專利名稱：一種用于虛擬互動教學系統的教室裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種虛擬投影互動系統的工作室裝置，特別是一種用于虛擬互動 教學系統的教室裝置。
背景技術：
隨著計算機技術的飛速發展，虛擬現實技術也逐漸成熟。虛擬現實技術起源于20 世紀60年代，并在90年代有實質性發展，它曾與多媒體教學、網絡教育被看作是教學領域 的三大創新技術。虛擬現實(Virtual Reality，簡稱VR)，是一種基于可計算信息的沉浸式交互環 境。具體地說，就是采用以計算機技術生成逼真的視、聽、觸覺一體化的特定范圍的虛擬環 境，用戶借助必要的設備以自然的方式與虛擬環境中的對象進行交互作用、相互影響，從而 產生親臨等同真實環境的感受和體驗。它與傳統的模擬技術完全不同，是將模擬環境、視景 系統和仿真系統合三為一，并利用頭戴式顯示器、數據手套等傳感裝置把操作者與計算機 生成的三維虛擬環境連結在一起。操作者通過傳感器裝置與虛擬環境交互作用，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境。虛擬現實的出現為人們提 供了一種全新的人機交互方式，使其獲得更真實的身臨其境的體驗。虛擬投影互動系統，也稱互動投影系統。該系統基于虛擬現實技術、計算機技術、 數據庫技術和網絡技術，其運作原理首先是通過捕捉設備，如感應器，對目標影像，如參與 者，進行捕捉拍攝，然后由影像分析系統分析，從而產生被捕捉物體的動作，該動作數據結 合實時影像互動系統，使參與者與屏幕之間產生緊密結合的互動效果。這類系統首先可以 用于教學，也可以用于各種商業、社團或娛樂環境中。廣州英獅數碼科技有限公司發明的 “聰明眼(Smart Eye)互動投影系統”就是這樣的一個虛擬投影互動系統。虛擬投影互動系統由一般由四個部分組成。第一部分信號采集部分，根據互動 需求進行捕捉拍攝，捕捉設備有紅外感應器、視頻攝錄機、熱力拍攝器等；第二部分信號 處理部分，該部分把實時采集的數據進行分析，所產生的數據與虛擬場景系統對接；第三部 分成像部分，利用投影機或其他顯像設備把影像呈現在特定的位置，顯像設備除了投影 機外，等離子顯示器、液晶顯示器、LED屏幕都可以作為互動影像的載體.第四部分輔助設 備，如傳輸線路，安裝構件，音響裝置等。目前的虛擬互動技術中的人機交互部分，擁有有多種與自然或虛擬世界的仿真模 擬技術。人機互動的反應延時在0. 05秒內。從虛擬技術產生以來，人們一直對該技術及相關的計算機技術、網絡技術、數據庫 技術的更新孜孜以求。而教室裝置，作為人機交互系統的主要物理載體和該系統的最終使 用環境，其天花板下安裝有系統的第一部分信號采集設備，有時也安裝有系統的第三部分 成像設備，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普通的教室裝置，或 者是用多媒體教室裝置，作為虛擬互動教學系統的教室裝置。教室里布置了一些不必要的 設備，或者布置了應該布置在系統其它部分的設備和裝置，或者沒有足夠布置應該布置的設備和裝置，破壞了虛擬場景的真實感，從而降低了虛擬互動教學系統的實際使用效果。 發明內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種用于虛擬互動教學系統的、真實感與 互動性更強的教室裝置。本實用新型的技術方案是一種虛擬互動教學系統的教室裝置包括一個安裝信 號采集設備的可封閉教室，該教室有三面實心、不透明的堅固材質墻體，飾以顏色適當的油 漆，另外一面墻體由具有良好傳音效果的材質構成，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臺高位壁掛式動作捕捉攝像機，天花板下方設有平面桁 架，平面桁架上設置有8臺均勻布置的動作捕捉攝像機，教室里相鄰地板的四個墻角處設 置有4臺低位落地動作捕捉攝像機；運行上述攝像機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里所容納的學生帶有若干光學記錄器；在玻璃板墻另一邊，鄰接一 個獨立的保持通風良好的、用來擺放后臺設備的房間。所述的教室裝置在其教室中只擺放能實現教學意圖的設備，不擺放其余人眼所見 的設備。所述的教室裝置的三面實心墻體的墻面漆為藍色或綠色。所述的教室裝置面積為HmX Hm。本實用新型的有益效果是本實用新型所提供的用于虛擬互動教學系統的教室裝 置，解決了傳統教室或多媒體教室由于設施布置不當，直接用于虛擬互動教學系統所造成 的場景錯亂、虛擬真實感較差的缺陷。該教室裝置布置簡單合理，沒有容易導致教室中學習 者產生混淆的多余設施，使得身在其中的參與學習者與虛擬世界之間有更加直接真實的互 動體驗，與場景中演員的互動更加真實自然。除了學生身上的光學記錄器，參與者與其他設 備之間沒有物理接觸，使得互動系統的各設備具有優秀的耐用性，日常維護也相當方便。使用動作捕捉技術，結合預先錄制及隨后工作過程中錄制的視頻材料和學生主體 參與來創造出一個無空隙的“虛擬工作室”。在這個工作室里，學生們將進入一個虛擬和 (或)仿真的環境，該環境根據他們的語言課程需求度身定做。通過和視頻材料的互動，學 生將在選定的場景和情形里，得到一種“真實生活”感官體驗。本虛擬互動教學系統的教室裝置的應用范圍十分廣泛。不僅可以用于教育培訓， 還可以用于商業推廣、文化娛樂、醫療等領域。
以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。


圖1是本實用新型中虛擬互動教學系統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，各附圖標記分別是1、可封閉教室；2、實心不透明三面墻體；3、墻面鑲嵌玻璃板的、由具有良好傳音效果的材質構成的墻體[0025]4、平面桁架；6、32臺高位壁掛式動作捕捉攝像機；7、平面桁架上的8臺動作捕捉攝像機；8、4臺低位落地動作捕捉攝像機；9、三面墻體上的綠色或藍色裝飾色。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步的描述。實例例一虛擬互動教學系統的教室裝置。本實施例提供的虛擬互動教學系統的教室裝置，其主體是一個標準面積為 14mX 14m的教室，其大小也可以根據需要有所變化。該教室有三面實心、不透明的堅固材質 墻體2，其材料可以是木制、混凝土或其他不透明的堅固材質，飾以綠色或藍色的油漆，另外 一面墻體由具有良好傳音效果的材質構成，墻面上鑲嵌玻璃板。鑲嵌玻璃板的墻面還應該 具有讓老師和/或設備操作者有良好視野的結構，使老師和/或設備操作者能夠隨時觀察 到教室中的學生或其他學習主體。所有的墻面必須互相成九十度，并且和地面成九十度。教室安裝動作捕捉攝像機，或者其他信號采集設備，此即為虛擬互動教學系統的 教室前端設備，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臺高位 壁掛式動作捕捉攝像機6，天花板下方設有平面桁架4，平面桁架上設置有8臺均勻布置的 動作捕捉攝像機7，教室里相鄰地板的四個墻角處共設置有4臺低位落地動作捕捉攝像機 8。運行這些攝像機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里只擺放能實現教學意圖的設備，不擺放其余人眼所見的設備。教室里所容納的學生帶有50個光學記錄器。在玻璃板墻另一邊，鄰接一個面積為 1.5米XI. 5米的獨立房間。該房間應保持通風良好的，用來擺放后臺設備、兩臺放映機及 電影攝影機。后臺設備包括基站式音頻/視頻混合控制器；聲音和影像編輯臺。實施例二虛擬互動教學系統的教室裝置的使用方法。使用實施例一所描述的教室裝置，結合視頻材料和學生參與來創造出一個無空隙 的“虛擬工作室”。在這個工作室里，學生們將進入一個虛擬的環境，該環境根據他們的語言 課程需求度身定做。通過和視頻材料的互動，學生將在選定的場景和情形里，得到一種“真 實生活”感官體驗。學生走進房間，配備適當的附帶裝置，比如光學記錄器，并隨即被動作捕捉攝像機 掃描。在掃描后大約3-5分鐘之內，系統會進行對學生或其他主體對象進入仿真環境的 編輯、同化和整合，并投射在綠色屏幕上。此后，學生、老師及操作者就可以按照以下方法和模擬順序指導，使用虛擬教學系 統的教室裝置。具有交流、反映和互動等特點的模擬課程就開始了。具體步驟是1、學生或其他學習主體進入工作室并戴上大約50個光學記錄器。2、動作捕捉攝像機A，B和C將被激活并通過掃描光學記錄器開始“捕捉”主體，形成虛擬的影像。所有的攝像機將被設定和同步成以360度視角來掃描主體。3、所有的數據經“流動”(信號流處理)回到基站式音頻/視頻控制器。4、與此同時，使用電影放映機，使選定的預錄視頻資料被投射到工作室的墻面上。5、聲音和影像編輯實時進行，使預錄視頻資料和“捕獲的”主體結合起來。學生們 的影像可以根據老師或學生的選擇與偏好加以改變。6、主體隨后被嵌入(輸入)預錄的視頻資料，并能夠和場景里的任何要素進行即 時互動。7、預錄的視頻資料將經過專門的準備，以顧及到元素/角色/演員和學生之間的 互動。例如，學生提出問題或做出一個評論，場景里的演員會應答，或者，如果場景里的演員 提出問題，學生可以回答。本實用新型所述的虛擬互動教學系統的教室裝置，不僅可以用于語言教學，還可 以適用于各種商業，社團和/或娛樂環境中。另外，該裝置不但可用于教學、影視等，也可以 用于醫學手術的模擬、用于交通事故現場的模擬等等。任何相同或相似的裝置都將落入本 實用新型專利的保護范圍。
權利要求1.一種用于虛擬互動教學系統的教室裝置，其特征是包括一個安裝信號采集設備的 可封閉教室(1)，該教室有三面實心、不透明的堅固材質墻體0)，另外一面墻體(3)由具有 良好傳音效果的材質構成，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臺高位壁掛式動作捕捉攝像機(6)，天花板下方設有平面桁架0)，平面桁架上設 置有8臺均勻布置的動作捕捉攝像機(7)，教室里相鄰地板的四個墻角處設置有4臺低位落 地動作捕捉攝像機(8)；所述的教室(1)里所容納的學生帶有若干光學記錄器；在玻璃板墻 另一邊，鄰接一個獨立的保持通風良好的、用來擺放后臺設備的房間。
2.根據權利要求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教學系統的教室裝置，包括一個安裝信號采集設備的可封閉教室(1)，該教室有三面實心、不透明的堅固材質墻體(2)，飾以綠色或藍色的油漆，另外一面墻體由具有良好傳音效果的材質構成，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臺高位壁掛式動作捕捉攝像機(6)，天花板下方設有平面桁架，平面桁架上設置有8臺均勻布置的動作捕捉攝像機(7)，教室里相鄰地板的四個墻角處設置有4臺低位落地動作捕捉攝像機(8)；所述的教室(1)里所容納的學生帶有若干光學記錄器。該教室裝置布置簡單合理，沒有容易導致教室學生產生混淆的多余設施，使其與虛擬世界之間有更加直接真實的互動體驗。
文檔編號G09B5/06GK201853377SQ20102021210
公開日2011年6月1日 申請日期2010年6月1日 優先權日2010年6月1日
發明者丁莉雯 申請人:丁莉雯