CN108958945A - 一种基于云计算环境下的ar教学资源处理方法及系统 - Google Patents

一种基于云计算环境下的ar教学资源处理方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于云计算环境下的AR教学资源处理方法，包括：AR云存储管理模块采用分布式数据存储技术构建AR资源库以存储AR资源；AR云服务负载均衡模块根据AR用户的访问需求，并采用负载均衡技术为AR用户分配服务资源；AR云应用自动部署模块将AR服务器的环境进行抽象处理，并采用自动部署技术部署AR服务器；AR增强现实三维构建模块提取AR云存储管理模块内存储的AR资源，并根据AR资源构建三维场景。本发明还公开了一种基于云计算环境下的AR教学资源系统。采用本发明，可将分布式数据存储技术、负载均衡技术、自动部署技术及AR增强现实应用到教学领域中，真正做到把AR/VR技术融入到教育中去。

Description

一种基于云计算环境下的AR教学资源处理方法及系统
技术领域
本发明涉及教育教学技术领域，尤其涉及一种基于云计算环境下的AR教学资源处理方法及基于云计算环境下的AR教学资源系统。
背景技术
AR：增强现实技术(Augmented Reality，简称AR)，是一种实时地计算摄影机影像的位置及角度并加上相应图像、视频、3D模型的技术。
GPU：图像处理器(Graphics Processing Unit，简称GPU)，又称显示核心、视觉处理器、显示芯片，是一种专门在个人电脑、工作站、游戏机和一些移动设备(如平板电脑、智能手机等)上图像运算工作的微处理器。
虚拟化：是指通过虚拟化技术将一台计算机虚拟为多台逻辑计算机。在一台计算机上同时运行多个逻辑计算机，每个逻辑计算机可运行不同的操作系统，并且应用程序都可以在相互独立的空间内运行而互不影响，从而显著提高计算机的工作效率。
近几年来，随着信息化的不断进步，三维虚拟现实/增强现实(AR/VR)技术及其应用得到了迅速的发展。当前的AR/VR技术是在屏幕上把虚拟世界套在现实世界上，并进行互动，让人置身于虚拟与现实结合的空间，使人们能够更加直观地获得信息、分析处理现实当中遇到的问题。AR技术在教育认知、图形仿真、虚拟通讯、娱乐、模拟训练、人工智能、CAD等许多领域带来了革命性的变化。
AR/VR当前在中国处于起步阶段，但市场前景却相当广阔，发展潜力巨大。由于其技术的先进性和施教的有效性，在教育教学领域得到越来越多的应用。目前，我国在AR/VR应用于教学方面刚起步，大多数为独立终端系统，少量的为小型教室系统，VR/AR教学资源非常匮乏，不具备能支持区域性VR/AR教学应用和规模化VR/AR资源管理的有效互联网云服务平台。
一套完整的AR/VR系统(增强现实系统)是由一组紧密联合、实时工作的硬件部件与相关的软件系统协同实现的，常用的有以下这三种形式：
Monitor-based：如图1所示，摄像机摄取的真实世界图像输入到计算机中，与计算机图形系统产生的虚拟景象合成，并输出到屏幕显示器。用户从屏幕上看到最终的增强场景图片。该方案虽然简单，但不能带给用户多少沉浸感。
光学透视式：如图2所示，头盔式显示器(Head-mounted displays，简称HMD)被广泛应用于虚拟现实系统中，用以增强用户的视觉沉浸感。增强现实技术的研究者们也采用了类似的显示技术，这就是在AR中广泛应用的穿透式HMD。根据具体实现原理又划分为两大类，分别是基于光学原理的穿透式HMD(Optical See-through HMD)和基于视频合成技术的穿透式HMD(Video See-through HMD)。光学透视式增强现实系统具有简单、分辨率高、没有视觉偏差等优点，但它同时也存在着定位精度要求高、延迟匹配难、视野相对较窄和价格高等不足。
视频透视式：如图3所示，视频透视式增强现实系统采用的基于视频合成技术的穿透式HMD(Video See-through HMD)。在教育行业领域中，AR/VR的应用广泛出现在所谓的计算机辅助教学系统中，这种教学系统就是所谓的多媒体展示，它是将声音、视频或图片等多种信息载体整合再教育环境中，以组合的方式呈现给学生。这种技术倾向于单一的视觉或听觉展示，在与学生互动教学方面几乎缺失，更多的是以开放AR显示产品为主，更是出现了“重设备、轻资源”，“重表层、轻核心”，缺乏教学最核心的资源库建设。
因此，虽然AR/VR技术从诞生开始就因为极大程度地方便了人们的学习和工作而带有浓重的教育色彩，但是迄今为止，该技术还没有完全应用到日常的教育领域中去，主要有以下几点：
(1)大多数AR/VR的教学应用都是处于展示产品阶段，没有教学资源库；
(2)产品同质化严重，质量不高缺乏实质性内容；
(3)图形成像对底层存储资源要求高，重资源；计算能力低下；
(4)如何达到实时性和提高渲染效果是目前AR/VR研究中的热点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种基于云计算环境下的AR教学资源处理方法及系统，可将分布式数据存储技术、负载均衡技术、自动部署技术及AR增强现实应用到教学领域中。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于云计算环境下的AR教学资源处理方法，包括：AR云存储管理模块采用分布式数据存储技术构建AR资源库以存储AR资源；AR云服务负载均衡模块根据AR用户的访问需求，并采用负载均衡技术为AR用户分配服务资源；AR云应用自动部署模块将AR服务器的环境进行抽象处理，并采用自动部署技术部署AR服务器；AR增强现实三维构建模块提取AR云存储管理模块内存储的AR资源，并根据AR资源构建三维场景。
作为上述方案的改进，所述AR云存储管理模块采用分布式数据存储技术构建AR资源库以存储AR资源的方法包括：所述AR云存储管理模块将所有服务器上的存储介质组合成存储集群；将存储集群划分为多个存储节点；将AR资源分别存储至存储节点；实时检测存储节点的状态，当存储节点出现故障时，将出现故障的存储节点上的AR资源迁移到正常的存储节点上。
作为上述方案的改进，所述AR云服务负载均衡模块根据AR用户的访问需求并采用负载均衡技术为AR用户分配服务资源的方法包括：所述AR云服务负载均衡模块获取AR用户向网站发起访问需求；根据访问需求动态调整服务资源的数量；AR用户通过服务资源直接访问存储集群。
作为上述方案的改进，所述AR云应用自动部署模块将AR服务器的环境进行抽象处理并采用自动部署技术部署AR服务器的方法包括：所述AR云应用自动部署模块将AR服务器的环境进行抽象处理，所述AR服务器的环境包括软件环境、依赖库环境及网络环境；采用预设的配置语法管理抽象处理后的AR服务器的环境；对AR服务器进行初始化处理。
作为上述方案的改进，所述AR增强现实三维构建模块提取AR云存储管理模块内存储的AR资源并根据AR资源构建三维场景的方法包括：所述AR增强现实三维构建模块提取AR云存储管理模块内存储的AR资源；根据AR资源构建三维场景；将三维场景通过终端载体进行显示。
相应地，本发明还提供了一种基于云计算环境下的AR教学资源系统，包括：AR云存储管理模块，采用分布式数据存储技术构建AR资源库以存储AR资源；AR云服务负载均衡模块，用于根据AR用户的访问需求，并采用负载均衡技术为AR用户分配服务资源；AR云应用自动部署模块，用于将AR服务器的环境进行抽象处理，并采用自动部署技术部署AR服务器；AR增强现实三维构建模块，用于提取AR云存储管理模块内存储的AR资源，并根据AR资源构建三维场景。
作为上述方案的改进，所述AR云存储管理模块包括：集群单元，用于将所有服务器上的存储介质组合成存储集群；节点单元，用于将存储集群划分为多个存储节点；存储单元，用于将AR资源分别存储至存储节点；检测单元，用于实时检测存储节点的状态，当存储节点出现故障时，将出现故障的存储节点上的AR资源迁移到正常的存储节点上。
作为上述方案的改进，所述AR云服务负载均衡模块包括：获取单元，用于获取AR用户向网站发起访问需求；调整单元，用于根据访问需求动态调整服务资源的数量；访问单元，用于通过服务资源直接访问存储集群。
作为上述方案的改进，所述AR云应用自动部署模块包括：抽象单元，用于将AR服务器的环境进行抽象处理，所述AR服务器的环境包括软件环境、依赖库环境及网络环境；管理单元，用于采用预设的配置语法管理抽象处理后的AR服务器的环境；初始化单元，用于对AR服务器进行初始化处理。
作为上述方案的改进，所述AR增强现实三维构建模块包括：提取单元，用于提取AR云存储管理模块内存储的AR资源；构建单元，用于根据AR资源构建三维场景；显示单元，用于将三维场景通过终端载体进行显示。
实施本发明，具有如下有益效果：
本发明将分布式数据存储技术、负载均衡技术、自动部署技术及AR增强现实应用到教学领域中，具有以下有益效果：
(1)建设AR教学资源库系统并应用到相应的教学环境中去，可丰富的AR教学资源库和教学服务体系，促进AR技术在基础教育、学前教育教学中的落地及应用推广；
(2)基于云环境下建设AR教学资源库系统，结合云计算虚拟化的相关功能提供符合图形成像对底层资源的要求，利用虚拟化的优势提高整体平台的计算能力，为达到实时性和提高渲染效果提供底层资源支撑，真正做到把AR/VR技术融入到教育中去。
(3)采用AR教学资源的海量云存储管理技术，提高了服务的可用性、数据可靠性及增强了用户数据的安全性；
(4)采用AR云服务负载均衡技术，让用户直接访问存储，有效缓解服务器侧压力，保证AR访问稳定流畅；
(5)采用AR云应用自动部署技术，部署过程可以全自动完成，无需人工干预，使得平台的自动化程度更高且扩展性更大；
(6)采用AR增强现实三维构建技术，把计算机带入到用户的真实世界中，通过听、看、摸、闻虚拟信息，来增强对现实世界的感知，实现了从“人去适应机器”到技术“以人为本”的转变。
附图说明
图1是现有的Monitor-based增强现实系统的原理图；
图2是现有的光学透视式增强现实系统的原理图；
图3是现有的视频透视式增强现实系统的原理图；
图4是本发明基于云计算环境下的AR教学资源处理方法的流程图；
图5是本发明中分布式数据存储技术的原理图；
图6是本发明中负载均衡技术的原理图；
图7是本发明中自动部署技术的原理图；
图8是本发明中构建三维场景的原理图；
图9是本发明基于云计算环境下的AR教学资源系统的结构示意图；
图10是图9中AR云存储管理模块的结构示意图；
图11是图9中AR云服务负载均衡模块的结构示意图；
图12是图9中AR云应用自动部署模块的结构示意图；
图13是图9中AR增强现实三维构建模块的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。仅此声明，本发明在文中出现或即将出现的上、下、左、右、前、后、内、外等方位用词，仅以本发明的附图为基准，其并不是对本发明的具体限定。
本发明在已有的在云计算、大数据及AR/VR教学方面的基础技术和相关产品等成果的基础上，开发基于云计算环境模式下的AR智慧教学资源控制方法及系统，建立面向区域的(市、区教育系统)、支持多级分布的(市、区、学校)AR教学云服务系统，提供包括AR资源管理(素材、课件、课程等)、AR教学管理和AR学习管理等系统。通过向区域的基础教育、学前教育校内及课外用户群体，提供区域级(教育局)及企业级(学校)AR智慧教学平台产品、丰富的AR教学资源库和教学服务体系，促进AR技术在基础教育、学前教育教学中的落地及应用推广，结合云计算虚拟化的相关功能提供符合图形成像对底层资源的要求，利用虚拟化的优势提高整体平台的计算能力，为达到实时性和提高渲染效果提供底层资源支撑，真正做到把AR/VR技术融入到教育中去。
本发明的建设，是将AR资源环境建立在云计算环境上，将底层环境的各种实体资源如：CPU、网络、内存、存储等进行虚拟化，为本发明提供高计算、高存储、高可靠、高灵活性的性能支持，为AR教学的落地提供相应的保障。
其中，底层是由云计算环境及分布式数据存储技术作为支撑，将相应的教育内容及教学资源库搭建在该环境之上，用户可以通过平板电脑、AR终端等B/S架构或是C/S架构，访问AR教学资源库获取相应的信息；对于资源的访问可通过底层云环境下的负载均衡实现分流，以满足用户大并发的访问需求，结合自动部署技术，实现当底层资源不足时自动补充新的资源，实现底层资源的线性扩容，而海量的AR资源存储可依靠分布式数据存储技术进行实现，保证在AR图像、视频和动画等文件日益增多的情况下数据存储的需求。
整个架构中，各种教学的课件和资源是平台的核心内容，也是对教育手段的巨大革新，而云计算技术则为AR这种新技术的落地提供保障，提供高可靠、高性能、自动化的服务平台，服务于教学。
如图4所示，本发明基于云计算环境下的AR教学资源处理方法包括：
S1，AR云存储管理模块采用分布式数据存储技术构建AR资源库以存储AR资源。
具体地，所述AR云存储管理模块采用分布式数据存储技术构建AR资源库以存储AR资源的方法包括：
S11，所述AR云存储管理模块将所有服务器上的存储介质组合成存储集群；
S12，将存储集群划分为多个存储节点；
S13，将AR资源分别存储至存储节点；
S14，实时检测存储节点的状态，当存储节点出现故障时，将出现故障的存储节点上的AR资源迁移到正常的存储节点上。
需要说明的是，AR应用需要存储大量的图片、照片、视频等非结构化数据对象，这类数据以对象的形式组织，对象之间没有关联，这样的数据一般称为Blob(Binary LargeObject，二进制大对象)数据。分布式文件系统存储三种类型的数据：Blob对象、定长块以及大文件。在系统实现层面，分布式文件系统内部按照数据块(chunk)来组织数据，每个数据块的大小大致相同，每个数据块可以包含多个Blob对象或者定长块，一个大文件也可以拆分为多个数据块。
如图5所示，分布式文件系统将这些数据块分散到存储集群，处理数据复制、一致性、负载均衡、容错等分布式系统难题，并将用户对Blob对象、定长块以及大文件的操作映射为对底层数据块的操作。
分布式存储层是云存储技术的核心，也是最难实现的部分。从分布式系统的角度看，整个集群中所有服务器上的存储介质(内存、机械硬盘，SSD)构成一个整体，当存储节点出现故障时，需要能够自动检测到节点故障并将服务迁移到其他正常工作的节点。分布式存储层包含分布式缓存以及服务总线，分布式缓存用于提高访问性能，服务总线用于云平台应用逻辑解耦。云存储系统既存储无结构化数据，又存储半结构化以及结构化数据，分别对应分布式文件系统、分布式表格系统以及分布式数据库，而CDN以及P2P技术将云存储系统中的热点数据缓存到离用户较近的边缘节点或者临近的其他用户的客户端，从而起到访问加速的作用，并且节省云存储服务提供商的网络带宽成本。
S2，AR云服务负载均衡模块根据AR用户的访问需求，并采用负载均衡技术为AR用户分配服务资源。
具体地，所述AR云服务负载均衡模块根据AR用户的访问需求并采用负载均衡技术为AR用户分配服务资源的方法包括：
S21，所述AR云服务负载均衡模块获取AR用户向网站发起访问需求；
S22，根据访问需求动态调整服务资源的数量；
S23，AR用户通过服务资源直接访问存储集群。
负载均衡(Load Balancer)是对多台云服务器进行流量分发的负载均衡服务。负载均衡可以通过流量分发扩展应用系统对外的服务能力，通过消除单点故障提升应用系统的可用性。
如图6所示，传统架构无法实现根据负载实现资源灵活分配，结合负载均衡、内容存储、应用自动分发提供了一套完善的自动负载均衡和扩容解决方案。实现将静态AR资源，包括图片、音频、视频、文件等内容存放至对象存储，网站逻辑部署至云虚拟机。当AR用户侧向网站发起访问时，可以通过负载均衡策略，直接让用户访问存储，有效缓解服务器侧压力，保证AR访问稳定流畅。这个过程可以全自动完成，无需人工干预。
S3，AR云应用自动部署模块将AR服务器的环境进行抽象处理，并采用自动部署技术部署AR服务器。
具体地，所述AR云应用自动部署模块将AR服务器的环境进行抽象处理并采用自动部署技术部署AR服务器的方法包括：
S31，所述AR云应用自动部署模块将AR服务器的环境进行抽象处理，所述AR服务器的环境包括软件环境、依赖库环境及网络环境；
S32，采用预设的配置语法管理抽象处理后的AR服务器的环境；
S33，对AR服务器进行初始化处理。
应用自动部署就是AR部署的自动化工具，它把AR服务器的环境(软件、依赖库、网络等)进行抽象，以特有的配置语法对其进行管理，可以自动的进行服务器环境的初始化工作。实现自动在一个全新的环境中初始化AR的应用。
如图7所示，通过负载均衡+应用自动部署AR服务端能够根据访问的用户数量自动地加入服务器并自动部署好AR软件和环境。访问用户多负载高时自动加入后端的服务器、负载低时自动删除后端服务器，满足按需动态调整要求。
其中负载均衡负责实现对于负载压力的判断和流量的分配，当负载均衡器发现负载出现压力时，通知云计算管理平台，云计算管理平台即开始虚拟机创建的任务，将新的虚拟机加到后端服务器实例中，并通过应用自动部署实现AR应用的部署。最终将新的服务器加到负载均衡组中，分担流量。至此，性能自动扩充完毕。在这个过程中，服务器的自动部署是性能扩充的关键，只有AR应用部署才成功，才能向用户提供服务，并分担其他服务器的负载。
AR应用自动部署环境由三个部分组成：server，Workstation，Node。
(1)server是应用自动部署的中枢，其中存储了基础设施环境的信息。
(2)Workstation是工作台，一般情况下就是云计算管理平台的机器。在Workstation中创建脚本，并且上传到server，以及其他与Chef相关的工作。
(3)Node就是AR应用环境中的一台服务器，主要是云环境中的一个实例。如果要在Node上部署环境，那么Node会与server进行交互获取信息，并在Node上执行环境初始化操作。
为了实现自动部署出AR环境，其中的脚本是实现的关键。通过在云服务器上执行脚本，实现AR服务器软件的自动安装和环境的自动配置，这样一台服务器可以根据脚本的内容，无需人为干预情况下添加到AR的服务中。
S4，AR增强现实三维构建模块提取AR云存储管理模块内存储的AR资源，并根据AR资源构建三维场景。
具体地，所述AR增强现实三维构建模块提取AR云存储管理模块内存储的AR资源并根据AR资源构建三维场景的方法包括：
S41，所述AR增强现实三维构建模块提取AR云存储管理模块内存储的AR资源；
S42，根据AR资源构建三维场景；
S43，将三维场景通过终端载体进行显示。
AR增强现实是一个新技术，它将图片、视频、3D模型重新组合，通过智能眼镜、手机和PC、HUD等硬件将虚拟和现实完美叠加。
AR本质是一种利用计算机系统产生三维信息来增强用户对现实世界感知的新技术。AR技术把计算机带入到用户的真实世界中，通过听、看、摸、闻虚拟信息，来增强对现实世界的感知，实现了从“人去适应机器”到技术“以人为本”的转变。
如图8所示，AR的呈现需要终端载体，这个载体就是云端服务器，显示设备上呈现的AR大量数据内容需要从云端读取。
需要说明的是，所述步骤S1、S2、S3及S4之间没有必然的先后顺序。
由上可知，本发明通过建设AR教学资源平台、丰富的AR教学资源库和教学服务体系，促进AR技术在基础教育、学前教育教学中的落地及应用推广，结合云计算虚拟化的相关功能提供符合图形成像对底层资源的要求，利用虚拟化的优势提高整体平台的计算能力，为达到实时性和提高渲染效果提供底层资源支撑，真正做到把AR/VR技术融入到教育中去。具体地，本发明具有以下有益效果：
基于分布式云存储技术的AR内容管理通过支持对象数据的高可靠性和业务节点的高可靠性网络、节点的多冗余设计，系统设计可用性达到99.99％。提高了服务的可用性、数据可靠性及增强了用户数据的安全性
基于负载均衡自动部署的AR资源访问管理可以通过负载均衡策略，直接让用户访问存储，有效缓解服务器侧压力，保证AR访问稳定流畅。这个过程可以全自动完成，无需人工干预，使得平台的自动化程度更高且扩展性更大。
如图9所示，本发明基于云计算环境下的AR教学资源系统100包括AR云存储管理模块1、AR云服务负载均衡模块2、AR云应用自动部署模块3及AR增强现实三维构建模块4，具体地：
AR云存储管理模块1采用分布式数据存储技术构建AR资源库以存储AR资源。
AR云服务负载均衡模块2用于根据AR用户的访问需求，并采用负载均衡技术为AR用户分配服务资源。
AR云应用自动部署模块3用于将AR服务器的环境进行抽象处理，并采用自动部署技术部署AR服务器。
AR增强现实三维构建模块4，用于提取AR云存储管理模块1内存储的AR资源，并根据AR资源构建三维场景。
如图10所示，所述AR云存储管理模块1包括：
集群单元11，用于将所有服务器上的存储介质组合成存储集群；
节点单元12，用于将存储集群划分为多个存储节点；
存储单元13，用于将AR资源分别存储至存储节点；
检测单元14，用于实时检测存储节点的状态，当存储节点出现故障时，将出现故障的存储节点上的AR资源迁移到正常的存储节点上。
需要说明的是，AR应用需要存储大量的图片、照片、视频等非结构化数据对象，这类数据以对象的形式组织，对象之间没有关联，这样的数据一般称为Blob(Binary LargeObject，二进制大对象)数据。分布式文件系统存储三种类型的数据：Blob对象、定长块以及大文件。在系统实现层面，分布式文件系统内部按照数据块(chunk)来组织数据，每个数据块的大小大致相同，每个数据块可以包含多个Blob对象或者定长块，一个大文件也可以拆分为多个数据块。
如图5所示，分布式文件系统将这些数据块分散到存储集群，处理数据复制、一致性、负载均衡、容错等分布式系统难题，并将用户对Blob对象、定长块以及大文件的操作映射为对底层数据块的操作。
分布式存储层是云存储技术的核心，也是最难实现的部分。从分布式系统的角度看，整个集群中所有服务器上的存储介质(内存、机械硬盘，SSD)构成一个整体，当存储节点出现故障时，需要能够自动检测到节点故障并将服务迁移到其他正常工作的节点。分布式存储层包含分布式缓存以及服务总线，分布式缓存用于提高访问性能，服务总线用于云平台应用逻辑解耦。云存储系统既存储无结构化数据，又存储半结构化以及结构化数据，分别对应分布式文件系统、分布式表格系统以及分布式数据库，而CDN以及P2P技术将云存储系统中的热点数据缓存到离用户较近的边缘节点或者临近的其他用户的客户端，从而起到访问加速的作用，并且节省云存储服务提供商的网络带宽成本。
如图11所示，所述AR云服务负载均衡模块2包括：
获取单元21，用于获取AR用户向网站发起访问需求；
调整单元22，用于根据访问需求动态调整服务资源的数量；
访问单元23，用于通过服务资源直接访问存储集群。
负载均衡(Load Balancer)是对多台云服务器进行流量分发的负载均衡服务。负载均衡可以通过流量分发扩展应用系统对外的服务能力，通过消除单点故障提升应用系统的可用性。
如图6所示，传统架构无法实现根据负载实现资源灵活分配，结合负载均衡、内容存储、应用自动分发提供了一套完善的自动负载均衡和扩容解决方案。实现将静态AR资源，包括图片、音频、视频、文件等内容存放至对象存储，网站逻辑部署至云虚拟机。当AR用户侧向网站发起访问时，可以通过负载均衡策略，直接让用户访问存储，有效缓解服务器侧压力，保证AR访问稳定流畅。这个过程可以全自动完成，无需人工干预。
如图12所示，所述AR云应用自动部署模块3包括：
抽象单元31，用于将AR服务器的环境进行抽象处理，所述AR服务器的环境包括软件环境、依赖库环境及网络环境；
管理单元32，用于采用预设的配置语法管理抽象处理后的AR服务器的环境；
初始化单元33，用于对AR服务器进行初始化处理。
应用自动部署就是AR部署的自动化工具，它把AR服务器的环境(软件、依赖库、网络等)进行抽象，以特有的配置语法对其进行管理，可以自动的进行服务器环境的初始化工作。实现自动在一个全新的环境中初始化AR的应用。
如图7所示，通过负载均衡+应用自动部署AR服务端能够根据访问的用户数量自动地加入服务器并自动部署好AR软件和环境。访问用户多负载高时自动加入后端的服务器、负载低时自动删除后端服务器，满足按需动态调整要求。
其中负载均衡负责实现对于负载压力的判断和流量的分配，当负载均衡器发现负载出现压力时，通知云计算管理平台，云计算管理平台即开始虚拟机创建的任务，将新的虚拟机加到后端服务器实例中，并通过应用自动部署实现AR应用的部署。最终将新的服务器加到负载均衡组中，分担流量。至此，性能自动扩充完毕。在这个过程中，服务器的自动部署是性能扩充的关键，只有AR应用部署才成功，才能向用户提供服务，并分担其他服务器的负载。
AR应用自动部署环境由三个部分组成：server，Workstation，Node。
(1)server是应用自动部署的中枢，其中存储了基础设施环境的信息。
(2)Workstation是工作台，一般情况下就是云计算管理平台的机器。在Workstation中创建脚本，并且上传到server，以及其他与Chef相关的工作。
(3)Node就是AR应用环境中的一台服务器，主要是云环境中的一个实例。如果要在Node上部署环境，那么Node会与server进行交互获取信息，并在Node上执行环境初始化操作。
为了实现自动部署出AR环境，其中的脚本是实现的关键。通过在云服务器上执行脚本，实现AR服务器软件的自动安装和环境的自动配置，这样一台服务器可以根据脚本的内容，无需人为干预情况下添加到AR的服务中。
如图13所示，所述AR增强现实三维构建模块4包括：
提取单元41，用于提取AR云存储管理模块内存储的AR资源；
构建单元42，用于根据AR资源构建三维场景；
显示单元43，用于将三维场景通过终端载体进行显示。
AR增强现实是一个新技术，它将图片、视频、3D模型重新组合，通过智能眼镜、手机和PC、HUD等硬件将虚拟和现实完美叠加。
AR本质是一种利用计算机系统产生三维信息来增强用户对现实世界感知的新技术。AR技术把计算机带入到用户的真实世界中，通过听、看、摸、闻虚拟信息，来增强对现实世界的感知，实现了从“人去适应机器”到技术“以人为本”的转变。
如图8所示，AR的呈现需要终端载体，这个载体就是云端服务器，显示设备上呈现的AR大量数据内容需要从云端读取。
需要说明的是，目前市场上所谓的AR/VR教学应用大多数都是处于展示产品阶段，并没有真正的应用到教学领域中。本发明将分布式数据存储技术、负载均衡技术、自动部署技术及AR增强现实应用到教学领域中，具有以下有益效果：
(1)建设AR教学资源库系统并应用到相应的教学环境中去，可丰富的AR教学资源库和教学服务体系，促进AR技术在基础教育、学前教育教学中的落地及应用推广；
(2)基于云环境下建设AR教学资源库系统，结合云计算虚拟化的相关功能提供符合图形成像对底层资源的要求，利用虚拟化的优势提高整体平台的计算能力，为达到实时性和提高渲染效果提供底层资源支撑，真正做到把AR/VR技术融入到教育中去。
(3)采用AR教学资源的海量云存储管理技术，提高了服务的可用性、数据可靠性及增强了用户数据的安全性；
(4)采用AR云服务负载均衡技术，让用户直接访问存储，有效缓解服务器侧压力，保证AR访问稳定流畅；
(5)采用AR云应用自动部署技术，部署过程可以全自动完成，无需人工干预，使得平台的自动化程度更高且扩展性更大；
(6)采用AR增强现实三维构建技术，把计算机带入到用户的真实世界中，通过听、看、摸、闻虚拟信息，来增强对现实世界的感知，实现了从“人去适应机器”到技术“以人为本”的转变。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于云计算环境下的AR教学资源处理方法，其特征在于，包括：
AR云存储管理模块采用分布式数据存储技术构建AR资源库以存储AR资源；
AR云服务负载均衡模块根据AR用户的访问需求，并采用负载均衡技术为AR用户分配服务资源；
AR云应用自动部署模块将AR服务器的环境进行抽象处理，并采用自动部署技术部署AR服务器；
AR增强现实三维构建模块提取AR云存储管理模块内存储的AR资源，并根据AR资源构建三维场景。
2.如权利要求1所述的基于云计算环境下的AR教学资源处理方法，其特征在于，所述AR云存储管理模块采用分布式数据存储技术构建AR资源库以存储AR资源的方法包括：
所述AR云存储管理模块将所有服务器上的存储介质组合成存储集群；
将存储集群划分为多个存储节点；
将AR资源分别存储至存储节点；
实时检测存储节点的状态，当存储节点出现故障时，将出现故障的存储节点上的AR资源迁移到正常的存储节点上。
3.如权利要求1所述的基于云计算环境下的AR教学资源处理方法，其特征在于，所述AR云服务负载均衡模块根据AR用户的访问需求并采用负载均衡技术为AR用户分配服务资源的方法包括：
所述AR云服务负载均衡模块获取AR用户向网站发起访问需求；
根据访问需求动态调整服务资源的数量；
AR用户通过服务资源直接访问存储集群。
4.如权利要求1所述的基于云计算环境下的AR教学资源处理方法，其特征在于，所述AR云应用自动部署模块将AR服务器的环境进行抽象处理并采用自动部署技术部署AR服务器的方法包括：
所述AR云应用自动部署模块将AR服务器的环境进行抽象处理，所述AR服务器的环境包括软件环境、依赖库环境及网络环境；
采用预设的配置语法管理抽象处理后的AR服务器的环境；
对AR服务器进行初始化处理。
5.如权利要求1所述的基于云计算环境下的AR教学资源处理方法，其特征在于，所述AR增强现实三维构建模块提取AR云存储管理模块内存储的AR资源并根据AR资源构建三维场景的方法包括：
所述AR增强现实三维构建模块提取AR云存储管理模块内存储的AR资源；
根据AR资源构建三维场景；
将三维场景通过终端载体进行显示。
6.一种基于云计算环境下的AR教学资源系统，其特征在于，包括：
AR云存储管理模块，采用分布式数据存储技术构建AR资源库以存储AR资源；
AR云服务负载均衡模块，用于根据AR用户的访问需求，并采用负载均衡技术为AR用户分配服务资源；
AR云应用自动部署模块，用于将AR服务器的环境进行抽象处理，并采用自动部署技术部署AR服务器；
AR增强现实三维构建模块，用于提取AR云存储管理模块内存储的AR资源，并根据AR资源构建三维场景。
7.如权利要求1所述的基于云计算环境下的AR教学资源系统，其特征在于，所述AR云存储管理模块包括：
集群单元，用于将所有服务器上的存储介质组合成存储集群；
节点单元，用于将存储集群划分为多个存储节点；
存储单元，用于将AR资源分别存储至存储节点；
检测单元，用于实时检测存储节点的状态，当存储节点出现故障时，将出现故障的存储节点上的AR资源迁移到正常的存储节点上。
8.如权利要求1所述的基于云计算环境下的AR教学资源系统，其特征在于，所述AR云服务负载均衡模块包括：
获取单元，用于获取AR用户向网站发起访问需求；
调整单元，用于根据访问需求动态调整服务资源的数量；
访问单元，用于通过服务资源直接访问存储集群。
9.如权利要求1所述的基于云计算环境下的AR教学资源系统，其特征在于，所述AR云应用自动部署模块包括：
抽象单元，用于将AR服务器的环境进行抽象处理，所述AR服务器的环境包括软件环境、依赖库环境及网络环境；
管理单元，用于采用预设的配置语法管理抽象处理后的AR服务器的环境；
初始化单元，用于对AR服务器进行初始化处理。
10.如权利要求1所述的基于云计算环境下的AR教学资源系统，其特征在于，所述AR增强现实三维构建模块包括：
提取单元，用于提取AR云存储管理模块内存储的AR资源；
构建单元，用于根据AR资源构建三维场景；
显示单元，用于将三维场景通过终端载体进行显示。
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