备中进行展示。
[0017]优选的，所述数据融合模块，包括：
[0018]第一解析单元，用于解析所述用户虚拟动态模型获得对应的用户虚拟动态数据；
[0019]数据获取单元，用于获取所述预设虚拟课堂空间对应的课堂空间三维数据；
[0020]数据融合单元，用于将所述用户虚拟动态数据和所述课堂空间三维数据进行融合，获得对应的虚拟课堂动态三维数据；
[0021]虚拟构建单元，用于基于所述虚拟课堂动态三维数据构建出对应的动态虚拟课堂。
[0022]优选的，所述同步传输模块，包括：
[0023]特征获取单元，用于获取对应用户在当前佩戴方式下对应的瞳孔特征集合；
[0024]第一确定单元，用于获取对应用户的人眼图像，基于所述人眼图像和所述瞳孔特征集合分析出对应的视线角度，基于所述视线角度确定出对应的第一视野范围；
[0025]第二确定单元，用于基于所述传感数据确定出对应的第二视野范围；
[0026]第三确定单元，用于基于所述第一视野范围和所述第二视野范围确定出对应的最终视野范围；
[0027]画面确定单元，用于基于VR设备上的定位点三维数据与所述虚拟课堂动态三维数据，确定出对应的显示画面；
[0028]画面传输单元，用于将所述显示画面传输至对应用户端的VR设备中进行展示；
[0029]其中，所述用户端包括：在线教师端和在线学生端。
[0030]优选的，所述特征获取单元，包括：
[0031]展示子单元，用于向对应用户端的VR设备中展示包含预设个数的虚拟定位点的预设虚拟画面；
[0032]第一获取子单元，用于获取对应用户在当前佩戴方式下注视每个虚拟定位点时对应的人眼图像；
[0033]特征分析子单元，用于分析所述人眼图像获得对应的瞳孔特征，获得对应的瞳孔特征集合。
[0034]优选的，所述第一确定单元，包括：
[0035]第二获取子单元，用于实时获取对应用户端的实时人眼图像，分析所述实时人眼图像获得对应的实时瞳孔特征；
[0036]匹配子单元，用于计算出所述瞳孔特征集合中包含的每个瞳孔特征与所述实时瞳孔特征之间的匹配度，按照匹配度从大到小的顺序将所述瞳孔特征集合中的瞳孔特征进行排序，获得对应的瞳孔特征匹配集合；
[0037]筛选子单元，用于从所述瞳孔特征匹配集合中筛选出前第一数量个瞳孔特征，获得第一特征集合和对应的第一虚拟定位点集合，并确定出所述第一虚拟定位点集合中包含的每个第一虚拟定位点在所述预设虚拟画面中对应的第一坐标值；
[0038]第一计算子单元，用于基于所述第一坐标值计算出所述第一虚拟定位点在所述第一虚拟定位点集合中对应的集群度；
[0039]第一判断子单元，用于判断每个第一虚拟定位点对应的集群度是否都大于集群度阈值，若是，则基于所述第一虚拟定位点集合中包含的每个第一虚拟定位点对应的第一坐标值计算出当前视线终点对应的第二坐标值；
[0040]第二判断子单元，用于当存在所述第一虚拟定位点对应的集群度不大于集群度阈值时，则判断所述第一虚拟定位点集合中是否存在至少两个第一虚拟定位坐标点对应的第
一坐标值差值大于坐标差阈值；
[0041]第一确定子单元，用于当所述第一虚拟定位点集合中存在至少两个第一虚拟定位坐标点对应的第一坐标值差值大于坐标差阈值时，则基于第一坐标值差值大于坐标差阈值的一对第一虚拟定位坐标点确定两个子虚拟定位点集合，基于所述子虚拟定位点集合中包含的第二虚拟定位点对应的匹配度计算出所述子虚拟定位点集合对应的筛选权重值，基于较大筛选权重值对应的子虚拟定位点集合中包含的第二虚拟定位点对应的第一坐标值计算出当前视线终点对应的第二坐标值；
[0042]第二确定子单元，用于当所述第一虚拟定位点集合中不存在两个第一虚拟定位坐标点对应的第一坐标值差值大于坐标差阈值时，则删除所述第一虚拟定位点集合中的离群点，基于所述第一虚拟定位点集合中剩余保留的第三虚拟定位点对应的第一坐标值计算出当前视线终点对应的第二坐标值；
[0043]第三确定子单元，用于基于所述第二坐标值确定出对应的视线角度；
[0044]第四确定子单元，用于基于所述视线角度确定出对应的第一视野范围。
[0045]优选的，所述第二确定单元，包括：
[0046]第三获取子单元，用于获取设置在对应用户头部右侧的第一感应设备和设置在对应用户颈部的第二感应设备之间的第一头颈传感数据以及设置在对应用户头部左侧的第三感应设备和所述第二感应本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于VR的多人虚拟实验教学系统，其特征在于，包括：数据获取端，用于获取教师端和学生端感应到的传感数据；课堂构建端，用于基于所述传感数据构建出动态虚拟课堂，并将所述动态虚拟课堂传输至所有在线教师端和在线学生端的VR设备中进行展示；数据交换端，用于实时接收所述教师端和所述学生端输入的互动信息，并将所述互动信息同步于所有在线教师端和在线学生端的VR设备中进行展示。2.根据权利要求1所述的一种基于VR的多人虚拟实验教学系统，其特征在于，所述数据获取端，包括：数据感应模块，用于基于设置在用户身上的感应设备，获取所述感应设备之间的感应数据；数据分析模块，用于实时分析所述感应数据获得对应用户的传感数据；其中，所述用户包括：教师端用户和学生端用户。3.根据权利要求1所述的一种基于VR的多人虚拟实验教学系统，其特征在于，所述课堂构建端，包括：模型构建模块，用于基于所述传感数据构建出对应的用户虚拟动态模型；数据融合模块，用于将所述用户虚拟动态模型与预设虚拟课堂空间进行融合，获得对应的动态虚拟课堂；同步传输模块，用于将所述动态虚拟课堂同步于所有在线教师端和在线学生端的VR设备中进行展示。4.根据权利要求3所述的一种基于VR的多人虚拟实验教学系统，其特征在于，所述数据融合模块，包括：第一解析单元，用于解析所述用户虚拟动态模型获得对应的用户虚拟动态数据；数据获取单元，用于获取所述预设虚拟课堂空间对应的课堂空间三维数据；数据融合单元，用于将所述用户虚拟动态数据和所述课堂空间三维数据进行融合，获得对应的虚拟课堂动态三维数据；虚拟构建单元，用于基于所述虚拟课堂动态三维数据构建出对应的动态虚拟课堂。5.根据权利要求4所述的一种基于VR的多人虚拟实验教学系统，其特征在于，所述同步传输模块，包括：特征获取单元，用于获取对应用户在当前佩戴方式下对应的瞳孔特征集合；第一确定单元，用于获取对应用户的人眼图像，基于所述人眼图像和所述瞳孔特征集合分析出对应的视线角度，基于所述视线角度确定出对应的第一视野范围；第二确定单元，用于基于所述传感数据确定出对应的第二视野范围；第三确定单元，用于基于所述第一视野范围和所述第二视野范围确定出对应的最终视野范围；画面确定单元，用于基于VR设备上的定位点三维数据与所述虚拟课堂动态三维数据，确定出对应的显示画面；画面传输单元，用于将所述显示画面传输至对应用户端的VR设备中进行展示；其中，所述用户端包括：在线教师端和在线学生端。6.根据权利要求5所述的一种基于VR的多人虚拟实验教学系统，其特征在于，所述特征
获取单元，包括：展示子单元，用于向对应用户端的VR设备中展示包含预设个数的虚拟定位点的预设虚拟画面；第一获取子单元，用于获取对应用户在当前佩戴方式下注视每个虚拟定位点时对应的人眼图像；特征分析子单元，用于分析所述人眼图像获得对应的瞳孔特征，获得对应的瞳孔特征集合。7.根据权利要求5所述的一种基于VR的多人虚拟实验教学系统，其特征在于，所述第一确定单元，包括：第二获取子单元，用于实时获取对应用户端的实时人眼图像，分析所述实时人眼图像获得对应的实时瞳孔特征；匹配子单元，用于计算出所述瞳孔特征集合中包含的每个瞳孔特征与所述实时瞳孔特征之间的匹配度，按照匹配度从大到小的顺序将所述瞳孔特征集合中的瞳孔特征进行排序，获得对应的瞳孔特征匹配集合；筛选子单元，用于从所述瞳孔特征匹配集合中筛选出前第一数量个瞳孔特征，获得第一特征集合和对应的第一虚拟定位点集合，并确定出所述第一虚拟定位点集合中包含的每个第一虚拟定位点在所述预设虚拟画面中对应的第一坐标值；第一计算子单元，用于基于所述第一坐标值计算出所述第一虚拟定位点在所述第一虚拟定位点集合中对应的集群度；第一判断子单元，用于判...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪聪求，
申请(专利权)人：广州容溢教育科技有限公司，
类型：发明
国别省市：