本發(fā)明涉及在線教育領(lǐng)域,特別是一種基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和虛擬現(xiàn)實(shí)的網(wǎng)絡(luò)在線教育系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法。
背景技術(shù):
增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)(Augmented Reality,簡(jiǎn)稱 AR),是一種實(shí)時(shí)地計(jì)算攝影機(jī)影像的位置及角度并加上相應(yīng)圖像、視頻、3D模型的技術(shù),這種技術(shù)的目標(biāo)是在屏幕上把虛擬世界套在現(xiàn)實(shí)世界并進(jìn)行互動(dòng)。
Virtual Reality,即虛擬現(xiàn)實(shí),簡(jiǎn)稱VR,是綜合利用計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)和各種現(xiàn)實(shí)及控制等接口設(shè)備,在計(jì)算機(jī)上生成的、可交互的三維環(huán)境中提供沉浸感覺的技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)是一種人與通過計(jì)算機(jī)生成的虛擬環(huán)境之間可自然交互的人機(jī)界面,其應(yīng)用開發(fā)前景非常廣闊,市場(chǎng)潛力不可估量。目前,它在航空航天、機(jī)械設(shè)計(jì)、科學(xué)計(jì)算、影視娛樂、化學(xué)醫(yī)藥和軍事訓(xùn)練等諸多領(lǐng)域得到了初步的應(yīng)用,而且很多應(yīng)用是其他技術(shù)所無法替代的。但在教育行業(yè)應(yīng)用較少。
根據(jù)投中研究院整理,將VR產(chǎn)業(yè)分為4大塊內(nèi)容,分別為硬件設(shè)備、內(nèi)容制作、分發(fā)平臺(tái)以及B端應(yīng)用。目前國(guó)內(nèi)硬件設(shè)備是主要變現(xiàn)來源,同時(shí)B端應(yīng)用逐漸走入實(shí)際工作,而內(nèi)容制作和分發(fā)平臺(tái)僅僅只是剛剛起步。
分布式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是今后虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展的重要方向。隨著眾多分布式虛擬現(xiàn)開發(fā)工具及其系統(tǒng)的出現(xiàn),DVR本身的應(yīng)用也滲透到各行各業(yè),包括醫(yī)療、工程、訓(xùn)練與教學(xué)以及協(xié)同設(shè)計(jì)。近年來,隨著Internet應(yīng)用的普及,一些面向Internet的分布式虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用使得位于世界各地的多個(gè)用戶可以進(jìn)行協(xié)同的工作。將分散的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)或仿真器通過網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)起來,采用協(xié)調(diào)一致的結(jié)構(gòu)、標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)議和數(shù)據(jù)庫,形成一個(gè)在時(shí)間和空間上相互耦合的虛擬合成環(huán)境,參與者可自由地進(jìn)行交互作用。
隨著計(jì)算機(jī)性能和智能手機(jī)性能的的進(jìn)一步提升,讓AR技術(shù)持續(xù)升溫,也讓我們?cè)诮衲昕吹搅瞬簧倩贏R技術(shù)開發(fā)的新應(yīng)用。但目前市場(chǎng)的的AR體驗(yàn)產(chǎn)品基本局限于使用傳統(tǒng)的平面媒體作為AR載體,鮮見在互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的應(yīng)用,并且多用于房地產(chǎn)行業(yè)的模型展示或者簡(jiǎn)單的游戲體驗(yàn)領(lǐng)域。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和虛擬現(xiàn)實(shí)的網(wǎng)絡(luò)在線教育系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法,將在線教育與虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)相結(jié)合,將學(xué)習(xí)中的平凡的文字轉(zhuǎn)換成現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)的圖像,進(jìn)行三維立體展示,給用戶更生動(dòng)的體驗(yàn),提升用戶學(xué)習(xí)興趣。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的: 基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和虛擬現(xiàn)實(shí)的網(wǎng)絡(luò)在線教育系統(tǒng),它包括網(wǎng)絡(luò)在線教育平臺(tái)、移動(dòng)終端和虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備,所述的網(wǎng)絡(luò)在線教育平臺(tái)通過網(wǎng)絡(luò)與移動(dòng)終端和虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備連接,虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備與移動(dòng)終端連接,網(wǎng)絡(luò)在線教育平臺(tái)基于云服務(wù)存儲(chǔ)管理網(wǎng)上教學(xué)資源,虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備將教學(xué)信息進(jìn)行三維立體展現(xiàn),移動(dòng)終端從網(wǎng)絡(luò)在線教育平臺(tái)或現(xiàn)實(shí)中獲取教學(xué)內(nèi)容,同時(shí)生成增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)圖像,由虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備或移動(dòng)終端展示出來;
所述的網(wǎng)絡(luò)在線教育平臺(tái)包括用戶管理模塊、后臺(tái)課件存儲(chǔ)模塊、課件轉(zhuǎn)碼上傳模塊、數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)服務(wù)模塊、視頻服務(wù)模塊、直播服務(wù)模塊和內(nèi)容分發(fā)加速模塊,用戶管理模塊管理用戶登錄賬號(hào)及賬號(hào)內(nèi)相關(guān)信息;所述的課件轉(zhuǎn)碼上傳模塊將課件上傳至后臺(tái)課件存儲(chǔ)模塊,所述的后臺(tái)課件存儲(chǔ)模塊與視頻服務(wù)模塊連接,視頻服務(wù)模塊與直播服務(wù)模塊與內(nèi)容分發(fā)加速模塊連接;
所述的虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備包括虛擬現(xiàn)實(shí)模塊,虛擬現(xiàn)實(shí)模塊在用戶與通過計(jì)算機(jī)生成的虛擬環(huán)境之間形成自然交互,為用戶帶來臨場(chǎng)感;
所述的移動(dòng)終端包括攝像頭和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)模塊,攝像頭采集外部信息,增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)模塊根據(jù)攝像頭采集的信息,計(jì)算攝像機(jī)影像的位置及角度并加上相應(yīng)圖像、視頻、3D模型。
所述的課件轉(zhuǎn)碼上傳模塊包括Web上傳服務(wù)器和轉(zhuǎn)碼壓縮服務(wù)器,所述的轉(zhuǎn)碼壓縮服務(wù)器將課件進(jìn)行轉(zhuǎn)碼壓縮,所述的Web上傳服務(wù)器將轉(zhuǎn)碼壓縮好的課件上傳至后臺(tái)課件存儲(chǔ)模塊。
所述的后臺(tái)課件存儲(chǔ)模塊包括課件存儲(chǔ)模塊和課件元數(shù)據(jù)庫,所述的課件存儲(chǔ)模塊保存所有課程文件,實(shí)現(xiàn)異地冗余。
所述的內(nèi)容分發(fā)加速模塊將用戶選擇的內(nèi)容,分發(fā)至多個(gè)服務(wù)節(jié)點(diǎn),并進(jìn)行智能調(diào)控和緩存,為用戶計(jì)算最近的訪問節(jié)點(diǎn),通過該節(jié)點(diǎn)向用戶終端發(fā)送數(shù)據(jù)。
所述的視頻服務(wù)模塊接收點(diǎn)播或者下載請(qǐng)求,將用戶選擇的音視頻通過內(nèi)容分發(fā)加速模塊推送至移動(dòng)終端;所述的視頻服務(wù)模塊采用音視頻切片的方式,將后臺(tái)課件存儲(chǔ)模塊中的整個(gè)音視頻流切割成由HTTP下載的多個(gè)小的音視頻流,并生成一個(gè)播放列表,移動(dòng)終端獲取資源的播放列表播放音視頻。 所述的直播服務(wù)模塊接收直播請(qǐng)求,直播服務(wù)模塊通過內(nèi)容分發(fā)加速模塊的流媒體直播服務(wù)把將要直播的流媒體內(nèi)容實(shí)時(shí)發(fā)送至移動(dòng)終端進(jìn)行直播,用戶通過移動(dòng)終端與直播者進(jìn)行交互;所述的直播服務(wù)模塊與直播模塊連接。 所述的數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)服務(wù)模塊包括用戶數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)服務(wù)模塊和課程數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)服務(wù)模塊;所述的用戶數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)服務(wù)模塊包括用戶數(shù)據(jù)庫和用戶緩存模塊,所述的課程數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)服務(wù)模塊包括課程數(shù)據(jù)庫和課程緩存模塊;所述的數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)服務(wù)模塊用于對(duì)用戶的學(xué)習(xí)情況數(shù)據(jù)和該用戶學(xué)的課程進(jìn)度數(shù)據(jù)進(jìn)行保存。
所述的網(wǎng)上教學(xué)資源包括教學(xué)視頻、文檔、教師真人導(dǎo)語、公開課、必修課物理模型展示、文學(xué)內(nèi)容中的環(huán)境展示、歷史內(nèi)容中的視頻展示及實(shí)驗(yàn)操作。
基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和虛擬現(xiàn)實(shí)的網(wǎng)絡(luò)在線教育系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法,它包括增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)步驟、虛擬現(xiàn)實(shí)步驟和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)與虛擬現(xiàn)實(shí)結(jié)合的步驟,所述的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)步驟包括:
S11:用戶通過移動(dòng)終端訪問網(wǎng)絡(luò)在線網(wǎng)絡(luò)在線教育平臺(tái),獲取網(wǎng)上教學(xué)資源;
S12:移動(dòng)終端根據(jù)獲取的網(wǎng)上教學(xué)資源通過增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)模塊對(duì)教學(xué)信息進(jìn)行現(xiàn)實(shí)增強(qiáng);
S13:移動(dòng)終端對(duì)顯示增強(qiáng)后的教學(xué)資源進(jìn)行顯示,用戶進(jìn)行學(xué)習(xí);
所述的虛擬現(xiàn)實(shí)步驟包括:
S21:用戶通過移動(dòng)終端訪問網(wǎng)絡(luò)在線網(wǎng)絡(luò)在線教育平臺(tái),獲取網(wǎng)上教學(xué)資源;
S22:移動(dòng)終端將獲取的教學(xué)資源發(fā)送到虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備;
S23:虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備將移動(dòng)終端發(fā)來的教學(xué)資源三維立體展現(xiàn)出來,用戶進(jìn)行學(xué)習(xí);
所述的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)與虛擬現(xiàn)實(shí)結(jié)合的步驟包括如下子步驟:
S31:用戶通過移動(dòng)終端訪問網(wǎng)絡(luò)在線網(wǎng)絡(luò)在線教育平臺(tái),獲取網(wǎng)上教學(xué)資源;
S32:移動(dòng)終端根據(jù)獲取的網(wǎng)上教學(xué)資源通過增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)模塊對(duì)教學(xué)信息進(jìn)行現(xiàn)實(shí)增強(qiáng);
S33:移動(dòng)終端將增強(qiáng)后的教學(xué)資源傳輸?shù)教摂M現(xiàn)實(shí)設(shè)備;
S34:虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備將移動(dòng)終端發(fā)來的教學(xué)資源三維立體展現(xiàn)出來,用戶進(jìn)行學(xué)習(xí)。
本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明提供了一種基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和虛擬現(xiàn)實(shí)的網(wǎng)絡(luò)在線教育系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法,將在線教育與虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)相結(jié)合,將學(xué)習(xí)中的平凡的文字轉(zhuǎn)換成現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)的圖像,進(jìn)行三維立體展示,給用戶更生動(dòng)的體驗(yàn),提升用戶學(xué)習(xí)興趣。
附圖說明
圖1為教育系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明的技術(shù)方案,但本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于以下所述。
如圖1所示,基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和虛擬現(xiàn)實(shí)的網(wǎng)絡(luò)在線教育系統(tǒng),它包括網(wǎng)絡(luò)在線教育平臺(tái)、移動(dòng)終端和虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備,所述的網(wǎng)絡(luò)在線教育平臺(tái)通過網(wǎng)絡(luò)與移動(dòng)終端和虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備連接,虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備與移動(dòng)終端連接,網(wǎng)絡(luò)在線教育平臺(tái)基于云服務(wù)存儲(chǔ)管理網(wǎng)上教學(xué)資源,虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備將教學(xué)信息進(jìn)行三維立體展現(xiàn),移動(dòng)終端從網(wǎng)絡(luò)在線教育平臺(tái)或現(xiàn)實(shí)中獲取教學(xué)內(nèi)容,同時(shí)生成增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)圖像,由虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備或移動(dòng)終端展示出來;
所述的網(wǎng)絡(luò)在線教育平臺(tái)包括用戶管理模塊、后臺(tái)課件存儲(chǔ)模塊、課件轉(zhuǎn)碼上傳模塊、數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)服務(wù)模塊、視頻服務(wù)模塊、直播服務(wù)模塊和內(nèi)容分發(fā)加速模塊,用戶管理模塊管理用戶登錄賬號(hào)及賬號(hào)內(nèi)相關(guān)信息;所述的課件轉(zhuǎn)碼上傳模塊將課件上傳至后臺(tái)課件存儲(chǔ)模塊,所述的后臺(tái)課件存儲(chǔ)模塊與視頻服務(wù)模塊連接,視頻服務(wù)模塊與直播服務(wù)模塊與內(nèi)容分發(fā)加速模塊連接;
所述的虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備包括虛擬現(xiàn)實(shí)模塊,虛擬現(xiàn)實(shí)模塊在用戶與通過計(jì)算機(jī)生成的虛擬環(huán)境之間形成自然交互,為用戶帶來臨場(chǎng)感;
所述的移動(dòng)終端包括攝像頭和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)模塊,攝像頭采集外部信息,增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)模塊根據(jù)攝像頭采集的信息,計(jì)算攝像機(jī)影像的位置及角度并加上相應(yīng)圖像、視頻、3D模型。
所述的課件轉(zhuǎn)碼上傳模塊包括Web上傳服務(wù)器和轉(zhuǎn)碼壓縮服務(wù)器,所述的轉(zhuǎn)碼壓縮服務(wù)器將課件進(jìn)行轉(zhuǎn)碼壓縮,所述的Web上傳服務(wù)器將轉(zhuǎn)碼壓縮好的課件上傳至后臺(tái)課件存儲(chǔ)模塊。 所述的后臺(tái)課件存儲(chǔ)模塊包括課件存儲(chǔ)模塊和課件元數(shù)據(jù)庫,所述的課件存儲(chǔ)模塊保存所有課程文件,實(shí)現(xiàn)異地冗余。
所述的內(nèi)容分發(fā)加速模塊將用戶選擇的內(nèi)容,分發(fā)至多個(gè)服務(wù)節(jié)點(diǎn),并進(jìn)行智能調(diào)控和緩存,為用戶計(jì)算最近的訪問節(jié)點(diǎn),通過該節(jié)點(diǎn)向用戶終端發(fā)送數(shù)據(jù)。
所述的視頻服務(wù)模塊接收點(diǎn)播或者下載請(qǐng)求,將用戶選擇的音視頻通過內(nèi)容分發(fā)加速模塊推送至移動(dòng)終端;所述的視頻服務(wù)模塊采用音視頻切片的方式,將后臺(tái)課件存儲(chǔ)模塊中的整個(gè)音視頻流切割成由HTTP下載的多個(gè)小的音視頻流,并生成一個(gè)播放列表,移動(dòng)終端獲取資源的播放列表播放音視頻。
所述的直播服務(wù)模塊接收直播請(qǐng)求,直播服務(wù)模塊通過內(nèi)容分發(fā)加速模塊的流媒體直播服務(wù)把將要直播的流媒體內(nèi)容實(shí)時(shí)發(fā)送至移動(dòng)終端進(jìn)行直播,用戶通過移動(dòng)終端與直播者進(jìn)行交互;所述的直播服務(wù)模塊與直播模塊連接。 所述的數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)服務(wù)模塊包括用戶數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)服務(wù)模塊和課程數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)服務(wù)模塊;所述的用戶數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)服務(wù)模塊包括用戶數(shù)據(jù)庫和用戶緩存模塊,所述的課程數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)服務(wù)模塊包括課程數(shù)據(jù)庫和課程緩存模塊;所述的數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)服務(wù)模塊用于對(duì)用戶的學(xué)習(xí)情況數(shù)據(jù)和該用戶學(xué)的課程進(jìn)度數(shù)據(jù)進(jìn)行保存。
所述的網(wǎng)上教學(xué)資源包括教學(xué)視頻、文檔、教師真人導(dǎo)語、公開課、必修課物理模型展示、文學(xué)內(nèi)容中的環(huán)境展示、歷史內(nèi)容中的視頻展示及實(shí)驗(yàn)操作。
基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和虛擬現(xiàn)實(shí)的網(wǎng)絡(luò)在線教育系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法,它包括增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)步驟、虛擬現(xiàn)實(shí)步驟和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)與虛擬現(xiàn)實(shí)結(jié)合的步驟,所述的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)步驟包括:
S11:用戶通過移動(dòng)終端訪問網(wǎng)絡(luò)在線網(wǎng)絡(luò)在線教育平臺(tái),獲取網(wǎng)上教學(xué)資源;
S12:移動(dòng)終端根據(jù)獲取的網(wǎng)上教學(xué)資源通過增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)模塊對(duì)教學(xué)信息進(jìn)行現(xiàn)實(shí)增強(qiáng);
S13:移動(dòng)終端對(duì)顯示增強(qiáng)后的教學(xué)資源進(jìn)行顯示,用戶進(jìn)行學(xué)習(xí);
所述的虛擬現(xiàn)實(shí)步驟包括:
S21:用戶通過移動(dòng)終端訪問網(wǎng)絡(luò)在線網(wǎng)絡(luò)在線教育平臺(tái),獲取網(wǎng)上教學(xué)資源;
S22:移動(dòng)終端將獲取的教學(xué)資源發(fā)送到虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備;
S23:虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備將移動(dòng)終端發(fā)來的教學(xué)資源三維立體展現(xiàn)出來,用戶進(jìn)行學(xué)習(xí);
所述的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)與虛擬現(xiàn)實(shí)結(jié)合的步驟包括如下子步驟:
S31:用戶通過移動(dòng)終端訪問網(wǎng)絡(luò)在線網(wǎng)絡(luò)在線教育平臺(tái),獲取網(wǎng)上教學(xué)資源;
S32:移動(dòng)終端根據(jù)獲取的網(wǎng)上教學(xué)資源通過增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)模塊對(duì)教學(xué)信息進(jìn)行現(xiàn)實(shí)增強(qiáng);
S33:移動(dòng)終端將增強(qiáng)后的教學(xué)資源傳輸?shù)教摂M現(xiàn)實(shí)設(shè)備;
S34:虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備將移動(dòng)終端發(fā)來的教學(xué)資源三維立體展現(xiàn)出來,用戶進(jìn)行學(xué)習(xí)。
使用本申請(qǐng)的在線教育系統(tǒng)進(jìn)行學(xué)習(xí)時(shí),用戶通過移動(dòng)終端從網(wǎng)絡(luò)在線教育平臺(tái)獲取教師真人導(dǎo)語,移動(dòng)終端將獲取的教師真人導(dǎo)語傳輸?shù)教摂M現(xiàn)實(shí)設(shè)備,虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備將其三維立體展現(xiàn)出來,給用戶身臨其鏡在聽教師讀導(dǎo)語的感覺。