CN201853377U

CN201853377U - 一种用于虚拟互动教学***的教室装置

Info

Publication number: CN201853377U
Application number: CN2010202121012U
Authority: CN
Inventors: 丁莉雯
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-06-01
Filing date: 2010-06-01
Publication date: 2011-06-01
Anticipated expiration: 2020-06-01

Abstract

一种用于虚拟互动教学***的教室装置，包括一个安装信号采集设备的可封闭教室(1)，该教室有三面实心、不透明的坚固材质墙体(2)，饰以绿色或蓝色的油漆，另外一面墙体由具有良好传音效果的材质构成，墙面上镶嵌玻璃板；教室里与天花板相邻处的墙体上方四周均匀布置32台高位壁挂式动作捕捉摄像机(6)，天花板下方设有平面桁架，平面桁架上设置有8台均匀布置的动作捕捉摄像机(7)，教室里相邻地板的四个墙角处设置有4台低位落地动作捕捉摄像机(8)；所述的教室(1)里所容纳的学生带有若干光学记录器。该教室装置布置简单合理，没有容易导致教室学生产生混淆的多余设施，使其与虚拟世界之间有更加直接真实的互动体验。

Description

一种用于虚拟互动教学***的教室装置

技术领域

本实用新型涉及一种虚拟投影互动***的工作室装置，特别是一种用于虚拟互动教学***的教室装置。

背景技术

随着计算机技术的飞速发展，虚拟现实技术也逐渐成熟。虚拟现实技术起源于20世纪60年代，并在90年代有实质性发展，它曾与多媒体教学、网络教育被看作是教学领域的三大创新技术。

虚拟现实(Virtual Reality，简称VR)，是一种基于可计算信息的沉浸式交互环境。具体地说，就是采用以计算机技术生成逼真的视、听、触觉一体化的特定范围的虚拟环境，用户借助必要的设备以自然的方式与虚拟环境中的对象进行交互作用、相互影响，从而产生亲临等同真实环境的感受和体验。它与传统的模拟技术完全不同，是将模拟环境、视景***和仿真***合三为一，并利用头戴式显示器、数据手套等传感装置把操作者与计算机生成的三维虚拟环境连结在一起。操作者通过传感器装置与虚拟环境交互作用，可获得视觉、听觉、触觉等多种感知，并按照自己的意愿去改变虚拟环境。虚拟现实的出现为人们提供了一种全新的人机交互方式，使其获得更真实的身临其境的体验。

虚拟投影互动***，也称互动投影***。该***基于虚拟现实技术、计算机技术、数据库技术和网络技术，其运作原理首先是通过捕捉设备，如感应器，对目标影像，如参与者，进行捕捉拍摄，然后由影像分析***分析，从而产生被捕捉物体的动作，该动作数据结合实时影像互动***，使参与者与屏幕之间产生紧密结合的互动效果。这类***首先可以用于教学，也可以用于各种商业、社团或娱乐环境中。广州英狮数码科技有限公司发明的“聪明眼(Smart Eye)互动投影***”就是这样的一个虚拟投影互动***。

虚拟投影互动***由一般由四个部分组成。第一部分：信号采集部分，根据互动需求进行捕捉拍摄，捕捉设备有红外感应器、视频摄录机、热力拍摄器等；第二部分：信号处理部分，该部分把实时采集的数据进行分析，所产生的数据与虚拟场景***对接；第三部分：成像部分，利用投影机或其他显像设备把影像呈现在特定的位置，显像设备除了投影机外，等离子显示器、液晶显示器、LED屏幕都可以作为互动影像的载体.第四部分：辅助设备，如传输线路，安装构件，音响装置等。

目前的虚拟互动技术中的人机交互部分，拥有有多种与自然或虚拟世界的仿真模拟技术。人机互动的反应延时在0.05秒内。

从虚拟技术产生以来，人们一直对该技术及相关的计算机技术、网络技术、数据库技术的更新孜孜以求。而教室装置，作为人机交互***的主要物理载体和该***的最终使用环境，其天花板下安装有***的第一部分信号采集设备，有时也安装有***的第三部分成像设备，其重要性一直遭到忽视。人们总是倾向于简单地直接用传统普通的教室装置，或者是用多媒体教室装置，作为虚拟互动教学***的教室装置。教室里布置了一些不必要的设备，或者布置了应该布置在***其它部分的设备和装置，或者没有足够布置应该布置的设备和装置，破坏了虚拟场景的真实感，从而降低了虚拟互动教学***的实际使用效果。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于虚拟互动教学***的、真实感与互动性更强的教室装置。

本实用新型的技术方案是：一种虚拟互动教学***的教室装置：包括一个安装信号采集设备的可封闭教室，该教室有三面实心、不透明的坚固材质墙体，饰以颜色适当的油漆，另外一面墙体由具有良好传音效果的材质构成，墙面上镶嵌玻璃板；教室里与天花板相邻处的墙体上方四周均匀布置32台高位壁挂式动作捕捉摄像机，天花板下方设有平面桁架，平面桁架上设置有8台均匀布置的动作捕捉摄像机，教室里相邻地板的四个墙角处设置有4台低位落地动作捕捉摄像机；

运行上述摄像机的全部电缆和接头要被隐藏在房间地板下面，避免被人眼看到。

所述的教室1里所容纳的学生带有若干光学记录器；在玻璃板墙另一边，邻接一个独立的保持通风良好的、用来摆放后台设备的房间。

所述的教室装置在其教室中只摆放能实现教学意图的设备，不摆放其余人眼所见的设备。

所述的教室装置的三面实心墙体的墙面漆为蓝色或绿色。

所述的教室装置面积为14m×14m。

本实用新型的有益效果是：本实用新型所提供的用于虚拟互动教学***的教室装置，解决了传统教室或多媒体教室由于设施布置不当，直接用于虚拟互动教学***所造成的场景错乱、虚拟真实感较差的缺陷。该教室装置布置简单合理，没有容易导致教室中学习者产生混淆的多余设施，使得身在其中的参与学习者与虚拟世界之间有更加直接真实的互动体验，与场景中演员的互动更加真实自然。除了学生身上的光学记录器，参与者与其他设备之间没有物理接触，使得互动***的各设备具有优秀的耐用性，日常维护也相当方便。

使用动作捕捉技术，结合预先录制及随后工作过程中录制的视频材料和学生主体参与来创造出一个无空隙的“虚拟工作室”。在这个工作室里，学生们将进入一个虚拟和(或)仿真的环境，该环境根据他们的语言课程需求度身定做。通过和视频材料的互动，学生将在选定的场景和情形里，得到一种“真实生活”感官体验。

本虚拟互动教学***的教室装置的应用范围十分广泛。不仅可以用于教育培训，还可以用于商业推广、文化娱乐、医疗等领域。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型中虚拟互动教学***的教室装置的立体示意图；

图2是图1所述教室装置的局部放大示意图。

以上各附图中，各附图标记分别是：

1、可封闭教室；

2、实心不透明三面墙体；

3、墙面镶嵌玻璃板的、由具有良好传音效果的材质构成的墙体：

4、平面桁架；

6、32台高位壁挂式动作捕捉摄像机；

7、平面桁架上的8台动作捕捉摄像机；

8、4台低位落地动作捕捉摄像机；

9、三面墙体上的绿色或蓝色装饰色。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的描述。

实例例一：虚拟互动教学***的教室装置。

本实施例提供的虚拟互动教学***的教室装置，其主体是一个标准面积为14m×14m的教室，其大小也可以根据需要有所变化。该教室有三面实心、不透明的坚固材质墙体2，其材料可以是木制、混凝土或其他不透明的坚固材质，饰以绿色或蓝色的油漆，另外一面墙体由具有良好传音效果的材质构成，墙面上镶嵌玻璃板。镶嵌玻璃板的墙面还应该具有让老师和/或设备操作者有良好视野的结构，使老师和/或设备操作者能够随时观察到教室中的学生或其他学习主体。

所有的墙面必须互相成九十度，并且和地面成九十度。

教室安装动作捕捉摄像机，或者其他信号采集设备，此即为虚拟互动教学***的教室前端设备，其具体布置为：教室里与天花板相邻处的墙体上方四周均匀布置32台高位壁挂式动作捕捉摄像机6，天花板下方设有平面桁架4，平面桁架上设置有8台均匀布置的动作捕捉摄像机7，教室里相邻地板的四个墙角处共设置有4台低位落地动作捕捉摄像机8。

运行这些摄像机的全部所需电缆和接头要被隐藏在房间地板下面，避免被看到。

教室1里只摆放能实现教学意图的设备，不摆放其余人眼所见的设备。

教室里所容纳的学生带有50个光学记录器。在玻璃板墙另一边，邻接一个面积为1.5米×1.5米的独立房间。该房间应保持通风良好的，用来摆放后台设备、两台放映机及电影摄影机。后台设备包括：基站式音频/视频混合控制器；声音和影像编辑台。

实施例二：虚拟互动教学***的教室装置的使用方法。

使用实施例一所描述的教室装置，结合视频材料和学生参与来创造出一个无空隙的“虚拟工作室”。在这个工作室里，学生们将进入一个虚拟的环境，该环境根据他们的语言课程需求度身定做。通过和视频材料的互动，学生将在选定的场景和情形里，得到一种“真实生活”感官体验。

学生走进房间，配备适当的附带装置，比如光学记录器，并随即被动作捕捉摄像机扫描。

在扫描后大约3-5分钟之内，***会进行对学生或其他主体对象进入仿真环境的编辑、同化和整合，并投射在绿色屏幕上。

此后，学生、老师及操作者就可以按照以下方法和模拟顺序指导，使用虚拟教学***的教室装置。具有交流、反映和互动等特点的模拟课程就开始了。具体步骤是：

1、学生或其他学习主体进入工作室并戴上大约50个光学记录器。

2、动作捕捉摄像机A，B和C将被激活并通过扫描光学记录器开始“捕捉”主体，形成虚拟的影像。所有的摄像机将被设定和同步成以360度视角来扫描主体。

3、所有的数据经“流动”(信号流处理)回到基站式音频/视频控制器。

4、与此同时，使用电影放映机，使选定的预录视频资料被投射到工作室的墙面上。

5、声音和影像编辑实时进行，使预录视频资料和“捕获的”主体结合起来。学生们的影像可以根据老师或学生的选择与偏好加以改变。

6、主体随后被嵌入(输入)预录的视频资料，并能够和场景里的任何要素进行即时互动。

7、预录的视频资料将经过专门的准备，以顾及到元素/角色/演员和学生之间的互动。例如，学生提出问题或做出一个评论，场景里的演员会应答，或者，如果场景里的演员提出问题，学生可以回答。

本实用新型所述的虚拟互动教学***的教室装置，不仅可以用于语言教学，还可以适用于各种商业，社团和/或娱乐环境中。另外，该装置不但可用于教学、影视等，也可以用于医学手术的模拟、用于交通事故现场的模拟等等。任何相同或相似的装置都将落入本实用新型专利的保护范围。

Claims

1.一种用于虚拟互动教学***的教室装置，其特征是：包括一个安装信号采集设备的可封闭教室(1)，该教室有三面实心、不透明的坚固材质墙体(2)，另外一面墙体(3)由具有良好传音效果的材质构成，墙面上镶嵌玻璃板；教室里与天花板相邻处的墙体上方四周均匀布置32台高位壁挂式动作捕捉摄像机(6)，天花板下方设有平面桁架(4)，平面桁架上设置有8台均匀布置的动作捕捉摄像机(7)，教室里相邻地板的四个墙角处设置有4台低位落地动作捕捉摄像机(8)；所述的教室(1)里所容纳的学生带有若干光学记录器；在玻璃板墙另一边，邻接一个独立的保持通风良好的、用来摆放后台设备的房间。

2.根据权利要求1所述的教室装置，其特征是：所述的教室(1)的面积为14m×14m。