專利名稱：一種用于虛擬互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)的教室裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種虛擬投影互動(dòng)系統(tǒng)的工作室裝置，特別是一種用于虛擬互動(dòng) 教學(xué)系統(tǒng)的教室裝置。
背景技術(shù)：
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也逐漸成熟。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)起源于20 世紀(jì)60年代，并在90年代有實(shí)質(zhì)性發(fā)展，它曾與多媒體教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)教育被看作是教學(xué)領(lǐng)域 的三大創(chuàng)新技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)(Virtual Reality，簡稱VR)，是一種基于可計(jì)算信息的沉浸式交互環(huán) 境。具體地說，就是采用以計(jì)算機(jī)技術(shù)生成逼真的視、聽、觸覺一體化的特定范圍的虛擬環(huán) 境，用戶借助必要的設(shè)備以自然的方式與虛擬環(huán)境中的對(duì)象進(jìn)行交互作用、相互影響，從而 產(chǎn)生親臨等同真實(shí)環(huán)境的感受和體驗(yàn)。它與傳統(tǒng)的模擬技術(shù)完全不同，是將模擬環(huán)境、視景 系統(tǒng)和仿真系統(tǒng)合三為一，并利用頭戴式顯示器、數(shù)據(jù)手套等傳感裝置把操作者與計(jì)算機(jī) 生成的三維虛擬環(huán)境連結(jié)在一起。操作者通過傳感器裝置與虛擬環(huán)境交互作用，可獲得視 覺、聽覺、觸覺等多種感知，并按照自己的意愿去改變虛擬環(huán)境。虛擬現(xiàn)實(shí)的出現(xiàn)為人們提 供了一種全新的人機(jī)交互方式，使其獲得更真實(shí)的身臨其境的體驗(yàn)。虛擬投影互動(dòng)系統(tǒng)，也稱互動(dòng)投影系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、 數(shù)據(jù)庫技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，其運(yùn)作原理首先是通過捕捉設(shè)備，如感應(yīng)器，對(duì)目標(biāo)影像，如參與 者，進(jìn)行捕捉拍攝，然后由影像分析系統(tǒng)分析，從而產(chǎn)生被捕捉物體的動(dòng)作，該動(dòng)作數(shù)據(jù)結(jié) 合實(shí)時(shí)影像互動(dòng)系統(tǒng)，使參與者與屏幕之間產(chǎn)生緊密結(jié)合的互動(dòng)效果。這類系統(tǒng)首先可以 用于教學(xué)，也可以用于各種商業(yè)、社團(tuán)或娛樂環(huán)境中。廣州英獅數(shù)碼科技有限公司發(fā)明的 “聰明眼(Smart Eye)互動(dòng)投影系統(tǒng)”就是這樣的一個(gè)虛擬投影互動(dòng)系統(tǒng)。虛擬投影互動(dòng)系統(tǒng)由一般由四個(gè)部分組成。第一部分信號(hào)采集部分，根據(jù)互動(dòng) 需求進(jìn)行捕捉拍攝，捕捉設(shè)備有紅外感應(yīng)器、視頻攝錄機(jī)、熱力拍攝器等；第二部分信號(hào) 處理部分，該部分把實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)與虛擬場景系統(tǒng)對(duì)接；第三部 分成像部分，利用投影機(jī)或其他顯像設(shè)備把影像呈現(xiàn)在特定的位置，顯像設(shè)備除了投影 機(jī)外，等離子顯示器、液晶顯示器、LED屏幕都可以作為互動(dòng)影像的載體.第四部分輔助設(shè) 備，如傳輸線路，安裝構(gòu)件，音響裝置等。目前的虛擬互動(dòng)技術(shù)中的人機(jī)交互部分，擁有有多種與自然或虛擬世界的仿真模 擬技術(shù)。人機(jī)互動(dòng)的反應(yīng)延時(shí)在0. 05秒內(nèi)。從虛擬技術(shù)產(chǎn)生以來，人們一直對(duì)該技術(shù)及相關(guān)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫 技術(shù)的更新孜孜以求。而教室裝置，作為人機(jī)交互系統(tǒng)的主要物理載體和該系統(tǒng)的最終使 用環(huán)境，其天花板下安裝有系統(tǒng)的第一部分信號(hào)采集設(shè)備，有時(shí)也安裝有系統(tǒng)的第三部分 成像設(shè)備，其重要性一直遭到忽視。人們總是傾向于簡單地直接用傳統(tǒng)普通的教室裝置，或 者是用多媒體教室裝置，作為虛擬互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)的教室裝置。教室里布置了一些不必要的 設(shè)備，或者布置了應(yīng)該布置在系統(tǒng)其它部分的設(shè)備和裝置，或者沒有足夠布置應(yīng)該布置的設(shè)備和裝置，破壞了虛擬場景的真實(shí)感，從而降低了虛擬互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)的實(shí)際使用效果。 發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種用于虛擬互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)的、真實(shí)感與 互動(dòng)性更強(qiáng)的教室裝置。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種虛擬互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)的教室裝置包括一個(gè)安裝信 號(hào)采集設(shè)備的可封閉教室，該教室有三面實(shí)心、不透明的堅(jiān)固材質(zhì)墻體，飾以顏色適當(dāng)?shù)挠?漆，另外一面墻體由具有良好傳音效果的材質(zhì)構(gòu)成，墻面上鑲嵌玻璃板；教室里與天花板相 鄰處的墻體上方四周均勻布置32臺(tái)高位壁掛式動(dòng)作捕捉攝像機(jī)，天花板下方設(shè)有平面桁 架，平面桁架上設(shè)置有8臺(tái)均勻布置的動(dòng)作捕捉攝像機(jī)，教室里相鄰地板的四個(gè)墻角處設(shè) 置有4臺(tái)低位落地動(dòng)作捕捉攝像機(jī)；運(yùn)行上述攝像機(jī)的全部電纜和接頭要被隱藏在房間地板下面，避免被人眼看到。所述的教室1里所容納的學(xué)生帶有若干光學(xué)記錄器；在玻璃板墻另一邊，鄰接一 個(gè)獨(dú)立的保持通風(fēng)良好的、用來擺放后臺(tái)設(shè)備的房間。所述的教室裝置在其教室中只擺放能實(shí)現(xiàn)教學(xué)意圖的設(shè)備，不擺放其余人眼所見 的設(shè)備。所述的教室裝置的三面實(shí)心墻體的墻面漆為藍(lán)色或綠色。所述的教室裝置面積為HmX Hm。本實(shí)用新型的有益效果是本實(shí)用新型所提供的用于虛擬互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)的教室裝 置，解決了傳統(tǒng)教室或多媒體教室由于設(shè)施布置不當(dāng)，直接用于虛擬互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)所造成 的場景錯(cuò)亂、虛擬真實(shí)感較差的缺陷。該教室裝置布置簡單合理，沒有容易導(dǎo)致教室中學(xué)習(xí) 者產(chǎn)生混淆的多余設(shè)施，使得身在其中的參與學(xué)習(xí)者與虛擬世界之間有更加直接真實(shí)的互 動(dòng)體驗(yàn)，與場景中演員的互動(dòng)更加真實(shí)自然。除了學(xué)生身上的光學(xué)記錄器，參與者與其他設(shè) 備之間沒有物理接觸，使得互動(dòng)系統(tǒng)的各設(shè)備具有優(yōu)秀的耐用性，日常維護(hù)也相當(dāng)方便。使用動(dòng)作捕捉技術(shù)，結(jié)合預(yù)先錄制及隨后工作過程中錄制的視頻材料和學(xué)生主體 參與來創(chuàng)造出一個(gè)無空隙的“虛擬工作室”。在這個(gè)工作室里，學(xué)生們將進(jìn)入一個(gè)虛擬和 (或)仿真的環(huán)境，該環(huán)境根據(jù)他們的語言課程需求度身定做。通過和視頻材料的互動(dòng)，學(xué) 生將在選定的場景和情形里，得到一種“真實(shí)生活”感官體驗(yàn)。本虛擬互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)的教室裝置的應(yīng)用范圍十分廣泛。不僅可以用于教育培訓(xùn)， 還可以用于商業(yè)推廣、文化娛樂、醫(yī)療等領(lǐng)域。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。


圖1是本實(shí)用新型中虛擬互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)的教室裝置的立體示意圖；圖2是
圖1所述教室裝置的局部放大示意圖。以上各附圖中，各附圖標(biāo)記分別是1、可封閉教室；2、實(shí)心不透明三面墻體；3、墻面鑲嵌玻璃板的、由具有良好傳音效果的材質(zhì)構(gòu)成的墻體[0025]4、平面桁架；6、32臺(tái)高位壁掛式動(dòng)作捕捉攝像機(jī)；7、平面桁架上的8臺(tái)動(dòng)作捕捉攝像機(jī)；8、4臺(tái)低位落地動(dòng)作捕捉攝像機(jī)；9、三面墻體上的綠色或藍(lán)色裝飾色。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。實(shí)例例一虛擬互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)的教室裝置。本實(shí)施例提供的虛擬互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)的教室裝置，其主體是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)面積為 14mX 14m的教室，其大小也可以根據(jù)需要有所變化。該教室有三面實(shí)心、不透明的堅(jiān)固材質(zhì) 墻體2，其材料可以是木制、混凝土或其他不透明的堅(jiān)固材質(zhì)，飾以綠色或藍(lán)色的油漆，另外 一面墻體由具有良好傳音效果的材質(zhì)構(gòu)成，墻面上鑲嵌玻璃板。鑲嵌玻璃板的墻面還應(yīng)該 具有讓老師和/或設(shè)備操作者有良好視野的結(jié)構(gòu)，使老師和/或設(shè)備操作者能夠隨時(shí)觀察 到教室中的學(xué)生或其他學(xué)習(xí)主體。所有的墻面必須互相成九十度，并且和地面成九十度。教室安裝動(dòng)作捕捉攝像機(jī)，或者其他信號(hào)采集設(shè)備，此即為虛擬互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)的 教室前端設(shè)備，其具體布置為教室里與天花板相鄰處的墻體上方四周均勻布置32臺(tái)高位 壁掛式動(dòng)作捕捉攝像機(jī)6，天花板下方設(shè)有平面桁架4，平面桁架上設(shè)置有8臺(tái)均勻布置的 動(dòng)作捕捉攝像機(jī)7，教室里相鄰地板的四個(gè)墻角處共設(shè)置有4臺(tái)低位落地動(dòng)作捕捉攝像機(jī) 8。運(yùn)行這些攝像機(jī)的全部所需電纜和接頭要被隱藏在房間地板下面，避免被看到。教室1里只擺放能實(shí)現(xiàn)教學(xué)意圖的設(shè)備，不擺放其余人眼所見的設(shè)備。教室里所容納的學(xué)生帶有50個(gè)光學(xué)記錄器。在玻璃板墻另一邊，鄰接一個(gè)面積為 1.5米XI. 5米的獨(dú)立房間。該房間應(yīng)保持通風(fēng)良好的，用來擺放后臺(tái)設(shè)備、兩臺(tái)放映機(jī)及 電影攝影機(jī)。后臺(tái)設(shè)備包括基站式音頻/視頻混合控制器；聲音和影像編輯臺(tái)。實(shí)施例二虛擬互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)的教室裝置的使用方法。使用實(shí)施例一所描述的教室裝置，結(jié)合視頻材料和學(xué)生參與來創(chuàng)造出一個(gè)無空隙 的“虛擬工作室”。在這個(gè)工作室里，學(xué)生們將進(jìn)入一個(gè)虛擬的環(huán)境，該環(huán)境根據(jù)他們的語言 課程需求度身定做。通過和視頻材料的互動(dòng)，學(xué)生將在選定的場景和情形里，得到一種“真 實(shí)生活”感官體驗(yàn)。學(xué)生走進(jìn)房間，配備適當(dāng)?shù)母綆аb置，比如光學(xué)記錄器，并隨即被動(dòng)作捕捉攝像機(jī) 掃描。在掃描后大約3-5分鐘之內(nèi)，系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行對(duì)學(xué)生或其他主體對(duì)象進(jìn)入仿真環(huán)境的 編輯、同化和整合，并投射在綠色屏幕上。此后，學(xué)生、老師及操作者就可以按照以下方法和模擬順序指導(dǎo)，使用虛擬教學(xué)系 統(tǒng)的教室裝置。具有交流、反映和互動(dòng)等特點(diǎn)的模擬課程就開始了。具體步驟是1、學(xué)生或其他學(xué)習(xí)主體進(jìn)入工作室并戴上大約50個(gè)光學(xué)記錄器。2、動(dòng)作捕捉攝像機(jī)A，B和C將被激活并通過掃描光學(xué)記錄器開始“捕捉”主體，形成虛擬的影像。所有的攝像機(jī)將被設(shè)定和同步成以360度視角來掃描主體。3、所有的數(shù)據(jù)經(jīng)“流動(dòng)”(信號(hào)流處理)回到基站式音頻/視頻控制器。4、與此同時(shí)，使用電影放映機(jī)，使選定的預(yù)錄視頻資料被投射到工作室的墻面上。5、聲音和影像編輯實(shí)時(shí)進(jìn)行，使預(yù)錄視頻資料和“捕獲的”主體結(jié)合起來。學(xué)生們 的影像可以根據(jù)老師或?qū)W生的選擇與偏好加以改變。6、主體隨后被嵌入(輸入)預(yù)錄的視頻資料，并能夠和場景里的任何要素進(jìn)行即 時(shí)互動(dòng)。7、預(yù)錄的視頻資料將經(jīng)過專門的準(zhǔn)備，以顧及到元素/角色/演員和學(xué)生之間的 互動(dòng)。例如，學(xué)生提出問題或做出一個(gè)評(píng)論，場景里的演員會(huì)應(yīng)答，或者，如果場景里的演員 提出問題，學(xué)生可以回答。本實(shí)用新型所述的虛擬互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)的教室裝置，不僅可以用于語言教學(xué)，還可 以適用于各種商業(yè)，社團(tuán)和/或娛樂環(huán)境中。另外，該裝置不但可用于教學(xué)、影視等，也可以 用于醫(yī)學(xué)手術(shù)的模擬、用于交通事故現(xiàn)場的模擬等等。任何相同或相似的裝置都將落入本 實(shí)用新型專利的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種用于虛擬互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)的教室裝置，其特征是包括一個(gè)安裝信號(hào)采集設(shè)備的 可封閉教室(1)，該教室有三面實(shí)心、不透明的堅(jiān)固材質(zhì)墻體0)，另外一面墻體(3)由具有 良好傳音效果的材質(zhì)構(gòu)成，墻面上鑲嵌玻璃板；教室里與天花板相鄰處的墻體上方四周均 勻布置32臺(tái)高位壁掛式動(dòng)作捕捉攝像機(jī)(6)，天花板下方設(shè)有平面桁架0)，平面桁架上設(shè) 置有8臺(tái)均勻布置的動(dòng)作捕捉攝像機(jī)(7)，教室里相鄰地板的四個(gè)墻角處設(shè)置有4臺(tái)低位落 地動(dòng)作捕捉攝像機(jī)(8)；所述的教室(1)里所容納的學(xué)生帶有若干光學(xué)記錄器；在玻璃板墻 另一邊，鄰接一個(gè)獨(dú)立的保持通風(fēng)良好的、用來擺放后臺(tái)設(shè)備的房間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的教室裝置，其特征是所述的教室(1)的面積為14mX14m。
專利摘要一種用于虛擬互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)的教室裝置，包括一個(gè)安裝信號(hào)采集設(shè)備的可封閉教室(1)，該教室有三面實(shí)心、不透明的堅(jiān)固材質(zhì)墻體(2)，飾以綠色或藍(lán)色的油漆，另外一面墻體由具有良好傳音效果的材質(zhì)構(gòu)成，墻面上鑲嵌玻璃板；教室里與天花板相鄰處的墻體上方四周均勻布置32臺(tái)高位壁掛式動(dòng)作捕捉攝像機(jī)(6)，天花板下方設(shè)有平面桁架，平面桁架上設(shè)置有8臺(tái)均勻布置的動(dòng)作捕捉攝像機(jī)(7)，教室里相鄰地板的四個(gè)墻角處設(shè)置有4臺(tái)低位落地動(dòng)作捕捉攝像機(jī)(8)；所述的教室(1)里所容納的學(xué)生帶有若干光學(xué)記錄器。該教室裝置布置簡單合理，沒有容易導(dǎo)致教室學(xué)生產(chǎn)生混淆的多余設(shè)施，使其與虛擬世界之間有更加直接真實(shí)的互動(dòng)體驗(yàn)。
文檔編號(hào)G09B5/06GK201853377SQ20102021210
公開日2011年6月1日 申請(qǐng)日期2010年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月1日
發(fā)明者丁莉雯 申請(qǐng)人:丁莉雯