一种基于虚拟现实技术的在线教育平台制造技术

本发明专利技术公开了一种基于虚拟现实技术的在线教育平台，涉及虚拟现实技术领域，包括平台管控中心，所述平台管控中心通信连接有教师模块、学生模块、虚拟形象构建模块和课程评估模块，其中教师模块由课件设计单元、课程单元和采集单元组成，课件设计单元用于教师设计虚拟现实教程课件，课程单元用于管理学生，采集单元用于采集教师的运动轨迹记录；学生模块由课程单元、问题反馈单元、采集单元组成；虚拟形象构建模块用于构建教师和学生的虚拟形象；课程评估模块用于监督学生的课堂行为，进而评估学生的学习质量。生的学习质量。生的学习质量。

【技术实现步骤摘要】
一种基于虚拟现实技术的在线教育平台


[0001]本专利技术涉及虚拟现实
，具体是一种基于虚拟现实技术的在线教育平台。

技术介绍

[0002]随着网络技术不断发展，虚拟现实技术已经融入了越来越多的行业中，例如在教育行业中，虚拟现实技术起到了越来越重的促进作用，它在一定程度上为教师的日常授课和学生的学习提供了极大地便利；
[0003]尽管随着网络信息技术的不断发展，虚拟现实技术在不断地去的突破性的进展，但在当前，虚拟现实技术在教育行业的运用上还存在着缺乏有效的学习评估与监督方式的问题，因处于虚拟环境中，教师与学生所处的空间位置也不同，进而教师很难像在现实教室一样对学生做到实时的监督和管理，这很大程度上制约了现实虚拟技术在教育行业的普及与发展，为此本专利技术提供了一种基于虚拟现实技术的在线教育平台。

技术实现思路

[0004]一种基于虚拟现实技术的在线教育平台，包括平台管控中心，所述平台管控中心通信连接教师模块、学生模块、虚拟形象构建模块和课程评估模块；
[0005]在线教育平台设置有数据库，数据库中存储教师和学生的基本信息和教学资源；
[0006]所述教师模块由课件设计单元、课程单元和采集单元组成，分别用于教师设计教学课件、管理学生和采集身体运动轨迹记录；
[0007]所述学生模块由课程单元、问题反馈单元、采集单元组成，分别用于学生完成教师分配的任务、向教师发出提问、采集面部信息和坐姿信息；
[0008]所述虚拟形象构建模块用于构建教师和学生的虚拟形象；/>[0009]所述课程评估模块用于监督学生的课堂行为，进而评估学生的学习质量。
[0010]进一步的，所述教师模块的功能包括：
[0011]课件设计单元可从数据库中调用教学资源，教师可在线编辑教学课件，且可通过课件设计单元上传已设计好的教学课件至数据库中，向其他教师进行教学课件共享；
[0012]课程单元可根据教学课件从数据库中提取出相应教学资源，部署出模拟教室场景，且教师可通过课程单元向学生发布问题、考试和批改作业，批改的结果会自动发送至课程评估模块；
[0013]采集单元由多个动作捕捉设备和摄像机组成，动作捕捉设备用于采集动作轨迹记录，其采用正向动力学原理，动作捕捉设备的子级关节点会跟随父级关节点运动，且子级关节点的运动又可以独立运动不影响父级关节点的状态，从而形成一条运动链，根据每个关节点处的感应器获得教师的运动轨迹记录，摄像机用于采集教师的实时图像。
[0014]进一步的，所述学生模块的功能包括：
[0015]课程单元用于学生接受来自教师的问题、考试和作业，并做出相应动作，且课程单元还可根据教师的设计教师课件，提前从数据库中获取所需的教学资源；
[0016]问题反馈单元用于学生向教师反馈问题；
[0017]采集单元由三个摄像机组成，其中一号摄像机用于捕获学生面部骨骼结构和当前的正面表情，并根据当前面部表情建立第一五官数据合集，二号和三号摄像机用于获取学生当前的侧面表情，并建立第二五官数据合集，获取当前学生的坐姿情况，并建立虚拟动作模型。
[0018]进一步的，建立教师虚拟形象的过程包括：
[0019]虚拟形象构建模块从数据库获取教师的基本信息绘制出面部模型；
[0020]基于教师的实时图像进行特征点提取，并建立特征点坐标，采用非迭代算法计算运动轨迹记录中子级关节点和父级关节点进而获得教师的体态节点信息，将所获得的体态节点信息映射至特征点坐标建立教师体态模型，并将面部模型与体态模型进行拟合得到教师的虚拟形象。
[0021]进一步的，建立学生虚拟形象的过程包括：
[0022]基于第一五官数据合集建立主预设面部骨骼框架，并提取出鼻骨骨骼点和上额骨骨骼点输入面部骨骼框架，从第二五官数据合集提取出颊骨骨骼点和下颚骨骨骼点输入面部骨骼框架，进而建立出完整面部骨骼模型；
[0023]从第一五官数据合集和第二五官数据合集中提取出面部表情，结合面部骨骼模型建立面部模型，将学生的面部模型与虚拟动作模型进行拟合，得到完整的学生虚拟形象。
[0024]进一步的，监督学生的课堂行为的过程包括：
[0025]设置学生标准坐姿和学生表现正负反馈记录，课程评估模块从数据库中获取当前学生虚拟形象，进而实时分析学生当前坐姿，并与学生标准坐姿进行对比；
[0026]根据对比结果判断学生的课堂行为是否违规，若违规则向学生发出提醒或警告，若一次课程中学生多次收到更改坐姿或警告，则将并记一次负反馈记录；
[0027]若学生在整节课程中无坐姿更改提醒或警告，则记该学生一次正反馈记录，对于有少于三次坐姿更改提醒或警告的学生不记正负反馈记录。
[0028]进一步的，评估学生的学习质量的过程包括：
[0029]设置错误次数阈值，课程评估模块接受来自教师模块批改的问题、考试和作业记录，根据批改结果中错误次数对学生的表现进行反馈记录，若错误次数大于或等于错误次数阈值则记为负反馈记录，若错误次数小于错误次数阈值则记为正反馈记录；
[0030]结合学生的课堂表现正负反馈记录计算课堂表现分，根据课堂表现分的大小评估学生的学习质量。
[0031]进一步的，评估教师的教学质量的过程包括：
[0032]将所有的学生课堂表现分相加，得到教师的课堂表现分并判断其大小，根据判断结果评估教师的教学质量，并将判断结果记录上传至数据库中。
[0033]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0034]通过数据库中的教学资源，教师可采用拼接的方式编辑教学课件，极大地简化了教师在编辑教学课件的步骤和难度，降低了教师学习虚拟现实技术的成本时间，且教师可将编辑好的教学课件上传至数据库供其他的教师参考，进一步的丰富了教学资源；
[0035]在线教育平台设有学习质量评估机制，通过课程中学生的坐姿、作业、回答问题课堂和考试情况评估该段课程中学生的学习质量，且根据课程中所有学生的学习质量反馈评
估教师的教学质量，实现了对学生与教师的双向监督与管理。
附图说明
[0036]图1为本专利技术的原理图。
具体实施方式
[0037]如图1所述，一种基于虚拟现实技术的在线教育平台，包括平台管控中心，所述平台管控中心通信连接教师模块、学生模块、虚拟形象构建模块和课程评估模块。
[0038]需要进一步的说明的是，在线教育平台设置有数据库，数据库中存储教师和学生的基本信息和教学资源，其中基本信息包括姓名、性别、照片、身高、体重、学生学号和教师编号。
[0039]所述教师模块包括课件设计单元、课程单元和采集单元，具体包括：
[0040]所述课件设计单元可从数据库中调用教学资源，教师可在线编辑教学课件，例如上地理课时，教师可根据教学资源建立模拟地理场景；
[0041]可选的，教师可通过课件设计单元上传已设计好的教学课件，或教学资源至数据库中，提高了数据库中教学资源的丰富度，加强本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于虚拟现实技术的在线教育平台，包括平台管控中心，其特征在于，所述平台管控中心通信连接教师模块、学生模块、虚拟形象构建模块和课程评估模块；在线教育平台设置有数据库，数据库中存储教师和学生的基本信息和教学资源；所述教师模块由课件设计单元、课程单元和采集单元组成，分别用于教师设计教学课件、管理学生和采集身体运动轨迹记录；所述学生模块由课程单元、问题反馈单元、采集单元组成，分别用于学生完成教师分配的任务、向教师发出提问、采集面部信息和坐姿信息；所述虚拟形象构建模块用于构建教师和学生的虚拟形象；所述课程评估模块用于监督学生的课堂行为，进而评估学生的学习质量。2.根据权利要求1所述的一种基于虚拟现实技术的在线教育平台，其特征在于，所述教师模块的功能包括：课件设计单元可从数据库中调用教学资源，教师可在线编辑教学课件，且可通过课件设计单元上传已设计好的教学课件至数据库中，向其他教师进行教学课件共享；课程单元可根据教学课件从数据库中提取出相应教学资源，部署出模拟教室场景，且教师可通过课程单元向学生发布问题、考试和批改作业，批改的结果会自动发送至课程评估模块；采集单元由多个动作捕捉设备和摄像机组成，动作捕捉设备用于采集动作轨迹记录，其采用正向动力学原理，动作捕捉设备的子级关节点会跟随父级关节点运动，且子级关节点的运动又可以独立运动不影响父级关节点的状态，从而形成一条运动链，根据每个关节点处的感应器获得教师的运动轨迹记录，摄像机用于采集教师的实时图像。3.根据权利要求2所述的一种基于虚拟现实技术的在线教育平台，其特征在于，所述学生模块的功能包括：课程单元用于学生接受来自教师的问题、考试和作业，并做出相应动作，且课程单元还可根据教师的设计教师课件，提前从数据库中获取所需的教学资源；问题反馈单元用于学生向教师反馈问题；采集单元由三个摄像机组成，其中一号摄像机用于捕获学生面部骨骼结构和当前的正面表情，并根据当前面部表情建立第一五官数据合集，二号和三号摄像机用于获取学生当前的侧面表情，并建立第二五官数据合集，获取当前学生的坐姿情况，并建立虚拟动作模型。4.根据权利要求3所述的一种基于虚拟现实技术的在线教育平台，其特征在于，建立教师虚拟形象的过程包括：虚拟形象构建...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜慧，王思焱，张义，
申请(专利权)人：互科智能科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：