CN108269442A - 一种基于vr的教学系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于VR的教学系统及控制方法，首先获取各从VR设备端的开机状态，从而统计出缺席的学生人数，然后在准备期间，提前将教学视频数据传递给各个从VR设备端，系统读取主VR设备端播放视频的进度，传递给各个从VR设备端，以此来控制各个从VR设备端的视频显示进度；当对教师讲解有疑惑时，或者有事情需要向老师反映时，从VR设备端将发送反馈信息给主VR设备端，从而教师根据学生的反馈调节教学进程；使VR在基础教学中也能有很大的作用，同时解决VR教育在交互方面的缺陷，更好将VR与教育结合更完美，更加提高学生的学习兴趣和学习能力。

Description

一种基于VR的教学系统及控制方法

技术领域

本发明涉及一种基于VR的教学系统及控制方法，属于智能识别和智能调节技术领域。

背景技术

VR教育可以在很多领域，无论是哪个学科，哪个领域，只要是知识能用于可视化形式展示，尤其是现实生活中不能展示的，或者展示成本较高，或者效果不太好的，都可以用VR技术来展现，但是对于除前面所述的场景下，VR的应用就很差了，学生还需要摘掉VR设备，这对VR的使用是非常不全面的，同时也是一种资源的浪费；另外VR教育在对学生的视觉展示感很强，但对于教学过程中最重要的互动性却很差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于VR的教学系统及控制方法，使VR在基础教学中也能有很大的作用，同时解决VR教育在交互方面的缺陷，更好将VR与教育结合更完美，更加提高学生的学习兴趣和学习能力。

本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种基于VR的教学系统，包括主VR设备端和至少一个从VR设备端，其中，主VR设备端包括主存储模块、主处理模块、主显示模块、主状态模块、主无线传输模块、主控制模块和主统计模块，主存储模块、主统计模块、主显示模块、主状态模块分别与主处理模块相连接，同时，主统计模块、主显示模块、主状态模块、主无线传输模块分别与主控制模块相连接；主状态模块用于实时记录主VR设备端对各个从VR设备端的控制状态；各个从VR设备端分别均包括从分组模块、从反馈模块、从共享模块、从控制模块、从存储模块和从无线传输模块，从分组模块、从反馈模块、从共享模块、从控制模块分别与从存储模块相连接，同时，从分组模块、从反馈模块、从共享模块、从控制模块分别与从无线传输模块相连接，从分组模块用于实现各个从VR设备端之间的分组，从共享模块用于实现所在从VR设备端向其它从VR设备端或主VR设备端的数据共享；主VR设备端中的主控制模块通过主无线传输模块、经各个从VR设备端中的从无线传输模块，分别与各个从VR设备端中的从控制模块相通信。

与上述相对应，本发明还要解决的技术问题是提供一种基于VR的教学系统的控制方法，包括视频控制方法，如下步骤所示：

步骤A1. 所述主VR设备端采用二叉树传输准则，将目标视频数据发送至各个次VR设备端，待各个次VR设备端均接收到完整的目标视频数据后，各个次VR设备端分别向主VR设备端反馈接收成功标志位，进入步骤A2；

步骤A2. 各个从VR设备端分别向主VR设备端发送UDP数据包，向主VR设备端发送待启动播放请求，主VR设备端根据来自各个从VR设备端的UDP数据包，控制并实现主VR设备端与各个从VR设备端，针对目标视频数据的同步播放。

作为本发明的一种优选技术方案：基于从VR设备端向主VR设备端所发送数据的类型，包括教学模式、答题模式和特殊模式，其中，教学模式下，从VR设备端向主VR设备端发送包括目标视频内容反馈和目标视频播放速度反馈；答题模式下，从VR设备端向主VR设备端发送答题结果；特殊模式下，从VR设备端向主VR设备端发送除教学模式、答题模式以外的其它数据。

作为本发明的一种优选技术方案：所述答题模式与所述教学模式的优先级别相同，且答题模式与教学模式择一运行。

作为本发明的一种优选技术方案：所述从VR设备端向主VR设备端发送数据，包括从VR设备端标识、从VR设备端当前模式和所发送数据本体。

作为本发明的一种优选技术方案：还包括从VR设备端共享控制方法，若从VR设备端向主VR设备端或其他从VR设备端共享数据，则收到共享数据的设备端暂停其自己数据的应用，接收所共享数据，并进行应用。

作为本发明的一种优选技术方案：所述从VR设备端共享控制方法中，若共享数据的从VR设备端处于分组中，则接收共享数据的客户端，仅为主VR设备端或该分组中的从VR设备端。

作为本发明的一种优选技术方案：所述从VR设备端共享控制方法中，从VR设备端采用RTMP传输协议，向主VR设备端或其他从VR设备端共享数据。

本发明所述一种基于VR的教学系统及控制方法采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本发明所设计基于VR的教学系统及控制方法，首先获取各从VR设备端的开机状态，从而统计出缺席的学生人数，然后在准备期间，提前将教学视频数据传递给各个从VR设备端，系统读取主VR设备端播放视频的进度，传递给各个从VR设备端，以此来控制各个从VR设备端的视频显示进度；当对教师讲解有疑惑时，或者有事情需要向老师反映时，从VR设备端将发送反馈信息给主VR设备端，从而教师根据学生的反馈调节教学进程；使VR在基础教学中也能有很大的作用，同时解决VR教育在交互方面的缺陷，更好将VR与教育结合更完美，更加提高学生的学习兴趣和学习能力。

附图说明

图1是本发明所设计基于VR的教学系统的模块示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

如图1所示，本发明设计了一种基于VR的教学系统，实际应用中，包括主VR设备端和至少一个从VR设备端，其中，主VR设备端包括主存储模块、主处理模块、主显示模块、主状态模块、主无线传输模块、主控制模块和主统计模块，主存储模块、主统计模块、主显示模块、主状态模块分别与主处理模块相连接，同时，主统计模块、主显示模块、主状态模块、主无线传输模块分别与主控制模块相连接；主状态模块用于实时记录主VR设备端对各个从VR设备端的控制状态，保证每个学生的学习状态都被老师掌握着，后期也可以将每个学生的生理信息数据显示进来，更加安全；各个从VR设备端分别均包括从分组模块、从反馈模块、从共享模块、从控制模块、从存储模块和从无线传输模块，从分组模块、从反馈模块、从共享模块、从控制模块分别与从存储模块相连接，同时，从分组模块、从反馈模块、从共享模块、从控制模块分别与从无线传输模块相连接，从分组模块用于实现各个从VR设备端之间的分组，从共享模块用于实现所在从VR设备端向其它从VR设备端或主VR设备端的数据共享；主VR设备端中的主控制模块通过主无线传输模块、经各个从VR设备端中的从无线传输模块，分别与各个从VR设备端中的从控制模块相通信。

主存储模块，用于存储待播放的教学视频数据、从VR设备端的反馈信息、从VR设备端的控制进度等；从存储模块，用于存储主VR设备端传递来的教学视频数据，主VR设备端的播放进度，本组成员分享的直播视角等。

主处理模块，将根据优先级调度反馈信息的显示，并将反馈信息根据对应的模式存储起来，对于答题模式学生的答案，发送给统计模块，从而为学生制定个性化的练习计划，另外，主处理模块还将分析从VR设备端传来的控制进度，当出现控制进度与主VR设备端进度不一致时，控制主显示模块显示出该从VR设备端的标识和进度，从而让教师有更明显的判断。

从反馈模块，用于提高主VR设备端与从VR设备端之间交互性的模块，它将根据学生的选择，按照从VR设备端的标识+模式+内容的方式来传递给主VR设备，主VR设备将根据不同的优先级来调用处理模块进行处理。

从分组模块，从VR设备端的分组模块，是结合从VR设备端之间的标识信息，来自由组合的，为了避免不同组之间的干扰，组合后的从VR设备端，将只能接收到同组的从VR设备和主VR设备发送来的信息的功能。

从共享模块，用于从VR设备端被作为临时主VR设备端来分享自己视角的模块，当从VR设备端分享自己的视角给主VR设备端或者其他一个或多个从VR设备端的时候，收到分享的设备端将暂停教学视频的播放，同时接收从VR设备端分享的视频，由于这是实时传递，对时延的要求特别高，所以传输协议采用RTMP（Real Time Message Protocol）。

与上述相对应，本发明进一步设计了一种基于VR教学系统的控制方法，包括视频控制方法，具体实际应用中，首先，主VR设备端和各从VR设备端开机，然后从VR设备端匹配连接主VR设备端，主VR设备端统计连接成功的从VR设备端，并根据从VR设备端的名称来确定缺席的学生或者未正确连接的学生，教师采取相应措施后，全部从VR设备端均连上主VR设备端。然后，主VR设备端发送目标视频数据，即教学视频数据给各从VR设备端，待各VR设备端提前缓冲好待播放的教学视频，从而实现VR设备间的低时延协同播放，具体步骤如下：

步骤A1. 基于系统本身的特点，系统只有一个主VR设备端，但是却有很多个从VR设备端，如果主VR设备端同时向多个从VR设备端发送数据的话，会造成很大的延时，同时也是一种网络资源的浪费，因此，所述主VR设备端采用二叉树传输准则，将目标视频数据发送至各个次VR设备端，即主VR设备端随机选择两个从VR设备端进行传输，同时经过短暂的延时后，被主VR设备端传递过目标视频数据的两个从VR设备端，将按照同样的方法也各自随机选择两个从VR设备端进行目标视频数据的传输，以此类推，直至所有的从VR设备端均接受到完整的目标视频数据；待各个次VR设备端均接收到完整的目标视频数据后，各个次VR设备端分别向主VR设备端反馈接收成功标志位，进入步骤A2。

步骤A2. 由于主从VR设备端都只是播放已经存在的目标视频数据了，所以只需要同步视频播放的进度就可以了，因此，各个从VR设备端分别向主VR设备端发送UDP数据包，向主VR设备端发送待启动播放请求，显然，主VR设备端和从VR设备端的播放时间相差一个UDP的发送延时，若从VR设备端等待一个UDP延时，则可保证主VR设备端，从VR设备端协同播放，则主VR设备端据此，根据来自各个从VR设备端的UDP数据包，控制并实现主VR设备端与各个从VR设备端，针对目标视频数据的同步播放。

在实现主VR设备端与各从VR设备端之间同步视频播放的过程中，主VR设备端实时发送播放目标视频数据的进度信息给各个从VR设备端，从VR设备端根据接收到的进度信息来控制目标视频数据的播放进度；当从VR设备端觉得对已经播放过的教学内容有疑惑，需要再次倒过去观看时，则从VR设备端可以选择暂时不接受主VR设备端的控制进度，而自己控制播放的进程，同时向主VR设备端发送自己的播放进度，教师根据从VR设备端反馈回来的播放进度信息来调节自己的教学进度。

基于上述从VR设备端向主VR设备端所发送数据的类型，包括教学模式、答题模式和特殊模式，其中，教学模式下，从VR设备端向主VR设备端发送包括目标视频内容反馈和目标视频播放速度反馈，包括视频播放太快，也可能包括没听懂，需要再次讲解等；答题模式下，从VR设备端向主VR设备端发送答题结果；特殊模式下，从VR设备端向主VR设备端发送除教学模式、答题模式以外的其它数据,一般是学生不能继续完成学习任务的原因，或者出现眩晕感，严重影响视觉体验，或需要就诊，或者一些很敏感的隐私原因等。

其中，主VR设备端将根据不同的模式，分优先级处理不同模式下的反馈内容，很明显，特殊模式下的反馈内容处理优先级最高，教师将根据反馈内容，及时处理学生的反馈，并将学生的处理结果及过程备案存储；答题模式以及教学模式属于同一优先级，但两种模式之间不会同时发生，主设备端切换着两种模式，并将模式代码发送给从VR设备端，在答题模式下，系统将根据从VR设备端反馈内容，统计学生的做题结果和做题的准确率，并根据这些数据挖掘出各个学生的知识薄弱点，并针对此布置针对性的练习；在教学模式下，主VR设备端根据从VR设备端的反馈内容，实时调节教学视频的播放进度，从而达到最优的教学效果。

并且针对反馈信息的突发性和并发性，主VR设备端将向从VR设备端发送自己的端口占用情况，只有在端口未被占用的情况下，从VR设备端才能发送反馈信息，当端口被占用时，多个从VR设备端被阻塞，此时被阻塞的从VR设备端将进入队列，按照先进先出的原则，调度每一个从VR设备端。

所述答题模式与所述教学模式的优先级别相同，且答题模式与教学模式择一运行；并且所述从VR设备端向主VR设备端发送数据，包括从VR设备端标识、从VR设备端当前模式和所发送数据本体。其中，从VR设备端标识也就是每个学生的名称，主VR设备端可以据此分辨出发送反馈信息的学生，从而达到个性化的交互性，同时，主VR设备端也可以单独给任意一个或多个从VR设备端发送回复信息。

除此之外，还包括从VR设备端共享控制方法，若从VR设备端采用RTMP（Real TimeMessage Protocol）传输协议，向主VR设备端或其他从VR设备端共享数据，则收到共享数据的设备端暂停其自己数据的应用，接收所共享数据，并进行应用；并且在数据共享过程中，若共享数据的从VR设备端处于分组中，则接收共享数据的客户端，仅为主VR设备端或该分组中的从VR设备端。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (8)

1.一种基于VR的教学系统，其特征在于：包括主VR设备端和至少一个从VR设备端，其中，主VR设备端包括主存储模块、主处理模块、主显示模块、主状态模块、主无线传输模块、主控制模块和主统计模块，主存储模块、主统计模块、主显示模块、主状态模块分别与主处理模块相连接，同时，主统计模块、主显示模块、主状态模块、主无线传输模块分别与主控制模块相连接；主状态模块用于实时记录主VR设备端对各个从VR设备端的控制状态；各个从VR设备端分别均包括从分组模块、从反馈模块、从共享模块、从控制模块、从存储模块和从无线传输模块，从分组模块、从反馈模块、从共享模块、从控制模块分别与从存储模块相连接，同时，从分组模块、从反馈模块、从共享模块、从控制模块分别与从无线传输模块相连接，从分组模块用于实现各个从VR设备端之间的分组，从共享模块用于实现所在从VR设备端向其它从VR设备端或主VR设备端的数据共享；主VR设备端中的主控制模块通过主无线传输模块、经各个从VR设备端中的从无线传输模块，分别与各个从VR设备端中的从控制模块相通信。

2.一种基于权利要求1所述VR的教学系统的控制方法，其特征在于，包括视频控制方法，如下步骤所示：

步骤A1. 所述主VR设备端采用二叉树传输准则，将目标视频数据发送至各个次VR设备端，待各个次VR设备端均接收到完整的目标视频数据后，各个次VR设备端分别向主VR设备端反馈接收成功标志位，进入步骤A2；

步骤A2. 各个从VR设备端分别向主VR设备端发送UDP数据包，向主VR设备端发送待启动播放请求，主VR设备端根据来自各个从VR设备端的UDP数据包，控制并实现主VR设备端与各个从VR设备端，针对目标视频数据的同步播放。

3.根据权利要求2所述一种基于VR的教学系统的控制方法，其特征在于：基于从VR设备端向主VR设备端所发送数据的类型，包括教学模式、答题模式和特殊模式，其中，教学模式下，从VR设备端向主VR设备端发送包括目标视频内容反馈和目标视频播放速度反馈；答题模式下，从VR设备端向主VR设备端发送答题结果；特殊模式下，从VR设备端向主VR设备端发送除教学模式、答题模式以外的其它数据。

4.根据权利要求3所述一种基于VR的教学系统的控制方法，其特征在于：所述答题模式与所述教学模式的优先级别相同，且答题模式与教学模式择一运行。

5.根据权利要求3或4所述一种基于VR的教学系统的控制方法，其特征在于：所述从VR设备端向主VR设备端发送数据，包括从VR设备端标识、从VR设备端当前模式和所发送数据本体。

6.根据权利要求2所述一种基于VR的教学系统的控制方法，其特征在于，还包括从VR设备端共享控制方法，若从VR设备端向主VR设备端或其他从VR设备端共享数据，则收到共享数据的设备端暂停其自己数据的应用，接收所共享数据，并进行应用。

7.根据权利要求6所述一种基于VR的教学系统的控制方法，其特征在于，所述从VR设备端共享控制方法中，若共享数据的从VR设备端处于分组中，则接收共享数据的客户端，仅为主VR设备端或该分组中的从VR设备端。

8.根据权利要求6或7所述一种基于VR的教学系统的控制方法，其特征在于：所述从VR设备端共享控制方法中，从VR设备端采用RTMP传输协议，向主VR设备端或其他从VR设备端共享数据。