CN104464390A - 一种体感教育系统 - Google Patents

Abstract

本发明一种适用于一种体感教育系统，可适用于躯体感觉，类似触觉、压觉、本体感觉等的一种传感技术。涉及光学，电磁学等高端科技，并且可与3G技术，脑电波检测，物联网等技术结合。感测使用者肢体动作的物理参数，应用于力学感知教学，电磁学认知教学，转动感知教学。光学感测技术将此人体影像的肢体动作与游戏中的内容互动。惯性+光学联合感测技术可应用于模拟驾驶、碰撞试验和模拟试验操作。该系统运用了理论讲解与学员体验同时进行、以学员为主、教师为辅的培训模式，并将教育课程以情景体验的模式在课堂中展开，能够实现教师与学员、学员与学员之间的实时互动。提高高课堂效率，也会令教育多元化，丰富了教育的内容，使教育更有实践性的效果。

Description

一种体感教育系统

技术领域

本发明是涉及一种体感教育系统领域，具体地说是涉及一种体感教育系统。

背景技术

随着技术的进步，体感技术还可以用在商场的服装店，甚至用户可以在网上随意试穿自己喜欢的衣服。也许很快我们就可以像科幻电影中描绘的那样，只需在空中挥一挥手，就可以操作各种电子设备。

基于体感技术的手势识别，使人们可以很直接地使用肢体动作，与周边的装置或环境互动，而无需使用任何复杂的控制设备，便可让人们身临其境地与内容做互动。

到目前为止，研究小组已捕捉到了5个与频率变化相关的基本变量：速度、方向、接近性、物体大小和时间变化。通过在电脑前做出手势时捕获和测量这些变量，“声波”能完成页面的上下滚动、识别模拟鼠标的单击和双击以及其他持续动作，并可通过双手的前后移动实现物体在屏幕上的旋转等。因此，该系统能够支持用户只用手势操作俄罗斯方块游戏，还可在用户靠近电脑时令其苏醒，并在用户离开时使其进入睡眠状态。

可以想见，随着这些产品的完善及推广，计算设备在日常生活中的应用将在现有的基础上进一步扩大，并提高人们的生活品质。体感技术的完善和应用，相信会像iPad触摸电脑一样在未来对教育和学习产业产生巨大的影响。

目前体感技术还不够成熟，也没有很好地应用于教育方面，我们这项技术将解决这一应用领域的空白，将让上课更有趣，让学生能身临其境地感受一些在传统课堂不能体验的东西。一些危险性的实验，也可以应用体感技术，让学生真正体验到，这是现在还没有过的尝试。

发明内容

本发明的目的是克服了现有技术中的不足，提供了一种应用于教育的体感系统，该系统运用了理论讲解与学员体验同时进行、以学员为主、教师为辅的培训模式，并将教育课程以情景体验的模式在课堂中展开，能够实现教师与学员、学员与学员之间的实时互动。通过实践、即时感受和领悟，使学员充分体会实践到知识的形成过程，从而激发学员对学习的兴趣，提高和加强学员的学习效率和实践能力。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现：

本发明一种体感教育系统，包含如下模块：

1. 设置一个体感设备，并在体感设备的感应空间内定义一个虚拟纸张；

2. 识别操作者的输入状态，它包括以下步骤：

S11 ：操作者的手向虚拟纸张位置方向伸出表示下笔，接触虚拟纸张；

S12 ：操作者的手向虚拟纸张位置反方向收回表示抬笔，离开虚拟纸张；

3. 体感设备通过操作者的停顿判断单个字输入结束；

4. 计算机将操作者划出的轨迹与库存选择进行特征匹配；

5. 利用3D摄像头和手势识别软件的控制模块；

6. 利用手势识别的选择模块；

7. 提供身临其境的互动模块；

8. 实施资源共享的网络模块；

9. 控制模块、选择模块、互动模块、网络模块 共同结合使教育更实体化。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

它最大的益处就是提高了同学们的学习兴趣，当他们看到原本死板僵硬的投影，竟然可以跟随自己的指尖而动，可以跟随自己的身体画出优美的曲线，谁不想多看几眼呢？课堂的时间同学们会觉得没有那么难熬了。就老师而言，上课也不要这么费劲了，老师可以远距离的控制大屏幕，可以站在同学旁边远距离的控制幻灯片，画出任何所需要的图形，写出任意的文字，学生可以和老师互动，简单的把心中所想描绘出来。我相信，有了这样的体感化教育，它的最终效果会令人赞叹不已！提高课堂效率这是最为关键的，也会令教育多元化，丰富了教育的内容，使教育更有实践性的效果。

附图说明

图1是体感在教育各方面的应用及其相应技术流程图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

1、体感技术主要在于人们可以很直接地使用肢体动作，与周边的装置或环境互动，而无需使用任何复杂的控制设备，便可让人们身历其境地与内容做互动。如附图所示，依照体感方式与原理的不同，主要可分为三大类：惯性感测、光学感测以及惯性及光学联合感测。

2、所述惯性感测主要是以惯性传感器为主，例如用重力传感器，陀螺仪以及磁传感器等来感测使用者肢体动作的物理参数，分别为加速度、角速度以及磁场，再根据此些物理参数来求得使用者在空间中的各种动作。相应的，重力传感可以应用于力学感知教学，磁传感可以应用于电磁学认知教学，而陀螺仪可以应用于转动感知教学。

3、所述光学感测技术主要是通过光学传感器获取人体影像，再将此人体影像的肢体动作与游戏中的内容互动，主要是以2D平面为主，而内容也多属较为简易类型的互动游戏。它主要体现在人影3D捕捉，在教学中也可以有广泛应用，如新概念室内体育、便捷化课堂演示和趣味课堂体验。

4、所述惯性+光学联合感测技术主要是在手柄上放置一个重力传感器，用来侦测手部三轴向的加速度，以及一红外线传感器，用来感应在电视屏幕前方的红外线发射器讯号，主要可用来侦测手部在垂直及水平方向的位移，来操控一空间鼠标。这一技术主要体现在Wii手柄+三轴螺旋仪，此技术可以应用于模拟驾驶、碰撞试验和模拟试验操作。

本发明中涉及的未说明部份与现有技术相同或采用现有技术加以实现。

Claims (5)

1.一种体感教育系统，其特征是：基于体感技术的手势识别，使人们可以很直接地使用肢体动作，与周边的装置或环境互动，而无需使用任何复杂的控制设备，便可让人们身临其境地与内容做互动，依照体感方式与原理的不同，主要可分为三大类：惯性感测、光学感测以及惯性及光学联合感测。

2.根据权利要求1，惯性感测主要是以惯性传感器为主，例如用重力传感器，陀螺仪以及磁传感器等来感测使用者肢体动作的物理参数，分别为加速度、角速度以及磁场，再根据此些物理参数来求得使用者在空间中的各种动作。

3.根据权利要求1，光学感测技术主要是通过光学传感器获取人体影像，再将此人体影像的肢体动作与游戏中的内容互动。

4.根据权利要求1，惯性+光学联合感测技术主要是在手柄上放置一个重力传感器，用来侦测手部三轴向的加速度，以及一红外线传感器，用来感应在电视屏幕前方的红外线发射器讯号，主要可用来侦测手部在垂直及水平方向的位移，来操控一空间鼠标。

5.根据权利要求1，其操作方法是设置一个体感设备后，可在体感设备的感应空间内定义一个虚拟纸张；识别操作者的输入状态；体感设备通过操作者的停顿判断单个字输入结束；计算机将操作者划出的轨迹与库存选择进行特征匹配；利用3D摄像头和手势识别软件的控制模块；利用手势识别的选择模块；提供身临其境的互动模块；实施资源共享的网络模块；控制模块、选择模块、互动模块、网络模块 共同结合使教育更实体化。