一种演讲实时互动虚拟场景教学系统技术方案

本发明专利技术提供一种演讲实时互动虚拟场景教学系统，涉及教育教学技术领域。该演讲实时互动虚拟场景教学系统，包括图像采集单元，用于采集所需演示图像，可以从网络及本地图像库上进行所需图像采集，三维场景绘制单元，根据所述图像采集单元采集的演示图像绘制基础三维场景结构框架，三维场景渲染单元，根据所述三维场景生成单元所生成的虚拟场景进行场景渲染，并通过渲染判断单元判断渲染效果，远程控制单元，对虚拟场景进行远程控制。通过图像采集单元、三维场景绘制单元、三维场景生成单元、三维场景渲染单元，产生实时教学用的虚拟场景，使学生能后身临其境的感受虚拟场景，提高学生兴趣、帮助学生更好地理解和学习。帮助学生更好地理解和学习。帮助学生更好地理解和学习。

【技术实现步骤摘要】
一种演讲实时互动虚拟场景教学系统


[0001]本专利技术涉及教育教学
，具体为一种演讲实时互动虚拟场景教学系统。

技术介绍

[0002]在现代教学过程中，因教学手段、教学设备、实践场地和实际场景等因素的限制，教师在进行教学演讲时，学生对教师所讲的内容往往是通过抽象思维和想象来完成对授课内容的理解，但是这种理解往往是一知半解、似懂非懂的，并不能让学生形成深刻的印象，也不能激发他们对课程进一步探索的兴趣，仅仅是被动接受教师输送的表层知识，并没有真正理解教师授课的内容和意义。如此一来，学生的学习兴趣就会下降，他们对课程内容探索的主观能动性也会逐渐丧失，从而导致他们不能在学习中获得成就感，创新能力也随之下降。
[0003]现有教育演讲方法，一般采用教学演讲时课件展示、现场挂图、视频播放以及课余到相关场所实习等，这样的教学方式会存在以下几个问题：一是教学过程中展示挂图、播放视频等方式，会在操作过程中影响教学时间，且展示的信息资源有限；二是没有语音与虚拟场景互动，缺少身临其境的感受，不能有效地再现教学内容的场景，形成教学和模拟实战互动；三是不能及时把控学生上课的注意力以及他们对授课内容的理解程度，不能有效地实施针对性教学并强化相关重要内容的记忆和理解。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种演讲实时互动虚拟场景教学系统，解决了教学过程中展示资源有限、缺少虚拟场景互动、缺少身临其境的感受和不能有效地实施针对性教学并强化相关重要内容的记忆和理解的问题。
[0005]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种演讲实时互动虚拟场景教学系统，包括：
[0006]图像采集单元，用于采集所需演示图像，可以从网络及本地图像库上进行所需图像采集；
[0007]三维场景绘制单元，根据所述图像采集单元采集的演示图像绘制基础三维场景结构框架；
[0008]三维场景生成单元，根据所述三维场景绘制单元绘制的图像，加载并输出虚拟场景；
[0009]三维场景渲染单元，根据所述三维场景生成单元所生成的虚拟场景进行场景渲染，并通过渲染判断单元判断渲染效果；
[0010]远程控制单元，对虚拟场景进行远程控制。
[0011]优选的，所述图像采集单元包括几何信息提取单元和内容信息提取单元，所述几何信息提取单元用于提取图像的类型、图案和坐标，所述内容信息提取单元用于提取图像的颜色、文字和纹理。
[0012]优选的，所述三维场景绘制单元包括场景框架构建单元、图元组装单元、场景着色单元和粗粒度数据剔除单元，其具体操作步骤如下：
[0013]S1：接收图像采集单元所采集的图像，并利用Unity引擎构建基础场景框架，并展示出来；
[0014]S2：利用OpenGL ES对接收的图像进行组装成指定图元，并构成整体场景模型；
[0015]S3：利用顶端着色器、几何着色器和曲面细分对整体场景模型进行几何着色得到可视化场景模型；
[0016]S4：将可视化场景模型进行渲染设置，剔除粗粒度。
[0017]优选的，所述三维场景生成单元包括模型参数加载单元、模型纹理加载单元、模型法线加载单元和虚拟场景输出单元，分别对绘制好的场景进行参数加载、纹理加载、法线加载和场景输出。
[0018]优选的，所述三维场景渲染单元包括光栅化渲染单元、光线追踪渲染单元、阴影捕捉渲染单元和法线可视化渲染单元，用于对输出的虚拟场景进行渲染，并通过渲染判断单元进行判断输出，具体包括如下步骤：
[0019]S5：启动虚拟场景的图片帧插值渲染模式；
[0020]S6：判断当前画面的渲染状态是否完成，如果是则执行S7，否则执行S8；
[0021]S7：将渲染完成的该帧画面直接输出到显示屏幕上；
[0022]S8：生成中间帧并将中间帧输出到显示屏幕上。
[0023]优选的，所述远程控制单元包括指令发送设备和应用服务器及设备，质指令发送设备内设有控制信号发送单元和场景监控单元，应用服务器及设备内设有接收单元、界面生成单元、界面操作单元和展示单元，所述控制信号发送单元通过服务器串口或tcp协议与接收单元连接，具体操作方法包括如下步骤：
[0024]S9：预设场景设备状态，通过控制信号发送单元发送指令，接收单元接收后应用服务器生成功能列表，根据功能列表生成三维操作界面；
[0025]S10：根据三维操作界面对场景设备进行操作并反馈操作结果；
[0026]S11：用三维效果展示单元展示操作结果；
[0027]S12：利场景监控单元判断场景设备状态信息与预设的场景设备状态信息是否一致，若否则触发告警信息。
[0028]本专利技术提供了一种演讲实时互动虚拟场景教学系统。具备以下有益效果：
[0029]1、本专利技术通过图像采集单元、三维场景绘制单元、三维场景生成单元、三维场景渲染单元，产生实时教学用的虚拟场景，使学生能后身临其境的感受虚拟场景，提高学生兴趣、帮助学生更好地理解和学习。
[0030]2、本专利技术通过网络和图像库扩宽教学过程中的展示资源，远程控制单元可以实时控制虚拟场景的切换，方便教师对教学内容进行快速切换和掌握，使学生有效地实施针对性教学并强化相关重要内容的记忆和理解，提高学生的课堂互动，增加学生的学习积极性，提高教学质量。
附图说明
[0031]图1为本专利技术的整体构架示意图；
[0032]图2为本专利技术中图像采集单元的工作流程示意图；
[0033]图3为本专利技术中三维场景绘制单元的工作流程示意图；
[0034]图4为本专利技术中三维场景生成单元的工作流程示意图；
[0035]图5为本专利技术中三维场景渲染单元的工作流程示意图；
[0036]图6为本专利技术中远程控制单元的工作流程示意图。
具体实施方式
[0037]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0038]实施例：
[0039]如图1
‑
6所示，本专利技术实施例提供一种演讲实时互动虚拟场景教学系统，包括图像采集单元，用于采集所需演示图像，可以从网络及本地图像库上进行所需图像采集，三维场景绘制单元，根据图像采集单元采集的演示图像绘制基础三维场景结构框架，三维场景生成单元，根据三维场景绘制单元绘制的图像，加载并输出虚拟场景，三维场景渲染单元，根据三维场景生成单元所生成的虚拟场景进行场景渲染，并通过渲染判断单元判断渲染效果，远程控制单元，对虚拟场景进行远程控制。
[0040]本实施例中，请参与图2，图像采集单元包括几何信息提取单元和内容信息提取单元，几何信息提取单元用于提取图像的类型、图案和坐标，在各个二维元素的几何形状对应的坐标处，分别本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种演讲实时互动虚拟场景教学系统，其特征在于，包括：图像采集单元，用于采集所需演示图像，从网络及本地图像库上进行所需图像采集；三维场景绘制单元，根据所述图像采集单元采集的演示图像绘制基础三维场景结构框架；三维场景生成单元，根据所述三维场景绘制单元绘制的图像，加载并输出虚拟场景；三维场景渲染单元，根据所述三维场景生成单元所生成的虚拟场景进行场景渲染，并通过渲染判断单元判断渲染效果；远程控制单元，对虚拟场景进行远程控制。2.根据权利要求1所述的一种演讲实时互动虚拟场景教学系统，其特征在于：所述图像采集单元包括几何信息提取单元和内容信息提取单元，所述几何信息提取单元用于提取图像的类型、图案和坐标，所述内容信息提取单元用于提取图像的颜色、文字和纹理。3.根据权利要求1所述的一种演讲实时互动虚拟场景教学系统，其特征在于：所述三维场景绘制单元包括场景框架构建单元、图元组装单元、场景着色单元和粗粒度数据剔除单元，其具体操作步骤如下：S1：接收图像采集单元所采集的图像，并利用Unity引擎构建基础场景框架，并展示出来；S2：利用OpenGL ES对接收的图像进行组装成指定图元，并构成整体场景模型；S3：利用顶端着色器、几何着色器和曲面细分对整体场景模型进行几何着色得到可视化场景模型；S4：将可视化场景模型进行渲染设置，剔除粗粒度。4.根据权利要求1所述的一种演讲实时互动虚拟场景教学系统，其特征在于：所述三维场景生成单元包括模型参数加载单...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆建彬，冯丽华，陆一玮，刘香英，
申请(专利权)人：江苏亚欧项目管理有限公司，
类型：发明
国别省市：