一种数字人教师个性化教学装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种数字人教师个性化教学装置，其包括数字人教师数据采集装置和数字人教师个性化教学系统，其中，数字人教师数据采集装置用于实现数字人教师的高精度建模，数字人教师个性化教学系统用于让数字人教师与用户进行交互，并根据用户的输入提供个性化的教学内容，让数字人教师将输出的教学内容转化为不同的格式，以满足不同用户的需求；数字人教师采用了高度真实的人类外貌和语音特征，并采用了先进的语义理解和自然语言处理技术，能够快速准确地理解用户的语言和意图。快速准确地理解用户的语言和意图。快速准确地理解用户的语言和意图。

【技术实现步骤摘要】
一种数字人教师个性化教学装置


[0001]本专利技术属于在线教学领域，具体涉及一种数字人教师个性化教学装置。

技术介绍

[0002]随着教育行业的发展和数字化进程的加速，数字人教师已经成为教育领域的新兴技术之一。数字人教师可以提供在线课程和教学资源。目前，数字人教师在教育行业中的应用越来越广泛，但是仍存在一些问题，如数字人教师缺乏真实性、交互性和针对性等。

技术实现思路

[0003]本专利技术为克服现有技术的不足，提供一种数字人教师个性化教学装置，本专利技术的数字人教师个性化教学装置的特点在于，数字人教师采用了高度真实的人类外貌和语音特征，使得用户与数字人教师的交互更加自然和真实。数字人教师还采用了先进的语义理解和自然语言处理技术，能够快速准确地理解用户的语言和意图，并提供个性化的教育服务。数字人输出转化应用的模块采用了多媒体技术，可以将数字人教师的输出转化为多种形式，以适应不同用户的需求。
[0004]本专利技术提供一种数字人教师个性化教学装置，其包括数字人教师数据采集装置和数字人教师个性化教学系统，其中，数字人教师数据采集装置用于实现数字人教师的高精度建模，数字人教师个性化教学系统用于让数字人教师与用户进行交互，并根据用户的输入提供个性化的教学内容，让数字人教师将输出的教学内容转化为不同的格式，以满足不同用户的需求。
[0005]进一步的，数字人教师采用了高度真实的人类外貌和语音特征，并采用了先进的语义理解和自然语言处理技术，能够快速准确地理解用户的语言和意图，所述数字人教师数据采集装置的采集流程如下：
[0006]2.1数字人表情扫描；
[0007]2.2数字人身体扫描；
[0008]2.3数字人模型处理及制作；
[0009]2.4AI对话训练。
[0010]进一步的，步骤2.1数字人表情扫描包括如下步骤：数字人表情扫描是通过拍摄真实的人类演员的照片，然后将这些真实的人类演员的照片导入软件中进行处理作为数字人教师的形象，数字人表情扫描包括演员定妆照采集和演员面部三维采集；
[0011]2.1.1演员定妆照采集
[0012]演员定妆照采集的过程是拍摄一系列照片，用于记录演员的化妆、服装和发型这些细节；在面部三维扫描之前，需要进行演员定妆照采集，以确保在进行面部三维扫描时，演员的妆容、服装和发型这些细节已经确定；
[0013]在采集定妆照时，使用高分辨率相机拍摄演员的正面、侧面和背面照片，在拍摄过程中，演员需要面对相机，以确保正面照片中的面部特征清晰可见，此外，摄影师还会要求
演员转动头部，以便从不同角度记录面部和发型的细节，在拍摄完成后，摄影师通常会从一系列照片中选择最佳的照片，以供后续的处理和制作使用；
[0014]通过演员定妆照采集，制作人员可以在面部三维扫描之前对演员的妆容、服装和发型进行准确的记录和分析，从而为后续的制作工作提供更加准确和细致的参考，此外，通过演员定妆照采集，制作人员还可以更好地了解演员的形象和角色特点，以便更好地进行后续的制作和处理；
[0015]2.1.2演员面部三维采集
[0016]面部三维光场采集是一种高级的面部扫描技术，可以非常精确地捕捉演员面部的几何形状和光照信息，为后续的制作和处理提供准确的数据基础；
[0017]演员进行面部三维光场采集时，通常会使用面部光场相机阵列进行拍摄，这种相机阵列可以同时捕捉到演员面部的多个角度和不同方向的光照信息，从而生成高精度的三维面部模型，面部光场相机工作原理与传统相机不同，它不仅可以记录演员的表面几何形状，还可以捕捉到演员面部不同方向和角度下的光照信息。
[0018]进一步的，步骤2.2数字人身体扫描包括如下步骤：
[0019]数字人身体扫描是通过扫描真实的人类演员的身体实现，演员全身三维扫描时，使用三维扫描设备进行拍摄，该设备可以同时拍摄演员的多个角度和位置，以捕捉到演员的全身形态和细节，摄像机阵列安装在特定的位置和角度，以确保捕捉到演员全身的完整信息；
[0020]在进行全身三维扫描之前，演员可穿上特定的服装，这种服装通常由许多小点组成，可以在扫描时提供重要的参考点；
[0021]全身三维扫描时，采集到的照片将被导入计算机软件中进行处理，生成演员的三维模型，制作人员可以使用这个三维模型来制作演员在电影或者其他制作中的数字化版本，或者通过计算机动画来操纵这个三维模型，使其动作和姿势与演员的实际表现一致；
[0022]演员全身三维扫描使用摄像机阵列进行拍摄，以捕捉演员全身的形态和细节，通过这种扫描技术，制作人员可以快速生成演员的三维数字化版本，用于后续的制作和处理。
[0023]三维扫描设备包括66个超清摄像机组成的摄像机阵列，这66个超清摄像机分布在11根灯光立柱上，每根立柱上安装有6个摄像机，66个摄像机对演员进行拍摄，以捕捉演员全身的形态和细节。
[0024]进一步的，步骤2.3数字人模型处理及制作包括如下步骤：
[0025]数字人模型是通过将演员的身体形态和细节转换为数字化的形式所创建，数字人模型是一个以三维空间为基础的计算机生成的表示，它包含了演员的身体外形、拓扑结构和表面细节；数字人模型通常包括以下内容：
[0026]几何结构：模型以网格的形式表示，由多个相连的三角形或多边形构成，这些三角形或多边形的连接和排列形成了数字人模型的几何结构，描述了演员的身体形状；
[0027]拓扑结构：模型的拓扑结构定义了模型中各个顶点、边和面之间的连接关系；它决定了模型的流畅性、可变形性和动画效果；拓扑结构的优化和调整可以提高模型的性能和质量；
[0028]纹理映射：纹理映射是将纹理图像应用到模型表面的过程；纹理图像包含了模型的颜色、细节和纹理信息，可以使模型看起来更加逼真和具体；纹理映射可以使用专业的绘
制软件或手工绘制来创建；
[0029]骨骼结构：为了实现数字人模型的动画效果，需要将骨骼结构应用于模型中；骨骼结构由一系列关节和骨骼组成，模拟了演员的骨骼系统，这样，模型就可以进行姿势和动作的变化；
[0030]捕捉数据：如果需要为数字人模型添加真实的动作，可以使用动作捕捉技术来记录演员的动作数据，并将其应用于模型；动作捕捉数据包括关节角度、位置和运动轨迹信息，用于模型的动画控制；
[0031]这些元素共同组成了数字人模型，使其成为一个能够在计算机中呈现和操作的具体形象，模型处理和制作的过程旨在优化模型的质量、添加细节和功能，并使其适应特定的应用需求。
[0032]数字人扫描之后的处理流程可以分为三个步骤：数据清理和优化、纹理贴图和动作捕捉：
[0033](1)数据清理和优化
[0034]在数字人扫描之后，原始数据通常包含各种噪音、不完整的部分和其他不必要的信息，因此，第一步是进行数据清理和优化，以确保最终结果的准确性和质量；
[0035]去除噪音：使用各种算法和技术来去除扫描数据中的噪音和干扰，例如滤波器、平本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种数字人教师个性化教学装置，其特征在于：其包括数字人教师数据采集装置和数字人教师个性化教学系统，其中，数字人教师数据采集装置用于实现数字人教师的高精度建模；数字人教师个性化教学系统用于让数字人教师与用户进行交互，数字人教师采用了高度真实的人类外貌和语音特征，并采用了先进的语义理解和自然语言处理技术，能够快速准确地理解用户的语言和意图，并根据用户的输入提供个性化的教学内容，让数字人教师将输出的教学内容转化为不同的格式，以满足不同用户的需求。2.根据权利要求1所述的一种数字人教师个性化教学装置，其特征在于：所述数字人教师数据采集装置的采集流程如下：2.1数字人教师表情扫描；2.2数字人教师身体扫描；2.3数字人模型处理及制作；2.4AI对话训练。3.根据权利要求2所述的一种数字人教师个性化教学装置，其特征在于：步骤2.1数字人表情扫描包括如下步骤：数字人表情扫描是通过拍摄真实的人类演员，然后将这些真实的人类演员的形象导入软件中进行处理作为数字人教师的形象，数字人表情扫描包括演员定妆照采集和演员面部三维采集：2.1.1演员定妆照采集演员定妆照采集的过程是拍摄一系列照片，用于记录演员的化妆、服装和发型这些细节；在采集定妆照时，使用高分辨率相机拍摄演员的正面、侧面和背面照片，在拍摄过程中，演员需要面对相机，以确保正面照片中的面部特征清晰可见，此外，摄影师还会要求演员转动头部，以便从不同角度记录面部和发型的细节；通过演员定妆照采集，制作人员可以在面部三维扫描之前对演员的妆容、服装和发型进行准确的记录和分析，从而为后续的数字人教师的制作工作提供更加准确和细致的参考；2.1.2演员面部三维采集演员进行面部三维光场采集时，通常会使用面部光场相机阵列进行拍摄，这种相机阵列可以同时捕捉到演员面部的多个角度和不同方向的光照信息，从而生成高精度的三维面部模型。4.根据权利要求2所述的一种数字人教师个性化教学装置，其特征在于：步骤2.2数字人身体扫描包括如下步骤：数字人身体扫描是通过扫描真实的人类演员的身体实现，演员全身三维扫描时，使用三维扫描设备进行拍摄，该设备可以同时拍摄演员的多个角度和位置，以捕捉到演员的全身形态和细节，该三维扫描设备由摄像机阵列组成，摄像机阵列安装在特定的位置和角度，以捕捉演员全身的形态和细节，确保捕捉到演员全身的完整信息；全身三维扫描时，采集到的照片将被导入计算机软件中进行处理，生成演员的三维模型，制作人员可以使用这个三维模型来制作演员在电影或者其他制作中的数字化版本，或者通过计算机动画来操纵这个三维模型，使其动作和姿势与演员的实际表现一致；
通过这种扫描技术，制作人员可以快速生成演员的三维数字化版本，用于后续的数字人教师的制作和处理。5.根据权利要求2所述的一种数字人教师个性化教学装置，其特征在于：步骤2.3数字人模型处理及制作包括如下步骤：数字人模型是通过将演员的身体形态和细节转换为数字化的形式所创建，数字人模型是一个以三维空间为基础的计算机生成的表示，它包含了演员的身体外形、拓扑结构和表面细节，这些元素共同组成了数字人模型，使其成为一个能够在计算机中呈现和操作的具体形象；数字人扫描之后的处理流程可以分为三个步骤：数据清理和优化、纹理贴图和动作捕捉。6.根据权利要求2所述的一种数字人教师个性化教学装置，其特征在于：步骤2.4AI对话训练包括如下步骤：通过建立面向学科的语料库和采用大模型预训练方法，探索数字人教师教学交互内容的自动生成方法，该研究将以学科为单元，构建覆盖基础教育与高等教育的学科...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘三女牙，周东波，曾超勇，李千千，陈迪，杨宗凯，
申请(专利权)人：华中师范大学，
类型：发明
国别省市：