本發(fā)明涉及虛擬技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的三維互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

虛擬現(xiàn)實(shí)(virtualreality,簡稱vr)，又譯為臨境，靈境等。從應(yīng)用上它是一種綜合了計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)、多媒體技術(shù)、人機(jī)交互技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、3d顯示技術(shù)及仿真技術(shù)等多種科學(xué)技術(shù)綜合發(fā)展起來的計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的最新技術(shù)，也是力學(xué)、數(shù)學(xué)、光學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)等各種學(xué)科的綜合應(yīng)用。虛擬現(xiàn)實(shí)的特點(diǎn)在于以模仿的方式為用戶創(chuàng)造一種虛擬的環(huán)境，使得用戶產(chǎn)生一種沉浸于虛擬環(huán)境的感覺，并于虛擬環(huán)境相互作用從而引起虛擬環(huán)境的實(shí)時(shí)變化。在我國，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究和一些發(fā)達(dá)國家相比還有很大的一段距離，隨著計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、計(jì)算機(jī)工程學(xué)等技術(shù)的高速發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)得到了相當(dāng)?shù)闹匾?，研究與應(yīng)用vr，建立虛擬環(huán)境、虛擬場景模型以及分布式vr系統(tǒng)的開發(fā)正朝深度和廣度發(fā)展。

為了提高教育資源分配均衡性，保障不同地區(qū)均能獲得良好的教育資源，開發(fā)多功能互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有教育資源分配不均勻，以及現(xiàn)有在線學(xué)習(xí)方式下，大多數(shù)學(xué)員的主觀能動(dòng)性較差學(xué)習(xí)效率較低，目的在于提供基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的三維互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)，補(bǔ)充和完善了現(xiàn)有教育體系，有利于減輕不同地區(qū)的教育資源差異問題，同時(shí)在這種沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)模式下，使教員和學(xué)員都有身臨其境的感受，可間接的對學(xué)員發(fā)揮督導(dǎo)作用，提高在線學(xué)習(xí)效率。

本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的三維互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)，包括教學(xué)資源平臺、教員端智能交互設(shè)備、學(xué)員端智能交互設(shè)備、三維模型構(gòu)建單元和虛幻引擎控制單元；

所述教學(xué)資源平臺包括數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和控制模塊；

所述數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，用于存儲教學(xué)資源、教員信息、學(xué)員信息和虛擬三維教學(xué)場景，所述教學(xué)資源包括已授課程和預(yù)約課程；所述教員信息包括姓名、教授科目、課程安排、年齡、身份認(rèn)證、聯(lián)系方式和對應(yīng)教員端智能交互設(shè)備編號；所述學(xué)員信息包括姓名、學(xué)習(xí)科目、課程安排、年齡、身份認(rèn)證、聯(lián)系方式和對應(yīng)學(xué)員端智能交互設(shè)備編號；

所述控制模塊，用于接收并審核教員端智能交互設(shè)備和學(xué)員端智能交互設(shè)備的接入請求，向通信連通的教員端智能交互設(shè)備和學(xué)員端智能交互設(shè)備實(shí)時(shí)發(fā)送所述虛擬三維教學(xué)場景；

所述教員端智能交互設(shè)備包括頭戴式顯示模塊、語音錄入模塊、智能指套和頭部運(yùn)動(dòng)測量模塊；所述頭戴式顯示模塊用于顯示虛擬三維教學(xué)場景；所述語音錄入模塊用于輸入教學(xué)講課語音、并實(shí)時(shí)傳遞至虛幻引擎控制單元添加入虛擬三維教學(xué)場景中；所述智能指套用于檢測手指運(yùn)動(dòng)姿態(tài)信息并傳遞至虛幻引擎控制單元添加入虛擬三維教學(xué)場景中；所述頭部運(yùn)動(dòng)測量模塊用于檢測人體頭部運(yùn)動(dòng)姿態(tài)并傳遞至虛幻引擎控制單元添加入虛擬三維教學(xué)場景中；

學(xué)員端智能交互設(shè)備包括頭戴式顯示模塊、聽筒模塊和穿戴式人體加速度傳感器；所述頭戴式顯示模塊用于顯示虛擬三維教學(xué)場景；所述聽筒模塊接收、并向?qū)W員同步播放教員輸入講課語音；所述穿戴式人體加速度傳感器用于檢測學(xué)員移動(dòng)速度和方向并傳遞至虛幻引擎控制單元添加入虛擬三維教學(xué)場景中；

三維模型構(gòu)建單元，用于構(gòu)建和存儲三維教學(xué)場景模型并傳送至虛幻引擎控制單元；

虛幻引擎控制單元包括三維動(dòng)畫人物設(shè)置模塊、聲音模擬模塊和燈光渲染模塊；所述三維動(dòng)畫人物設(shè)置模塊用于設(shè)置教員和學(xué)員人物、并依據(jù)接收的教員手指運(yùn)動(dòng)姿態(tài)和人體頭部運(yùn)動(dòng)姿態(tài)、以及學(xué)員移動(dòng)速度和方向同步設(shè)置顯示相應(yīng)人物的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)；所述聲音模擬模塊用于將接收的教學(xué)講課語音加入虛擬三維教學(xué)場景中。

優(yōu)選地，所述三維教學(xué)場景包括教學(xué)教室室內(nèi)建筑、室內(nèi)桌椅擺放、教學(xué)幻燈片。

優(yōu)選地，所述學(xué)員端智能交互設(shè)備還包括語音錄入模塊用于輸入學(xué)員講話語音、并實(shí)時(shí)傳遞至虛幻引擎控制單元添加入虛擬三維教學(xué)場景中；所述聽筒模塊包括單人模式和多人模式，所述單人模式下學(xué)員同步收聽教員講課語音，所述多人模式學(xué)員同步收聽教員講課語音和學(xué)員講話語音。

優(yōu)選地，所述教員端智能交互設(shè)備和學(xué)員端智能交互設(shè)備的顯示模塊還用于選擇虛擬三維教學(xué)場景中顯示的人物模型、聲音模型和裝扮模型。

優(yōu)選地，所述聲音模擬模塊還用于依據(jù)教員與學(xué)員之間的距離、以及學(xué)員與學(xué)員之間的距離設(shè)置聲音分貝大小。

優(yōu)選地，所述教學(xué)資源平臺還包括面向用戶交互端，所述面向用戶交互端包括資源查詢管理、教員用戶管理和學(xué)員用戶賬戶管理；所述資源查詢管理用于用戶查詢或預(yù)約教學(xué)資源；所述教員賬戶管理用于用戶賬號管理、以及上傳、下載或存儲教學(xué)資源；所述學(xué)員用戶管理用于用戶賬號管理、以及下載或存儲教學(xué)資源。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

現(xiàn)有教育資源分配不均勻，以及現(xiàn)有在線學(xué)習(xí)方式下，大多數(shù)學(xué)員的主觀能動(dòng)性較差學(xué)習(xí)效率較低。發(fā)明提供了一種基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的三維互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)，補(bǔ)充和完善了現(xiàn)有教育體系，有利于減輕不同地區(qū)的教育資源差異問題，同時(shí)在這種沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)模式下，使教員和學(xué)員都有身臨其境的感受，可間接的對學(xué)員發(fā)揮督導(dǎo)作用，提高在線學(xué)習(xí)效率。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明實(shí)施例的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，并不構(gòu)成對本發(fā)明實(shí)施例的限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的三維互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖中標(biāo)記及對應(yīng)的零部件名稱：1-教學(xué)資源平臺，2-教員端智能交互設(shè)備，3-學(xué)員端智能交互設(shè)備，4-三維模型構(gòu)建單元，5-虛幻引擎控制單元。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合實(shí)施例和附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，本發(fā)明的示意性實(shí)施方式及其說明僅用于解釋本發(fā)明，并不作為對本發(fā)明的限定。

實(shí)施例1

如圖1所示，本發(fā)明提供了一種基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的三維互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)，包括教學(xué)資源平臺1、教員端智能交互設(shè)備2、學(xué)員端智能交互設(shè)備3、三維模型構(gòu)建單元4和虛幻引擎控制單元5；

所述教學(xué)資源平臺3包括數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和控制模塊；

所述數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，用于存儲教學(xué)資源、教員信息、學(xué)員信息和虛擬三維教學(xué)場景，所述教學(xué)資源包括已授課程和預(yù)約課程；所述教員信息包括姓名、教授科目、課程安排、年齡、身份認(rèn)證、聯(lián)系方式和對應(yīng)教員端智能交互設(shè)備2編號；所述學(xué)員信息包括姓名、學(xué)習(xí)科目、課程安排、年齡、身份認(rèn)證、聯(lián)系方式和對應(yīng)學(xué)員端智能交互設(shè)備3編號；

所述控制模塊，用于接收并審核教員端智能交互設(shè)備2和學(xué)員端智能交互設(shè)備3的接入請求，向通信連通的教員端智能交互設(shè)備2和學(xué)員端智能交互設(shè)備3實(shí)時(shí)發(fā)送所述虛擬三維教學(xué)場景；

所述教員端智能交互設(shè)備2包括頭戴式顯示模塊、語音錄入模塊、智能指套和頭部運(yùn)動(dòng)測量模塊；所述頭戴式顯示模塊用于顯示虛擬三維教學(xué)場景；所述語音錄入模塊用于輸入教學(xué)講課語音、并實(shí)時(shí)傳遞至虛幻引擎控制單元5添加入虛擬三維教學(xué)場景中；所述智能指套用于檢測手指運(yùn)動(dòng)姿態(tài)信息并傳遞至虛幻引擎控制單元5添加入虛擬三維教學(xué)場景中；所述頭部運(yùn)動(dòng)測量模塊用于檢測人體頭部運(yùn)動(dòng)姿態(tài)并傳遞至虛幻引擎控制單元5添加入虛擬三維教學(xué)場景中；

學(xué)員端智能交互設(shè)備3包括頭戴式顯示模塊、聽筒模塊和穿戴式人體加速度傳感器；所述頭戴式顯示模塊用于顯示虛擬三維教學(xué)場景；所述聽筒模塊接收、并向?qū)W員同步播放教員輸入講課語音；所述穿戴式人體加速度傳感器用于檢測學(xué)員移動(dòng)速度和方向并傳遞至虛幻引擎控制單元5添加入虛擬三維教學(xué)場景中；

三維模型構(gòu)建單元4，用于構(gòu)建和存儲三維教學(xué)場景模型并傳送至虛幻引擎控制單元5；

虛幻引擎控制單元5包括三維動(dòng)畫人物設(shè)置模塊、聲音模擬模塊和燈光渲染模塊；所述三維動(dòng)畫人物設(shè)置模塊用于設(shè)置教員和學(xué)員人物、并依據(jù)接收的教員手指運(yùn)動(dòng)姿態(tài)和人體頭部運(yùn)動(dòng)姿態(tài)、以及學(xué)員移動(dòng)速度和方向同步設(shè)置顯示相應(yīng)人物的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)；所述聲音模擬模塊用于將接收的教學(xué)講課語音加入虛擬三維教學(xué)場景中。

所述三維教學(xué)場景包括教學(xué)教室室內(nèi)建筑、室內(nèi)桌椅擺放、教學(xué)幻燈片。

實(shí)施例2

在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上進(jìn)一步改進(jìn)，所述學(xué)員端智能交互設(shè)備3還包括語音錄入模塊用于輸入學(xué)員講話語音、并實(shí)時(shí)傳遞至虛幻引擎控制單元5添加入虛擬三維教學(xué)場景中；所述聽筒模塊包括單人模式和多人模式，所述單人模式下學(xué)員同步收聽教員講課語音，所述多人模式學(xué)員同步收聽教員講課語音和學(xué)員講話語音。

實(shí)施例3

在實(shí)施例2的基礎(chǔ)上進(jìn)一步改進(jìn)，所述教員端智能交互設(shè)備2和學(xué)員端智能交互設(shè)備3的顯示模塊還用于選擇虛擬三維教學(xué)場景中顯示的人物模型、聲音模型和裝扮模型。

所述聲音模擬模塊還用于依據(jù)教員與學(xué)員之間的距離、以及學(xué)員與學(xué)員之間的距離設(shè)置聲音分貝大小。

實(shí)施例4

在實(shí)施例3的基礎(chǔ)上進(jìn)一步改進(jìn)，所述教學(xué)資源平臺1還包括面向用戶交互端，所述面向用戶交互端包括資源查詢管理、教員用戶管理和學(xué)員用戶賬戶管理；所述資源查詢管理用于用戶查詢或預(yù)約教學(xué)資源；所述教員賬戶管理用于用戶賬號管理、以及上傳、下載或存儲教學(xué)資源；所述學(xué)員用戶管理用于用戶賬號管理、以及下載或存儲教學(xué)資源。

以上所述的具體實(shí)施方式，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式而已，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。