CN102662472A - 基于肢体动作的学习方法及其云服务系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于肢体动作学习方法的云服务系统，这种云服务系统是由显示设备1、计算机2、体感传感器3、用户4、WIFI5、服务器6和云服务器7组成。计算机2通过WIFI5连接到云服务器7，获得各种更新、应用和升级。体感传感器3采集用户4的行为信息，经过简单的处理，传输到计算机2上，计算机2对用户4的形象进行动作分析，识别出主要关节特征，然后与显示设备1里面显示出来的形象进行绑定，使得用户4无论如何运动，虚拟形象也同样如何运动。用户4驱动虚拟形象运动之后，在虚拟场景里面完成一系列的任务，虚拟场景模拟了物理世界里的各种物理特征，并且将学习的知识点融入到情节之中，虚拟环境与学习内容通过互联网从云服务器7上获取得到。
Description
技术领域
本发明涉及一种交互方法及其服务系统，特别涉及基于肢体动作的学习方法及其云服务系统。
背景技术
通过互联网技术，终端是传感器与计算机，通过严肃游戏的方式为儿童提供一种通过肢体运动控制虚拟世界里的人物完成一个任务，在完成任务的过程中学习各种知识。儿童通过肢体动作控制虚拟环境中对应形象（人物、动物、创新形象等）的动作，虚拟环境中的形象在儿童肢体动作控制下触碰虚拟环境中的各种物体，通过对自然环境的模拟，给出符合自然规律的反映。儿童通过控制虚拟形象去处理一系列知识语义匹配选择，通过肢体触碰同语义的语义容器实现匹配选择任务。儿童在控制虚拟形象动作的同时学习相关知识，起到寓教于乐的作用。这种动态学习方法不仅有利于培养孩子的学习主动性与知识性，更有利于培养孩子的律动能力、身体协调能力、反应能力等，将大脑与小脑的开发有机的融合在一起。儿童在学习过程中不需要身体触碰任何控制器，仅依靠深度传感器与摄像头捕捉三维空间中的用户肢体动作，实现自然和谐的互动。
现在的教育已经不再是传统呆板的板写本抄、师讲生听了，各种现代化的教学工具，新颖的教学模式都在改进、提高了教育的质量。尤其是面对低年级学生和学龄前儿童，由于他们的抽象思维和逻辑思维能力还尚不完善，就更需要一种新颖的，形象化的，快乐和谐的教学模式和教学工具来辅助课堂教育，提高教学质量。
本发明能让儿童舞动身体，亲身参与到游戏之中，融入到游戏世界中，在游戏的过程中学习知识、开动脑筋、接受事物、增长记忆，起到了寓教于乐的作用。它在培养孩子的学习能力的了同时，也培养了孩子的律动能力、身体协调能力、反应能力等，将大脑与小脑的开发有机的融合在了一起。
基于上述研究，我们专门研究和设计了一种基于肢体动作的学习方法及其云服务系统。本发明的基于肢体动作的学习方法及其云服务系统能很好的解决了以上的这些问题。
发明内容
如图1和图2所示，本发明的目的在于提供了一种基于肢体动作学习方法的云服务系统，这种云服务系统是由显示设备1、计算机2、体感传感器3、用户4、WIFI5、服务器6和云服务器7组成。其中，计算机2能通过WIFI5连接到云服务器7上面，获得各种更新、应用和升级。体感传感器3采集用户4的行为信息，经过简单的处理，传输到计算机2上面，计算机2对用户4的形象进行动作分析，识别出主要关节特征，然后与显示设备1里面显示出来的形象进行绑定，使得用户4无论如何运动，虚拟形象也同样如何运动。用户4驱动虚拟形象运动之后，在虚拟场景里面完成一系列的任务，虚拟场景模拟了物理世界里的各种物理特征，并且将学习的知识点融入到情节之中，虚拟环境与学习内容通过互联网从云服务器7上获取得到。保证了软件不被盗版，并且将内容的推送实现定制服务。
计算机2发送/接受的数据通过WIFI5热点无线连接到服务器6上面（这个可根据实际情况在每个教室、每个年级、每个区域里面安装一个），然后服务器6连接到云服务器7，或者计算机2直接访问云服务器7，交换各种数据（例如课件、游戏等）。
本发明的目的还在于提供了一种基于肢体动作的学习方法，这种学习方法的硬件基础由3D体感摄影机，通过高清摄像机、红外摄像机和深度传感器对环境多元信息进行扫描，具有对环境及人物的行为即时动态捕捉、影像辨识、麦克风输入、语音辨识、社群互动等组成，这种基于肢体动作的学习方法包括如下步骤：
第一步：体感交互；
如图1和图2所示，所谓的体感交互就是用户4通过身体行为对计算机2进行控制，与其进行互动；
第二步：图形识别；
如图1和图2所示，摄像头捕获人的图像信息，对肢体的运动进行图像识别；
第三步：物理建模；
如图1和图2所示，提取运动关节点，形成行为运动模型，然后将运动模型与设计好的动画形象进行匹配；
第四步：运动引擎；
如图1和图2所示，通过动画的运动引擎控制动画的行为；
第五步：碰撞检测；
如图1和图2所示，动画形象触及泡泡时，通过物理建模，赋予泡泡各种属性，模拟真实世界里的效果，系统最后呈现给用户4的是人的行为直接控制显示出来的动画形象，在虚拟环境中触碰泡泡，实现具有真实感的体感交互过程。
本发明的目的还在于提供了一种基于肢体动作的双人律动的学习方法，这种学习方法的硬件基础由3D体感摄影机，通过高清摄像机、红外摄像机和深度传感器对环境多元信息进行扫描，具有对环境及人物的行为即时动态捕捉、影像辨识、麦克风输入、语音辨识、社群互动等组成，这种双人律动的学习方法包括如下步骤：
第一步：启动“双人律动”后的起始画面；
如图2和图3所示，两个动画小人坐在地上。右上角的红色阴影就是3D体感摄影机捕捉到的真人动作行为的投影；
第二步：系统默认以“大力士”的动作作为启动激活动作；
如图2和图4所示，当3D体感摄影机捕捉到用户做出了“大力士”的动作后，便启动激活小人；
第三步：进入游戏，小人会站起，游戏开始播放背景音乐，各色的泡泡从天而降；
如图2和图5所示，小人会根据用户的动作行为做出相同的动作，动作完全同步，其间没有丝毫延迟。
本发明的优点在于：
1.形式新颖，能很快吸引用户的注意力，并使用户投入进去。寓教于乐，用户在更形象、更生动、更快乐、更和谐的互动过程中，在一整套看似游戏的过程中，锻炼了儿童的律动能力、身体协调能力、手眼协调能力、反应能力等，也让儿童学习了知识，增长了见识。
2.灵活多变的使用形式，既可以整体代替一节传统教学课，也可以以此作为切入点从而带动儿童的学习积极性更有效的投入到下面的课程教授中去。
3.云服务提供强大的后台支持，云端提供多样的虚拟环境和海量的课程内容，满足各年龄段、各种课程的需求。各项功能和服务业会有升级服务支持，不断完善用户体验。云服务还保证了软件不被盗版，并且将内容的推送实现定制服务。
4.广泛的应用方式也使本发明不仅仅限于教育领域，根据虚拟环境和互动内容的不同组合及选择，还能广泛应用于互动游戏娱乐、科技展示、安全学习、广告游戏体验、迪厅互动、减肥活动、健身运动等领域。
附图说明
图1为本发明的云服务系统的结构示意图。
附图标记说明：1-显示设备；2-计算机；3-体感传感器；4-用户；5-WIFI；6-服务器；7-云服务器7。
图2为本发明的基于肢体动作学习方法的流程图。
图3为本发明的基于肢体动作学习方法中的启动“双人律动”后的状态图。
图4为本发明的基于肢体动作学习方法中的系统默认以“大力士”动作作为启动激活动作的状态图。
图5为本发明的基于肢体动作学习方法中的“小人会站起，各色泡泡从天而降” 的状态图。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本发明创造作进一步的详细说明。
实施例一
如图1和图2所示，本发明的目的在于提供了一种基于肢体动作学习方法的云服务系统，这种云服务系统是由显示设备1、计算机2、体感传感器3、用户4、WIFI5、服务器6和云服务器7组成。其中，计算机2能通过WIFI5连接到云服务器7上面，获得各种更新、应用和升级。体感传感器3采集用户4的行为信息，经过简单的处理，传输到计算机2上面，计算机2对用户4的形象进行动作分析，识别出主要关节特征，然后与显示设备1里面显示出来的形象进行绑定，使得用户4无论如何运动，虚拟形象也同样如何运动。用户4驱动虚拟形象运动之后，在虚拟场景里面完成一系列的任务，虚拟场景模拟了物理世界里的各种物理特征，并且将学习的知识点融入到情节之中，虚拟环境与学习内容通过互联网从云服务器7上获取得到。保证了软件不被盗版，并且将内容的推送实现定制服务。
计算机2发送/接受的数据通过WIFI5热点无线连接到服务器6上面（这个可根据实际情况在每个教室、每个年级、每个区域里面安装一个），然后服务器6连接到云服务器7，或者计算机2直接访问云服务器7，交换各种数据（例如课件、游戏等）。
实施例二
本发明的目的还在于提供了一种基于肢体动作的学习方法，这种学习方法的硬件基础由3D体感摄影机，通过高清摄像机、红外摄像机和深度传感器对环境多元信息进行扫描，具有对环境及人物的行为即时动态捕捉、影像辨识、麦克风输入、语音辨识、社群互动等组成，这种基于肢体动作的学习方法包括如下步骤：
第一步：体感交互；
如图1和图2所示，所谓的体感交互就是用户4通过身体行为对计算机2进行控制，与其进行互动；
第二步：图形识别；
如图1和图2所示，摄像头捕获人的图像信息，对肢体的运动进行图像识别；
第三步：物理建模；
如图1和图2所示，提取运动关节点，形成行为运动模型，然后将运动模型与设计好的动画形象进行匹配；
第四步：运动引擎；
如图1和图2所示，通过动画的运动引擎控制动画的行为；
第五步：碰撞检测；
如图1和图2所示，动画形象触及泡泡时，通过物理建模，赋予泡泡各种属性，模拟真实世界里的效果，系统最后呈现给用户4的是人的行为直接控制显示出来的动画形象，在虚拟环境中触碰泡泡，实现具有真实感的体感交互过程。
实施例三
本发明的目的还在于提供了一种基于肢体动作的双人律动的学习方法，这种学习方法的硬件基础由3D体感摄影机，通过高清摄像机、红外摄像机和深度传感器对环境多元信息进行扫描，具有对环境及人物的行为即时动态捕捉、影像辨识、麦克风输入、语音辨识、社群互动等组成，这种学习方法包括如下步骤：
第一步：启动“双人律动”后的起始画面；
如图2和图3所示，两个动画小人坐在地上。右上角的红色阴影就是3D体感摄影机捕捉到的真人动作行为的投影；
第二步：系统默认以“大力士”的动作作为启动激活动作；
如图2和图4所示，当3D体感摄影机捕捉到用户做出了“大力士”的动作后，便启动激活小人；
第三步：进入游戏，小人会站起，游戏开始播放背景音乐，各色的泡泡从天而降；
如图2和图5所示，小人会根据用户的动作行为做出相同的动作，动作完全同步，其间没有丝毫延迟。
Claims (10)
1.一种基于肢体动作学习方法的云服务系统，其特征在于：这种云服务系统是由显示设备(1)、计算机(2)、体感传感器(3)、用户(4)、WIFI(5)、服务器（6）和云服务器（7）组成。
2.根据权利要求1所述的一种基于肢体动作学习方法的云服务系统，其特征在于：计算机（2）能通过WIFI（5）连接到云服务器（7）上面，获得各种更新、应用和升级。
3.根据权利要求1所述的一种基于肢体动作学习方法的云服务系统，其特征在于：体感传感器（3）采集用户（4）的行为信息，经过简单的处理，传输到计算机（2）上面，计算机（2）对用户（4）的形象进行动作分析，识别出主要关节特征，然后与显示设备（1）里面显示出来的形象进行绑定。
4.根据权利要求1所述的一种基于肢体动作学习方法的云服务系统，其特征在于：虚拟环境与学习内容通过互联网从云服务器（7）上获取得到。
5. 根据权利要求1所述的一种基于肢体动作学习方法的云服务系统，其特征在于：计算机（2）发送/接受的数据通过WIFI（5）热点无线连接到服务器（6）上面，然后服务器（6）连接到云服务器（7）上面，或者计算机（2）直接访问云服务器（7），交换各种数据。
6.一种基于肢体动作的学习方法，其特征在于，这种学习方法包括以下步骤：
第一步：体感交互；
第二步：图形识别；
摄像头捕获人的图像信息，对肢体的运动进行图像识别；
第三步：物理建模；
提取运动关节点，形成行为运动模型，然后将运动模型与设计好的动画形象进行匹配；
第四步：运动引擎；
通过动画的运动引擎控制动画的行为；
第五步：碰撞检测。
7.根据权利要求6所述的一种基于肢体动作的学习方法，其特征在于：在第一步中，所谓的体感交互就是用户（4）通过身体行为对计算机（2）进行控制，与其进行互动。
8.根据权利要求6所述的一种基于肢体动作的学习方法，其特征在于：在第五步中，动画形象触及泡泡时，通过物理建模，赋予泡泡各种属性，模拟真实世界里的效果。
9.一种基于肢体动作的双人律动的学习方法，其特征在于，这种学习方法包括以下步骤：
第一步：启动“双人律动”后的起始画面；
第二步：系统默认以“大力士”的动作作为启动激活动作；
当3D体感摄影机捕捉到用户做出了“大力士”的动作后，便启动激活小人；
第三步：进入游戏，小人会站起，游戏开始播放背景音乐，各色的泡泡从天而降；
小人会根据用户（4）的动作行为做出相同的动作，动作完全同步，其间没有丝毫延迟。
10.根据权利要求9所述的一种基于肢体动作的双人律动的学习方法，其特征在于：在第一步中，两个动画小人坐在地上，右上角的红色阴影就是3D体感摄影机（3）捕捉到的真人动作行为的投影。
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