CN107240317A - 一种利用ar实现远程教育的方法及设备 - Google Patents

Abstract

一种利用AR实现远程教育的方法及设备，本发明将AR眼镜通过无线通信模块与远程终端控制系统远程信号连接，使得老师在AR眼镜上看到的图像能够实时传送给位于教学现场之外的远程终端控制系统，让学生即使在家也能够身临其境般地看到老师看到的教学内容，相比于现有的远程教育方式更具有真实性，使学生能够更有学习时的代入感，更能提高注意力；并且让老师能够在AR眼镜上与学生进行动态的互动，让老师能够很容易地将重点标示出来给学生看而不需在真实的教学内容上进行涂涂画画，操作简单、不影响观感，而且能清楚地发现学生所指出的问题所在，并有针对性地对该位置进行释疑，大大提高了教学的效果。

Description

一种利用AR实现远程教育的方法及设备

技术领域

本发明涉及远程教育领域，尤其是指一种利用AR实现远程教育的方法及设备。

背景技术

远程教育是指使用电视及互联网等传播媒体的教学模式，它突破了时空的界线，有别于传统的在校住宿的教学模式。使用这种教学模式的学生，通常是业余进修者。由于不需要到特定地点上课，因此可以随时随地上课。学生亦可以透过电视广播、互联网、辅导专线、课研社、面授（函授）等多种不同管道互助学习。是现代信息技术应用于教育后产生的新概念，即运用网络技术与环境开展的教育。招生对象不受年龄和先前学历限制，为广大已步入社会的群众提供了学历提升的机会。

虽然现今远程教育已经得到了一定程度的应用，但是始终存在一个问题：老师与学生难以进行高效、便捷的互动，老师与学生的思路难以达成统一，因此影响了教学的进度。

增强现实技术（AR技术）是利用计算机生成一种逼真的视、听、力、触和动等感觉的虚拟环境，通过各种传感设备使用户“沉浸”到该环境中，实现用户和环境直接进行自然交互。它是一种全新的人机交互技术，利用这样一种技术，可以模拟真实的现场景观 ，它是以交互性和构想为基本特征的计算机高级人机界面。增强现实技术，不仅展现了真实世界的信息,而且将虚拟的信息同时显示出来，两种信息相互补充、叠加。如果能将AR技术应用到远程教育领域，则将有可能彻底改变现有的远程教育模式，但是至今远程教育领域依然鲜有AR技术的身影。

中国发明专利一种基于AR技术和地理信息技术的埋地管线巡检方法及装置（申请公布号：CN106791620A），公开了其包括AR眼镜和安装在AR眼镜上的摄像头、数据处理融合终端；所述数据处理融合终端包括摄像头接口、GPS定位模块、网络通信模块、微处理模块、视频接口，所述摄像头接口、GPS定位模块、网络通信模块、视频接口分别与微处理模块连接；所述摄像头与摄像头接口连接，所述AR眼镜与视频接口连接。将该发明应用到远程教育，也仅能让学生通过云端数据自行调取相应的知识点学习，而无法让教师在画面上与学生进行动态的互动。

发明内容

本发明提供一种利用AR实现远程教育的方法及设备，其主要目的在于克服现有远程教育中，老师与学生难以进行高效、便捷的互动，老师与学生的思路难以达成统一的缺陷。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种利用AR实现远程教育的方法，包括以下步骤：

1)正在教学现场进行教学的老师戴上AR眼镜，AR眼镜上的摄像头根据老师的视角实时采集当前的教学内容实景，并将该教学内容实景实时传输到CPU模块；

2)所述CPU模块通过视频接口将该教学内容实景传输到所述AR眼镜上进行实时的投影显示；同时，该CPU模块还将该教学内容实景的数据通过无线通信模块传输到远程终端控制系统上实时显示；

3)老师对AR眼镜投影出来的教学内容实景中需要重点注意的位置进行标记，该老师标记的数据再实时传输至所述CPU模块中，与CPU模块中的教学内容实景进行叠加；

4)CPU模块将叠加有所述老师标记的教学内容实景数据通过无线通信模块传输到所述远程终端控制系统上实时显示；

5)学生对显示在远程终端控制系统上的教学内容实景需要老师释疑的位置进行标记，该学生标记的数据再通过无线通信模块实时传输到所述CPU模块，与CPU模块中的教学内容实景、老师标记进行叠加；

6)CPU模块通过所述视频接口将叠加有所述老师标记、学生标记的教学内容实景传输到所述AR眼镜上进行实时的投影显示；

7)步骤1～6进行的同时，老师通过AR眼镜上的蓝牙耳机与位于远程终端控制系统处的学生进行实时对话。

进一步的，步骤3中，老师进行标记的方法为：老师通过操作与所述CPU模块信号控制连接的驱动装置使所述AR眼镜中的系统光标移动至要标记的位置进行标记。

进一步的，所述驱动装置可以为外置的触摸板、手柄、鼠标中的一种。

进一步的，所述远程终端控制系统为PC、手机、平板电脑中的一种。

一种利用AR实现远程教育的设备，包括供老师佩戴的AR眼镜、装设于该AR眼镜上的摄像头、CPU模块、无线通信模块、摄像头接口、视频接口、供学生使用的远程终端控制系统以及蓝牙耳机，所述CPU模块、无线通信模块、视频接口、摄像头接口集成在一控制盒内并装设于所述AR眼镜上；

所述CPU模块通过所述无线通信模块与所述远程终端控制系统无线信号连接；

所述摄像头通过所述摄像头接口与所述CPU模块连接，所述AR眼镜通过所述视频接口与所述CPU模块连接；

所述蓝牙耳机可翻转地套设在所述AR眼镜的镜架上。

进一步的，所述远程终端控制系统为PC、手机、平板电脑中的一种。

进一步的，所述蓝牙耳机通过一支架连接有一可套设在所述镜架上的套筒，并且该蓝牙耳机可下翻至插设在耳朵内。

进一步的，所述镜架上开设有与所述套筒内周侧相适配的环形凹槽，所述套筒可翻转地套设在所述环形凹槽上。

和现有技术相比，本发明产生的有益效果在于:

本发明将AR眼镜通过无线通信模块与远程终端控制系统远程信号连接，使得老师在AR眼镜上看到的图像能够实时传送给位于教学现场之外的远程终端控制系统，让学生即使在家能够身临其境般地看到老师看到的教学内容，相比于现有的远程教育方式更具有真实性，使学生能够更有学习时的代入感，更能提高注意力；此外，由于AR眼镜的图像叠加功能，使得老师可在AR眼镜投影出来的教学内容实景中进行标记，并将该老师标记与教学内容实景叠加的图像实时发送给远程终端控制系统，学生则可在远程终端控制系统上的教学内容实景中进行标记，并将该学生标记实时发送给CPU模块叠加，最终使得老师与学生能够同步地看到教学内容实景、老师标记、学生标记三者叠加的图像，从而让老师能够在AR眼镜上与学生进行动态的互动，让老师能够很容易地将重点标示出来给学生看而不需在真实的教学内容上进行涂涂画画，操作简单、不影响观感，而且能清楚地发现学生所指出的问题所在，并有针对性地对该位置进行释疑，大大提高了教学的效果；同时，学生与老师之间还能像面对面一般地进行提问和回答，学生可以直接在远程终端控制系统上以文字、图形的形式作答，老师则能直接看到该学生的答案并对该答案正确与否进行解答、修正，一切都发生在同一时刻，没有滞后性，让双方都能及时地得到反馈，有助于知识连贯性地传输给学生，相比于现有的远程教育能大大提高学生的学习热情。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明中所述AR眼镜上的模块连接框图。

图3为本发明的数据信号传输框图。

图4为本发明的应用框图。

具体实施方式

下面参照附图说明本发明的具体实施方式。

参照图1、图2、图3和图4。一种利用AR实现远程教育的设备，包括供老师佩戴的AR眼镜1、装设于该AR眼镜1上的摄像头2、CPU模块3、无线通信模块4、摄像头接口51、视频接口52、供学生使用的远程终端控制系统7，其中，CPU模块3、无线通信模块4、视频接口52、摄像头接口51集成在一控制盒8内并装设于AR眼镜1上；

CPU模块3通过无线通信模块4与远程终端控制系统7无线信号连接；

摄像头2通过摄像头接口51与CPU模块3连接，AR眼镜1通过视频接口52与CPU模块3连接。

具体的，参照图1、图2、图3和图4。

AR眼镜1具有镜片11和镜架12，该摄像头2可以采用双目深度摄像头，该双目深度摄像头嵌设在镜架12的中间位置，双目深度摄像头是使用立体视觉的原理（stereo，MVS）来估计深度，其利用视差原理来求取深度的，投射一个图案，然后进行比较，其能起到增强现实的作用。

无线通信模块4可以采用WiFi、2G、3G、4G等无线通信模式。

远程终端控制系统7可以为PC、手机、平板电脑、另外一个AR眼镜中的一种。远程终端控制系统7中也设有无线通信模块，并能与AR眼镜1上的无线通信模块4达成信号对接。

用于集成CPU模块3、无线通信模块4、视频接口52、摄像头接口51的控制盒8可以装设在镜架12的侧边上或者镜架12的中间位置与摄像头2邻接。

另外，参照图1、图2、图3和图4。还包括一蓝牙耳机9，蓝牙耳机9可翻转地套设在AR眼镜1的镜架12上，具体应用时，也可设置一对蓝牙耳机9，并且分别可翻转地套设在镜架12的左右两侧；该蓝牙耳机与老师的手机蓝牙对接，其具有接听电话的功能，使得老师能通过蓝牙耳机与学生通话，而不需另外再取出手机，释放了老师的双手，让他能够边通话边用手教学。

参照图1、图2、图3和图4。具体的，蓝牙耳机9通过一支架91连接有一可套设在镜架12上的套筒92，并且该蓝牙耳机9可下翻至插设在耳朵内；镜架12上开设有与套筒92内周侧相适配的环形凹槽13，套筒92可翻转地套设在所述环形凹槽13上。该环形凹槽13既能起到限制套筒92横移的作用，而且可以避免套筒92绕设在镜架12上时形成凸起而影响戴AR眼镜时的舒适感。其使用方法为：

①、当用户要使用蓝牙耳机时，向下掰动该支架91，使其上的蓝牙耳机9插到用户的耳朵上；由于支架91是根据人体进行设计，因此蓝牙耳机下翻时刚好能够插设到耳朵内，不需要用户再行调整，操作方便，并且其结构稳定，即使进行剧烈运动也不会被轻易震落。

②、当用户使用完蓝牙耳机后，向上掰动该支架91，使蓝牙耳机离开耳朵移动至其它不与用户头部直接接触的位置，避免给用户以不适的体验。

参照图1、图2、图3和图4。一种利用AR实现远程教育的方法，包括以下步骤：

步骤一

正在教学现场进行教学的老师戴上AR眼镜1，AR眼镜1上的摄像头2根据老师的视角实时采集当前的教学内容实景，并将该教学内容实景实时传输到CPU模块3。

步骤二

CPU模块3通过视频接口52将该教学内容实景传输到AR眼镜1上进行实时的投影显示；同时，该CPU模块3还将该教学内容实景的数据通过无线通信模块4传输到远程终端控制系统7上实时显示。

步骤三

老师对AR眼镜1投影出来的教学内容实景中需要重点注意的位置进行标记，该老师标记的数据再实时传输至CPU模块3中，与CPU模块中的教学内容实景进行叠加。

其中，老师进行标记的方法为：老师通过操作与CPU模块3信号控制连接的驱动装置6使AR眼镜1中的系统光标移动至要标记的位置进行标记。该驱动装置6可以为外置的触摸板、手柄、鼠标中的一种，此外，也可设置该驱动装置为指环或手环，既美观、便于携带，而且操作更加方便。

中国发明专利公开了一种光标控制方法与基于该方法的AR眼镜与智能指环（申请公布号：CN 106354253 A），该智能指环包括红外发射模块，可以发射出红外信号；蓝牙发射模块，发射蓝牙控制信号；触摸控制模块，通过不同的触摸方式，蓝牙发射模块发射出不同蓝牙控制信号以及控制红外发射模块发射红外信号。若本发明的驱动装置6设为指环，可采用该发明中智能指环的结构进行设计。

步骤四

CPU模块3将叠加有老师标记的教学内容实景数据通过无线通信模块4传输到远程终端控制系统7上实时显示。

远程终端控制系统7可以为PC、手机、平板电脑、另外一个AR眼镜中的一种。并且，远程终端控制系统7并不局限于个数只有一个，也可为复数个，且分布在各个不同的地区，即提供现场教学的老师只需要一个，远程学习的学生却可以有多个，从而让老师不仅能完成一对一教学，还能完成一对多教学，让老师能够对处于同一学习水平的学生进行统一教学，提高教学效率。

步骤五

学生对显示在远程终端控制系统7上的教学内容实景需要老师释疑的位置进行标记，该学生标记的数据再通过无线通信模块4实时传输到所述CPU模块3，与CPU模块3中的教学内容实景、老师标记进行叠加。

其中，学生进行标记的方法为：学生通过PC、手机、平板电脑或另外一个AR眼镜自带的功能组件在屏幕上显示的教学内容实景上相应的位置做涂抹、画圈等标记。为了进一步更加便利地让每个普通人均能无碍地进行使用，还可在AR眼镜1的系统中与远程终端控制系统7中分别安装相同的软件（如APP等），双方均打开APP便可便捷地进行互动，该APP可利用现有的APP软件，也可找专业的APP开发机构进行设计开发，此处不再赘述。

此外，学生还可以在远程终端控制系统7上通过无线通信模块4将老师布置的已答完的作业题、试卷发送至CPU模块3中的存储器内供老师调取查看；老师调取后，作业题、试卷便可直接在AR眼镜上进行投影显示，从而当即进行批改、释疑；之后该作业题、试卷数据同步传输至CPU模块3中与教学内容实景进行叠加，再传输到远程终端控制系统7上显示，学生便可在屏幕上显示的作业题、试卷上相应的位置做订正或做标记让老师释疑，与教学内容实景显示的内容相比对。

步骤六

CPU模块3通过视频接口52将叠加有老师标记、学生标记的教学内容实景传输到AR眼镜上进行实时的投影显示。

若远程终端控制系统7的个数为复数个，则位于不同远程终端控制系统7处的学生可采用不同颜色的学生标记予以区分。

步骤七

步骤一～六进行的同时，老师通过AR眼镜1上的蓝牙耳机9与位于远程终端控制系统7处的学生进行实时对话。

本发明将AR眼镜通过无线通信模块与远程终端控制系统远程信号连接，使得老师在AR眼镜上看到的图像能够实时传送给位于教学现场之外的远程终端控制系统，让学生即使在家能够身临其境般地看到老师看到的教学内容，相比于现有的远程教育方式更具有真实性，使学生能够更有学习时的代入感，更能提高注意力；此外，由于AR眼镜的图像叠加功能，使得老师可在AR眼镜投影出来的教学内容实景中进行标记，并将该老师标记与教学内容实景叠加的图像实时发送给远程终端控制系统，学生则可在远程终端控制系统上的教学内容实景中进行标记，并将该学生标记实时发送给CPU模块叠加，最终使得老师与学生能够同步地看到教学内容实景、老师标记、学生标记三者叠加的图像，从而让老师能够在AR眼镜上与学生进行动态的互动，让老师能够很容易地将重点标示出来给学生看而不需在真实的教学内容上进行涂涂画画，操作简单、不影响观感，而且能清楚地发现学生所指出的问题所在，并有针对性地对该位置进行释疑，大大提高了教学的效果；同时，学生与老师之间还能像面对面一般地进行提问和回答，学生可以直接在远程终端控制系统上以文字、图形的形式作答，老师则能直接看到该学生的答案并对该答案正确与否进行解答、修正，一切都发生在同一时刻，没有滞后性，让双方都能及时地得到反馈，有助于知识连贯性地传输给学生，相比于现有的远程教育能大大提高学生的学习热情。

上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (8)

1.一种利用AR实现远程教育的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1) 正在教学现场进行教学的老师戴上AR眼镜，AR眼镜上的摄像头根据老师的视角实时采集当前的教学内容实景，并将该教学内容实景实时传输到CPU模块；

2)所述CPU模块通过视频接口将该教学内容实景传输到所述AR眼镜上进行实时的投影显示；同时，该CPU模块还将该教学内容实景的数据通过无线通信模块传输到远程终端控制系统上实时显示；

3) 老师对AR眼镜投影出来的教学内容实景中需要重点注意的位置进行标记，该老师标记的数据再实时传输至所述CPU模块中，与CPU模块中的教学内容实景进行叠加；

4) CPU模块将叠加有所述老师标记的教学内容实景数据通过无线通信模块传输到所述远程终端控制系统上实时显示；

5) 学生对显示在远程终端控制系统上的教学内容实景需要老师释疑的位置进行标记，该学生标记的数据再通过无线通信模块实时传输到所述CPU模块，与CPU模块中的教学内容实景、老师标记进行叠加；

6) CPU模块通过所述视频接口将叠加有所述老师标记、学生标记的教学内容实景传输到所述AR眼镜上进行实时的投影显示；

7) 步骤1～6进行的同时，老师通过AR眼镜上的蓝牙耳机与位于远程终端控制系统处的学生进行实时对话。

2.如权利要求1所述一种利用AR实现远程教育的方法，其特征在于：步骤3中，老师进行标记的方法为：老师通过操作与所述CPU模块信号控制连接的驱动装置使所述AR眼镜中的系统光标移动至要标记的位置进行标记。

3.如权利要求2所述一种利用AR实现远程教育的方法，其特征在于：所述驱动装置可以为外置的触摸板、手柄、鼠标中的一种。

4.如权利要求1所述一种利用AR实现远程教育的方法，其特征在于：所述远程终端控制系统为PC、手机、平板电脑中的一种。

5.一种利用AR实现远程教育的设备，其特征在于：包括供老师佩戴的AR眼镜、装设于该AR眼镜上的摄像头、CPU模块、无线通信模块、摄像头接口、视频接口、供学生使用的远程终端控制系统以及蓝牙耳机，所述CPU模块、无线通信模块、视频接口、摄像头接口集成在一控制盒内并装设于所述AR眼镜上；

所述CPU模块通过所述无线通信模块与所述远程终端控制系统无线信号连接；

所述摄像头通过所述摄像头接口与所述CPU模块连接，所述AR眼镜通过所述视频接口与所述CPU模块连接；

所述蓝牙耳机可翻转地套设在所述AR眼镜的镜架上。

6.如权利要求5所述一种利用AR实现远程教育的设备，其特征在于：所述远程终端控制系统为PC、手机、平板电脑中的一种。

7.如权利要求5所述一种利用AR实现远程教育的设备，其特征在于：所述蓝牙耳机通过一支架连接有一可套设在所述镜架上的套筒，并且该蓝牙耳机可下翻至插设在耳朵内。

8.如权利要求7所述一种利用AR实现远程教育的设备，其特征在于：所述镜架上开设有与所述套筒内周侧相适配的环形凹槽，所述套筒可翻转地套设在所述环形凹槽上。