CN108900817A - 一种基于vr的教育实时监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于VR的教育实时监测系统，包括场景采集装置，场景采集装置通过信息推送装置传送至后台存储器，监控人员通过VR设备观看场景采集装置采集到的影像与对应声音，场景采集装置生成全景式图像(CBF)与声音(Vioce)，采集内容传送至摄像头端存储器(LS)和管理端后台，管理摄像头端存储器(LS)内存储内容，监测合成的虚拟现实影像(VR)；本发明实施中，降低教育监考中盲区的存在，直线无杆电缸上移，驱动侧摆杆末端的摄像头下移，底部的摄像头上移，此前的视野范围Range2大于调整之后的视野范围Range1，此过程缩小监控视野，反向操作即可增加视野，提高存储的稳定性，即使网络不稳定也能保证监考人员查看教室考场状态。
Description
技术领域
本发明涉及教育设备领域，具体涉及一种基于VR的教育实时监测系统。
背景技术
虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，它利用计算机生成一种模拟环境，是一种多源信息融合的、交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真使用户沉浸到该环境中。
在教学的监考过程中，监考老师无法实时监控每个考生的行为，传统的监控摄像头使用单个广角摄像头，存在大量的观察死角，对于部分考生的作弊行为已经存在漏过的可能性。
在专利号为CN206195968U的专利说明书中公开了“考试现场实时监考综合管理系统，其特征在于，包括考试现场管理系统1)和现场监考系统(2)，所述考试现场管理系统(1)与现场监考系统⑵通过传输网络C3)通讯连接；所述考试现场管理系统1)包括数据库模块(11)、显示模块12)、存储模块I3)和数据处理模块(14):所述数据库模块11)，用于输入并存储考试信息生成考试任务，并通过传输网络(3)向监考员现场管理系统(22)发送考试任务；所述显示模块12)，用于通过传输网络(3)实时接收现场监考系统⑵传送的现场监考信息并进行显示；所述存储模块(13)，用于存储现场监考系统⑵传送的现场监考信息；所述数据处理模块(14)，用于对历史考试信息进行统计与分析，生产统计报表；所述现场监考系统⑵包括现场监控终端(21)和监考员现场管理系统(2)，所述现场监控终端(21)为便携可移动式视频采集装置，用于对考试现场进行实时视频数据采集，并通过传输网络⑶实时传送给考试现场管理系统(1)；所述监考员现场管理系统22)，用于接收并显示考试现场管理系统1)下发的考试任务、以及用于录入并向考试现场管理系统1)上传考试现场补充说明信息；所述传输网络⑶包括无线网络接入点和流媒体服务器；所述考试信息包括考试名称、考试时间、考试人数、考生信息、考试地点、考试场次以及与考试场次一一对应绑定的现场监考终端(21)编号；所述现场监考信息包括签到信息、对考试现场实时采集的视频数据和考试现场补充说明信息”。但是该方案的监控信息只是单独的2D视频，依旧存在大量的盲区。
现有技术中，也没有基于VR技术的监考教学系统。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述问题，提供一种基于VR的教育实时监测系统，降低教育监考中盲区的存在，而且提高存储的稳定性，即使网络不稳定也能保证监考人员查看教室考场状态。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现：
一种基于VR的教育实时监测设备，包括场景采集装置，场景采集装置通过信息推送装置传送至后台存储器，监控人员通过VR设备观看场景采集装置采集到的影像与对应声音，场景采集装置通过信息推送装置传送至后台存储器，监控人员通过VR设备观看场景采集装置采集到的影像与对应声音，信息推送装置可以采用即时通讯网络；
所述场景采集装置包括超声波位置定位仪，教室天花板中部设置有图像采集器，所述图像采集器包括壳体，壳体内部设置有纵向的直线无杆电缸，直线无杆电缸的活动滑块固定有升降框，升降框侧壁铰接有侧摆杆，侧摆杆活动贯穿嵌设于壳体侧壁的转球，侧摆杆末端固定有摄像头，升降框底部连接有菱形活动框的顶部，菱形活动框两侧铰接有伸缩杆，菱形活动框底部通过连接杆固定有摄像头，直线无杆电缸上移，升降框受驱动上移，驱动侧摆杆末端的摄像头下移，由于菱形活动框的反向驱动作用，底部的摄像头上移，此前的视野范围Range2大于调整之后的视野范围Range1，此过程缩小监控视野，反向操作即可增加视野。
进一步地，所述超声波位置定位仪分布于教室四角。
一种基于VR的教育实时监测方法，包括以下步骤，
步骤S1：摄像头内部的镜头将图形通过快门投射入图形传感器之后，经过A/D传感器和数字信号处理器转化单摄像头可读取图像数字信号SP，单摄像头可读取图像数字信号SF经过合成处理器转化为全景式图像CBF，麦克风录制教室内的声音Vioce；
步骤S2：连续全景式图像CBF形成的全景式图像流CBFS与声音Vioce存储入摄像头端存储器LS，并通过即时通讯网络传送至管理端后台；
步骤S3：管理端后台并接受到确认传送成功回复之后删除摄像头端存储器LS中对应的全景式图像流CBFS以及声音Vioce，若传送不成功则继续保存该部分数据；
步骤S4：监控人员通过VR设备观看全景式图像流CBFS和对应声音Vioce合成的虚拟现实影像VR。
进一步地，所述步骤S中，
若全景式图像CBF未覆盖教室全景，则控制升降框下移，侧向的摄像头上移，底部的摄像头上移，提高景采集装置的摄录范围。
进一步地，所述步骤S3中，
若摄像头端存储器LS中存储空间不足，则将全景式图像流CBFS中连续的n幅全景式图像CBF进行对比，在T时间段内关键位置点的整体位移幅度小于整体画面对角长度L的q％情况下，仅保留关键帧KCBF以及对应的声音Vioce，并将其合成为关键全景式图像流KCBFS。
进一步地，所述步骤S3中，
若摄像头端存储器LS中存储空间不足，将其中存储时间前x％的全景式图像流CBFS均匀间隔删除y％的帧，结合对应的声音Vioce，形成压缩全景式图像流RCBFS。
进一步地，循环如下步骤，
将压缩全景式图像流RCBFS中的前x％均匀间隔删除y％的帧，结合对应的声音Vioce，形成复压缩全景式图像流nRCBFS。
进一步地，步骤S3中，
若摄像头端存储器LS中存储空间不足，将全景式图像CBF中图形与超声波位置定位仪进行位置匹配，通过超声波位置定位仪判断教室内静止点，将全景式图像CBF中静止点对应位置的图形删除，形成运动全景式图像MCBF，与对应声音Vioce合称为运动全景式图像流MCBFS。
进一步地，超声波位置定位仪进行定位时，
首先判断教室内的个体Person，
之后间隔时间s测量个体Person的位移变化量pL，
最后，当s/pL小于设定值时，则判定间隔时间s内，个体Person处于静止状态。
本发明的收益效果是：
1、降低教育监考中盲区的存在，直线无杆电缸上移，升降框受驱动上移，驱动侧摆杆末端的摄像头下移，由于菱形活动框的反向驱动作用，底部的摄像头上移，此前的视野范围Range2大于调整之后的视野范围Range1，此过程缩小监控视野，反向操作即可增加视野。
2、提高存储的稳定性，即使网络不稳定也能保证监考人员查看教室考场状态，步骤S1-S4，将摄像头采集到的图形以及麦克风收集的声音转化为虚拟现实影像VR，供监考人员查看，比传统的视频监考，视角更大，沉浸感更强，VR设备可以使用VR头盔。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所述基于VR的教育实时监测设备连接示意图
图2为本发明所述图像采集器的视角示意图；
图3为本发明所述图像采集器扩大视角之后的示意图；
图4为本发明所述图像采集器的结构示意图；
图5为本发明所述基于VR的教育实时监测方法的示意图；
图6为本发明所述复压缩全景式图像流nRCBFS生成的示意图；
图7为本发明所述个体Person静止判断的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-7所示，本发明为一种基于VR的教育实时监测设备，包括场景采集装置1，场景采集装置1通过信息推送装置2传送至后台存储器3，监控人员通过VR设备4观看场景采集装置1采集到的影像与对应声音，场景采集装置1通过信息推送装置2传送至后台存储器3，监控人员通过VR设备4观看场景采集装置1采集到的影像与对应声音，信息推送装置2可以采用即时通讯网络；
场景采集装置1包括超声波位置定位仪11，教室天花板中部设置有图像采集器12，图像采集器12包括壳体121，壳体121内部设置有纵向的直线无杆电缸122，直线无杆电缸122的活动滑块固定有升降框123，升降框123侧壁铰接有侧摆杆124，侧摆杆124活动贯穿嵌设于壳体121侧壁的转球125，侧摆杆124末端固定有摄像头126，升降框123底部连接有菱形活动框127的顶部，菱形活动框127两侧铰接有伸缩杆128，菱形活动框127底部通过连接杆129固定有摄像头126，直线无杆电缸122上移，升降框123受驱动上移，驱动侧摆杆124末端的摄像头126下移，由于菱形活动框127的反向驱动作用，底部的摄像头126上移，此前的视野范围Range2大于调整之后的视野范围Range1，此过程缩小监控视野，反向操作即可增加视野。
本实施方式的一个优选项为，超声波位置定位仪11分布于教室四角。
一种基于VR的教育实时监测方法，包括以下步骤，
步骤S1：摄像头126内部的镜头将图形通过快门投射入图形传感器之后，经过A/D传感器和数字信号处理器转化单摄像头可读取图像数字信号SP，单摄像头可读取图像数字信号SF经过合成处理器转化为全景式图像CBF，麦克风录制教室内的声音Vioce；
步骤S2：连续全景式图像CBF形成的全景式图像流CBFS与声音Vioce存储入摄像头端存储器LS，并通过即时通讯网络传送至管理端后台；
步骤S3：管理端后台并接受到确认传送成功回复之后删除摄像头端存储器LS中对应的全景式图像流CBFS以及声音Vioce，若传送不成功则继续保存该部分数据；
步骤S4：监控人员通过VR设备4观看全景式图像流CBFS和对应声音Vioce合成的虚拟现实影像VR。
本实施方式的一个优选项为，步骤S1中，
若全景式图像CBF未覆盖教室全景，则控制升降框123下移，侧向的摄像头126上移，底部的摄像头126上移，提高景采集装置1的摄录范围。
本实施方式的一个优选项为，步骤S3中，
若摄像头端存储器LS中存储空间不足，则将全景式图像流CBFS中连续的n幅全景式图像CBF进行对比，在T时间段内关键位置点的整体位移幅度小于整体画面对角长度L的q％情况下，仅保留关键帧KCBF以及对应的声音Vioce，并将其合成为关键全景式图像流KCBFS。
本实施方式的一个优选项为，步骤S3中，
若摄像头端存储器LS中存储空间不足，将其中存储时间前x％的全景式图像流CBFS均匀间隔删除y％的帧，结合对应的声音Vioce，形成压缩全景式图像流RCBFS。
本实施方式的一个优选项为，循环如下步骤，
将压缩全景式图像流RCBFS中的前x％均匀间隔删除y％的帧，结合对应的声音Vioce，形成复压缩全景式图像流nRCBFS。
本实施方式的一个优选项为，步骤S3中，
若摄像头端存储器LS中存储空间不足，将全景式图像CBF中图形与超声波位置定位仪11进行位置匹配，通过超声波位置定位仪11判断教室内静止点，将全景式图像CBF中静止点对应位置的图形删除，形成运动全景式图像MCBF，与对应声音Vioce合称为运动全景式图像流MCBFS。
本实施方式的一个优选项为，超声波位置定位仪11进行定位时，
首先判断教室内的个体Person，
之后间隔时间s测量个体Person的位移变化量pL，
最后，当s/pL小于设定值时，则判定间隔时间s内，个体Person处于静止状态。
本实施例的一个具体应用为：
如图1所示，场景采集装置1通过信息推送装置2传送至后台存储器3，监控人员通过VR设备4观看场景采集装置1采集到的影像与对应声音，信息推送装置2可以采用即时通讯网络。
如图3所述，直线无杆电缸122上移，升降框123受驱动上移，驱动侧摆杆124末端的摄像头126下移，由于菱形活动框127的反向驱动作用，底部的摄像头126上移，此前的视野范围Range2大于调整之后的视野范围Range1，此过程缩小监控视野，反向操作即可增加视野。
如图4所示，经过步骤S1-S4，将摄像头126采集到的图形以及麦克风收集的声音转化为虚拟现实影像VR，供监考人员查看，比传统的视频监考，视角更大，沉浸感更强，VR设备4可以使用VR头盔。
如图6所示，将压缩全景式图像流RCBFS中的前x％均匀间隔删除y％的帧，结合对应的声音Vioce，形成复压缩全景式图像流nRCBFS，此过程中，通过将不重要的信息删除的方法，降低存储量，起到压缩的作用，不仅节约存储空间，同时再以后传输过程中降低带宽占用。
监考过程中，保持几乎静止状态下的目标不具有监测的价值，因此将静止不动的全景式图像CBF删除，降低存储量，起到压缩的作用，不仅节约存储空间，同时再以后传输过程中降低带宽占用。
可以通过对比相邻全景式图像CBF，判断个体Person是否是静止状态，同时也可以根据超声波位置定位仪11进行目标动态定位进行判断，如图7所示，首先判断教室内的个体Person，之后间隔时间s测量个体Person的位移变化量pL，最后，当s/pL小于设定值时，则判定间隔时间s内，个体Person处于静止状态。
上述操作中，相比较传统方式，基于VR技术，降低教育监考中盲区的存在，而且提高存储的稳定性，即使网络不稳定也能保证监考人员查看教室考场状态。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料过着特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (9)
1.一种基于VR的教育实时监测设备，其特征在于：包括场景采集装置(1)，场景采集装置(1)通过信息推送装置(2)传送至后台存储器(3)，监控人员通过VR设备(4)观看场景采集装置(1)采集到的影像与对应声音；
所述场景采集装置(1)包括超声波位置定位仪(11)，教室天花板中部设置有图像采集器(12)，所述图像采集器(12)包括壳体(121)，壳体(121)内部设置有纵向的直线无杆电缸(122)，直线无杆电缸(122)的活动滑块固定有升降框(123)，升降框(123)侧壁铰接有侧摆杆(124)，侧摆杆(124)活动贯穿嵌设于壳体(121)侧壁的转球(125)，侧摆杆(124)末端固定有摄像头(126)，升降框(123)底部连接有菱形活动框(127)的顶部，菱形活动框(127)两侧铰接有伸缩杆(128)，菱形活动框(127)底部通过连接杆(129)固定有摄像头(126)。
2.根据权利要求1所述的一种基于VR的教育实时监测设备，其特征在于：所述超声波位置定位仪(11)分布于教室四角。
3.根据权利要求1所述的一种基于VR的教育实时监测方法，其特征在于：包括以下步骤，
步骤S1：摄像头(126)内部的镜头将图形通过快门投射入图形传感器之后，经过A/D传感器和数字信号处理器转化单摄像头可读取图像数字信号(SP)，单摄像头可读取图像数字信号(SF)经过合成处理器转化为全景式图像(CBF)，麦克风录制教室内的声音(Vioce)；
步骤S2：连续全景式图像(CBF)形成的全景式图像流(CBFS)与声音(Vioce)存储入摄像头端存储器(LS)，并通过即时通讯网络传送至管理端后台；
步骤S3：管理端后台并接受到确认传送成功回复之后删除摄像头端存储器(LS)中对应的全景式图像流(CBFS)以及声音(Vioce)，若传送不成功则继续保存该部分数据；
步骤S4：监控人员通过VR设备(4)观看全景式图像流(CBFS)和对应声音(Vioce)合成的虚拟现实影像(VR)。
4.根据权利要求3所述的一种基于VR的教育实时监测方法，其特征在于：所述步骤S1中，
若全景式图像(CBF)未覆盖教室全景，则控制升降框(123)下移，侧向的摄像头(126)上移，底部的摄像头(126)上移，提高景采集装置(1)的摄录范围。
5.根据权利要求3所述的一种基于VR的教育实时监测方法，其特征在于：所述步骤S3中，
若摄像头端存储器(LS)中存储空间不足，则将全景式图像流(CBFS)中连续的n幅全景式图像(CBF)进行对比，在T时间段内关键位置点的整体位移幅度小于整体画面对角长度(L)的q％情况下，仅保留关键帧(KCBF)以及对应的声音(Vioce)，并将其合成为关键全景式图像流(KCBFS)。
6.根据权利要求3所述的一种基于VR的教育实时监测方法，其特征在于：所述步骤S3中，
若摄像头端存储器(LS)中存储空间不足，将其中存储时间前x％的全景式图像流(CBFS)均匀间隔删除y％的帧，结合对应的声音(Vioce)，形成压缩全景式图像流(RCBFS)。
7.根据权利要求6所述的一种基于VR的教育实时监测方法，其特征在于：循环如下步骤，
将压缩全景式图像流(RCBFS)中的前x％均匀间隔删除y％的帧，结合对应的声音(Vioce)，形成复压缩全景式图像流(nRCBFS)。
8.根据权利要求3所述的一种基于VR的教育实时监测方法，其特征在于：步骤S3中，
若摄像头端存储器(LS)中存储空间不足，将全景式图像(CBF)中图形与超声波位置定位仪(11)进行位置匹配，通过超声波位置定位仪(11)判断教室内静止点，将全景式图像(CBF)中静止点对应位置的图形删除，形成运动全景式图像(MCBF)，与对应声音(Vioce)合称为运动全景式图像流(MCBFS)。
9.根据权利要求8所述的一种基于VR的教育实时监测方法，其特征在于：超声波位置定位仪(11)进行定位时，
首先判断教室内的个体(Person)，
之后间隔时间s测量个体(Person)的位移变化量pL，
最后，当s/pL小于设定值时，则判定间隔时间s内，个体(Person)处于静止状态。
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