CN111105651A - 基于ar的废弃物归类的教学方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于AR的废弃物归类教学方法，其特征在于，包括如下步骤：响应于启动指令，获取目标对象信息并生成对应的虚拟形象信息；在虚拟形象所处的场景中配置至少一AR废弃物；获取目标对象的操作动作并生成对应虚拟形象的虚拟动作，以及控制虚拟形象按照虚拟动作对AR废弃物进行分类。根据目标对象，进行虚拟废弃物归类的过程，使得操作者拥有融入该教学过程的生活体验，得到更优的归类体验，而获得了AR废弃物归类的反馈信息，可以使得操作者感觉自身的行为与游戏行为更为接近，拥有更接近现实的操作行为，同时，寓教于乐，使得操作者获得的学习效果更佳。而且采用了AR形象，使得操作者融入感更强，有利于激发学习兴趣。

Description

基于AR的废弃物归类的教学方法及系统

技术领域

本发明属于废弃物归类的教学领域，尤其是指一种基于AR的废弃物归类的教学方法及系统。

背景技术

政府为推广废弃物分类做了很多宣传，但是其主要形式多为图文与视频等传统的宣传方式。目前的废弃物分类教学系统能够直接的讲解废弃物分类如何进行，而且教学过程干净卫生。但是缺少互动性、缺少寓教于乐性，也缺少实际操作的体验。

现有技术中，博乐生产的AR互动大屏有增强现实的功能，但是里面也缺少响应的增强现实的废弃物归类系统。用户在废弃物归类中缺乏互动行为，其教学效果较低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：如何应用系统与用户的互动来增强体验效果。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种基于AR的废弃物归类的教学方法，具体包括如下步骤：

响应于启动指令，获取目标对象信息并生成对应的虚拟形象信息；

在虚拟形象所处的场景中配置至少一AR废弃物；

获取目标对象的操作动作并生成对应虚拟形象的虚拟动作，以及控制虚拟形象按照虚拟动作对AR废弃物进行分类。

进一步地，所述获取目标对象的操作动作并生成对应虚拟形象的虚拟动作，以及控制虚拟形象按照虚拟动作对AR废弃物进行分类的步骤之后，还包括：

对所述AR废弃物分类的结果进行检测，并统计废弃物分类结果被检测为第一结果信息的次数，以输出反馈信息；

其中，所述第一结果信息表示废弃物分类正确。

优选地，所述输出反馈信息的步骤具体包括：

统计废弃物分类结果被检测为第二结果信息的次数；

根据所述被检测废弃物分类结果为第一结果信息的次数及所述被检测废弃物分类结果为第二结果信息的次数，生成并输出所述结果信息的对应的废弃物归类分数；

其中，所述第二结果信息表示废弃物分类错误。

可选地，所述目标对象信息包括操作者三维信息及深度信息，所述获取目标对象信息并生成对应的虚拟形象信息的步骤中，包括：

根据所述操作者三维信息及深度信息，生成虚拟人物形象并为所述虚拟人物形象生成虚拟机甲。

进一步地，获取目标对象的操作动作并生成对应虚拟形象的虚拟动作，以及控制虚拟形象按照虚拟动作对AR废弃物进行分类的步骤中，具体包括：

生成不同种类的废弃物的虚拟收集装置；

获取目标对象的操作动作，生成对应的虚拟形象操作不同类别的虚拟废弃物收集装置的动作，以及控制所述虚拟人物形象操作所述不同类别的废弃物的虚拟收集装置，应用与所述AR废弃物种类相对应的废弃物的虚拟收集装置，对所述AR废弃物进行分类。

优选地，所述控制虚拟形象按照虚拟动作对AR废弃物进行分类的步骤之后包括：

在AR废弃物归类的总时间内，记录所述废弃物分类结果被检测为第一结果信息的次数及所述记录废弃物分类结果被检测为第二结果信息的次数；

其中，所述AR废弃物归类的总时间内为预设参数。

优选地，在所述控制虚拟形象按照虚拟动作对AR废弃物进行分类的步骤之后，还包括：对各次废弃物分类的结果进行检测，若检测结果为第二结果信息，则将掉落的废弃物显示于所述虚拟形象所处的场景中。

优选地，所述虚拟机甲设有机械手臂，在所述AR废弃物归类的总时间内截止的步骤之后，还包括：对所述机械手臂进行伸长处理，以将所述虚拟形象所处的场景中掉落的废弃物投入对应的废弃物分类收集装置。

进一步地，所述获取目标对象的操作动作并生成对应虚拟形象的虚拟动作，以及控制虚拟形象按照虚拟动作对AR废弃物进行分类的步骤之前，具体包括：提示目标对象进行操作。

本发明还提供了一种基于AR的废弃物归类的教学系统，具体包括：目标对象生成模块、辅助对象生成模块、交互模块；

所述目标对象生成模块，用于响应于启动指令，获取目标对象信息并生成对应的虚拟形象信息；

所述辅助对象生成模块，用于在虚拟形象所处的场景中配置至少一AR废弃物；

所述交互模块，用于获取目标对象的操作动作并生成对应虚拟形象的虚拟动作，以及控制虚拟形象按照虚拟动作对AR废弃物进行分类。

本发明的有益效果在于：根据操作者的信息，进行虚拟废弃物归类的过程，使得操作者拥有融入该教学过程的生活体验，得到更优的归类体验，而获得了AR废弃物归类的反馈信息，可以使得操作者感觉自身的行为与游戏行为更为接近，拥有更接近现实的操作行为，同时，寓教于乐，使得操作者获得的学习效果更佳。而且采用了AR形象，使得操作者融入感更强，有利于激发学习兴趣。

附图说明

下面结合附图详述本发明的具体结构

图1为本发明的基于AR的废弃物归类教学方法的第一实施例的流程图；

图2为本发明的基于AR的废弃物归类教学方法的输出结果信息的对应的废弃物归类分数的第二实施例的流程图；

图3为本发明的基于AR的废弃物归类教学方法的生成并操作废弃物收集装置的第三实施例的流程图；

图4为本发明的基于AR的废弃物归类教学系统的第一实施例的结构图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

请参阅图1，图1为本发明的基于AR的废弃物归类教学方法的第一实施例的流程图。

一种基于AR的废弃物归类教学方法，包括如下步骤：

步骤S100、响应于启动指令，获取目标对象信息并生成对应的虚拟形象信息；

步骤S200、在虚拟形象所处的场景中配置至少一AR废弃物；

步骤S300、获取目标对象的操作动作并生成对应虚拟形象的虚拟动作，以及控制虚拟形象按照虚拟动作对AR废弃物进行分类。

本发明的有益效果在于：根据操作者的信息，进行虚拟废弃物归类的过程，使得操作者拥有融入该教学过程的生活体验，得到更优的归类体验，而获得了AR废弃物归类的反馈信息，可以使得操作者感觉自身的行为与游戏行为更为接近，拥有更接近现实的操作行为，同时，寓教于乐，使得操作者获得的学习效果更佳。而且采用了AR形象，使得操作者融入感更强，有利于激发学习兴趣。

步骤S300、获取目标对象的操作动作并生成对应虚拟形象的虚拟动作，以及控制虚拟形象按照虚拟动作对AR废弃物进行分类的步骤之后，还包括：

步骤S400、对AR废弃物分类的结果进行检测，并统计废弃物分类结果被检测为第一结果信息的次数，以输出反馈信息；

其中，第一结果信息表示废弃物分类正确。

对AR废弃物分类的结果进行检测，可以了解AR废弃物分类情况。再通过统计废弃物分类正确的次数，从数据角度分析目标对象对废弃物分类的理解情况，降低了目标对象出现认知偏差的可能性。输出反馈信息之后，目标对象可以获得较客观的自我认知，有助于调整下一步学习策略。当目标对象是有组织的学习团体时，学习团体的领导者可以根据反馈信息，对每一个学习者进行具体评价。

可选地，在上述技术方案中，通过Kinect摄像头采集人像数据，骨骼数据，深度数据。

本实施例中，输出反馈信息的步骤包括：根据废弃物分类结果被检测为第一结果信息的次数，形成并输出对应的分数。

通过输出分数，目标对象获得了更清楚的反馈信息，可以更精确地调整学习情况。可选地，当目标对象为学习者时，可以通过学习者的分数，参照学习者对不同种类的废弃物分类情况，对不同种类的废弃物设置不同的权重，使得教学方针偏向于学习者的知识薄弱点，从而保证学习者进步的稳定性。

在步骤S400中，输出反馈信息的步骤具体包括：

步骤S410、统计废弃物分类结果被检测为第二结果信息的次数；

步骤S420、根据被检测废弃物分类结果为第一结果信息的次数及被检测废弃物分类结果为第二结果信息的次数，生成并输出结果信息的对应的废弃物归类分数；

其中，第二结果信息表示废弃物分类错误。

请参阅图2，图2为本发明的基于AR的废弃物归类教学方法的输出结果信息的对应的废弃物归类分数的第二实施例的流程图；

可选地，在步骤S420中，生成并输出结果信息的对应的废弃物归类分数的步骤中，包括：

步骤S421、对废弃物分类结果为第一结果信息的次数进行加权处理，形成正分数；

步骤S422、对废弃物分类结果为第二结果信息的次数进行加权处理，形成负分数；

步骤S423、将正分数与负分数相加。

具体的，如果只考虑第一结果信息，固然可以获得反馈信息，但是差异性较低。同时根据两种类型的信息，在必要的时候，可以对第一结果信息或第二结果信息中的一个进行加权处理，以此调整教学策略。当学习者处于骄傲自满的状态时，教育者可以增大第二结果信息的评分权重，以此降低学习者骄傲的情绪。与之相对应的，当学习者处于自卑状态时，可以适当增大第二结果信息的评分权重。

进一步地，目标对象信息包括操作者三维信息及深度信息，在步骤S300中，获取目标对象的操作动作并生成对应虚拟形象的虚拟动作骤，具体包括：

根据操作者三维信息及深度信息，生成虚拟人物形象并为虚拟人物形象生成虚拟机甲。

通过生成虚拟人物形象并为虚拟人物形象生成虚拟机甲，一方面，可以降低人物信息的获取难度，从而增强教学过程中的趣味性与学习者的代入感；另一方面，可以降低生成AR形象的过程中的运算资源，保证运行的流畅性。可选地，利用Unity引擎的3D绘制图形算法，根据Kinect摄像头提供的骨骼以及深度数据给体验人穿上虚拟的盔甲，呈现在AR互动大屏上。可以理解的是，可以利用其他摄像头或引擎，只要功能上相近即可。

基于此，请参阅图3，图3为本发明的基于AR的废弃物归类教学方法的生成并操作废弃物收集装置的第三实施例的流程图。

步骤S300、获取目标对象的操作动作并生成对应虚拟形象的虚拟动作，以及控制虚拟形象按照虚拟动作对AR废弃物进行分类的步骤中，还包括：

步骤S310、生成虚拟不同种类的废弃物的收集装置；

步骤S320、获取目标对象的操作动作，生成对应的虚拟形象操作不同类别的虚拟废弃物收集装置的动作，以及控制虚拟人物形象操作不同类别的虚拟废弃物收集装置，应用与AR废弃物种类相对应的废弃物的收集装置，对AR废弃物进行分类。

步骤S310、生成不同种类的废弃物的虚拟收集装置。具体的，可以应用虚拟废弃物桶来充当不同种类的废弃物的虚拟收集装置，也可以简单的调用虚拟图标收集不同种类的废弃物。

步骤S320、获取目标对象的操作动作，生成对应的虚拟形象操作不同类别的废弃物虚拟收集装置的动作，以及控制虚拟人物形象操作不同类别的废弃物虚拟收集装置，应用与AR废弃物种类相对应的废弃物的收集装置，对AR废弃物进行分类。

可以理解的是，上述对应的虚拟形象操作不同类别的废弃物虚拟收集装置的动作可以是应用数组映射的方式进行表述，也可以采用其他数据形式进行的。

如果是采用数组映射的方式则：每个动作中包括至少一个数组，各个数组依其内部元素进行映射。原像目标对象的操作动作，生成对应的虚拟形象操作不同类别的废弃物虚拟收集装置的动作。虚拟形象操作不同类别的废弃物虚拟收集装置的动作作为原像，生成控制虚拟人物形象操作不同类别的废弃物虚拟收集装置这一动作。再将生成控制虚拟人物形象操作不同类别的废弃物虚拟收集装置这一动作作为原像，生成对AR废弃物进行分类的动作。

优选地，目标对象可以使用遥控杆、激光探测器或其他传感器，以此获取目标对象的操作动作，生成对应的虚拟形象操作不同类别的废弃物桶的动作。以此控制虚拟人物形象进行操作。

优选地，在步骤S300中，在控制虚拟形象按照虚拟动作对AR废弃物进行分类的步骤之后包括：

步骤S401、在AR废弃物归类的总时间内，记录废弃物分类结果被检测为第一结果信息的次数及记录废弃物分类结果被检测为第二结果信息的次数。

其中，AR废弃物归类的总时间内为预设参数。

通过设定AR废弃物归类的总时间，一方面，可以有效地激发学习者的活力，利于多个学习者交互使用；另一方面，方便对分数进行统计，并以此获取多个学习者的总体学习水平。兼顾学习者与教学者，使得本发明投入生产之后，更容易获得商业成功。

在步骤S300中，在控制虚拟形象按照虚拟动作对AR废弃物进行分类的步骤之后，还包括：步骤S402、对各次废弃物分类的结果进行检测，若检测结果为第二结果信息，则将掉落的废弃物显示于虚拟形象所处的场景中。

当废弃物分类错误之后，通过将掉落的废弃物显示于虚拟形象所处的场景，可以对目标对象形成废弃物归类错误的加强信号，以此增强整体的教学效果。而且也有利于教学者直观地了解到各学习者对废弃物分类的认知水平。

优选地，虚拟机甲设有机械手臂，在AR废弃物归类的总时间内截止的步骤之后，还包括：对机械手臂进行伸长处理，以将虚拟形象所处的场景中掉落的废弃物投入对应的废弃物分类收集装置。

废弃物分类正确之后，机械手臂伸长处理废弃物，可以告知目标对象AR废弃物的类别，并使得整体教学效果更为合情合理，有利于激发学习者的学习兴趣。另一方面，可以提示操作者，本次教学结束。而通过将虚拟形象所处的场景中掉落的废弃物投入对应的废弃物分类收集装置，可以对目标对象形成废弃物归类正确的加强信号。可以理解的是，可以应用其他方式，告知目标对象AR废弃物的类别。

上述中，步骤S300、获取目标对象的操作动作并生成对应虚拟形象的虚拟动作，以及控制虚拟形象按照虚拟动作对AR废弃物进行分类的步骤之前，具体包括：提示目标对象进行操作。

由此，可以在系统准备好之前，避免因目标对象的操作所导致的系统故障。并且可以及时记录运行时间。

请参阅图4，图4为本发明的基于AR的废弃物归类教学系统的第一实施例的结构图。本申请还提供了一种基于AR的废弃物归类的教学系统，具体包括：目标对象生成模块、辅助对象生成模块、交互模块；

目标对象生成模块，用于响应于启动指令，获取目标对象信息并生成对应的虚拟形象信息；

辅助对象生成模块，用于在虚拟形象所处的场景中配置至少一AR废弃物；

交互模块，用于获取目标对象的操作动作并生成对应虚拟形象的虚拟动作，以及控制虚拟形象按照虚拟动作对AR废弃物进行分类。

本发明的技术方案中，基于AR的废弃物归类的教学系统的各个模块用于承载上述方法。需要说明的是，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。

所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来。

可以理解的是，本方法及系统应用于一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是设置于上述各实施例中的移动终端中，该计算机可读存储介质可以是存储器。该计算机可读存储介质上存储有计算机程序。进一步地，该计算机可存储介质还可以是U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简便描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其它顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定都是本发明所必须的。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于AR的废弃物归类教学方法，其特征在于，包括如下步骤：

响应于启动指令，获取目标对象信息并生成对应的虚拟形象信息；

在虚拟形象所处的场景中配置至少一AR废弃物；

获取目标对象的操作动作并生成对应虚拟形象的虚拟动作，以及控制所述虚拟形象按照虚拟动作对所述AR废弃物进行分类。

2.如权利要求1所述的基于AR的废弃物归类教学方法，其特征在于，所述获取目标对象的操作动作并生成对应虚拟形象的虚拟动作，以及控制虚拟形象按照虚拟动作对AR废弃物进行分类的步骤之后，还包括：

对所述AR废弃物分类的结果进行检测，并统计废弃物分类结果被检测为第一结果信息的次数，以输出反馈信息；

其中，所述第一结果信息表示废弃物分类正确。

3.如权利要求2所述的基于AR的废弃物归类教学方法，其特征在于，所述输出反馈信息的步骤具体包括：

统计废弃物分类结果被检测为第二结果信息的次数；

根据所述被检测废弃物分类结果为第一结果信息的次数及所述被检测废弃物分类结果为第二结果信息的次数，生成并输出所述结果信息的对应的废弃物归类分数；

其中，所述第二结果信息表示废弃物分类错误。

4.如权利要求3所述的基于AR的废弃物归类教学方法，其特征在于，所述目标对象信息包括操作者三维信息及深度信息，所述获取目标对象信息并生成对应的虚拟形象信息的步骤中，包括：

根据所述操作者三维信息及深度信息，生成虚拟人物形象并为所述虚拟人物形象生成虚拟机甲。

5.如权利要求4所述的基于AR的废弃物归类教学方法，其特征在于，获取目标对象的操作动作并生成对应虚拟形象的虚拟动作，以及控制虚拟形象按照虚拟动作对AR废弃物进行分类的步骤中，具体包括：

生成不同种类的废弃物的虚拟收集装置；

获取目标对象的操作动作，生成对应的虚拟形象操作不同类别的虚拟废弃物收集装置的动作，以及控制所述虚拟人物形象操作所述不同类别的废弃物的虚拟收集装置，应用与所述AR废弃物种类相对应的废弃物的虚拟收集装置，对所述AR废弃物进行分类。

6.如权利要求5所述的基于AR的废弃物归类教学方法，其特征在于，所述控制虚拟形象按照虚拟动作对AR废弃物进行分类的步骤之后包括：

在AR废弃物归类的总时间内，记录所述废弃物分类结果被检测为第一结果信息的次数及所述记录废弃物分类结果被检测为第二结果信息的次数；

其中，所述AR废弃物归类的总时间内为预设参数。

7.如权利要求4或5或6所述的基于AR的废弃物归类教学方法，其特征在于，在所述控制虚拟形象按照虚拟动作对AR废弃物进行分类的步骤之后，还包括：对各次废弃物分类的结果进行检测，若检测结果为第二结果信息，则将掉落的废弃物显示于所述虚拟形象所处的场景中。

8.如权利要求7所述的基于AR的废弃物归类教学方法，其特征在于，所述虚拟机甲设有机械手臂，在所述AR废弃物归类的总时间内截止的步骤之后，还包括：对所述机械手臂进行伸长处理，以将所述虚拟形象所处的场景中掉落的废弃物投入对应的废弃物分类收集装置。

9.如权利要求1所述的基于AR的废弃物归类教学方法，其特征在于，所述获取目标对象的操作动作并生成对应虚拟形象的虚拟动作，以及控制虚拟形象按照虚拟动作对AR废弃物进行分类的步骤之前，具体包括：提示目标对象进行操作。

10.一种基于AR的废弃物归类的教学系统，其特征在于，具体包括：目标对象生成模块、辅助对象生成模块、交互模块；

所述目标对象生成模块，用于响应于启动指令，获取目标对象信息并生成对应的虚拟形象信息；

所述辅助对象生成模块，用于在虚拟形象所处的场景中配置至少一AR废弃物；

所述交互模块，用于获取目标对象的操作动作并生成对应虚拟形象的虚拟动作，以及控制虚拟形象按照虚拟动作对AR废弃物进行分类。

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