CN112270763A - 一种虚拟现实教学视频的生成方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种虚拟现实教学视频的生成方法和装置。在本发明实施例中，确定教学模式，根据所述教学模式，构建虚拟教学场景以及采集教学信息，采用所述教学信息与所述虚拟教学场景，生成虚拟现实教学视频，教师可以在虚拟现实场景中进行板书、做实验，学生能更加直观、立体地观看授课内容和实验内容，沉浸感更足，进一步地提高了学生的参与度，不容易分心，教师的授课地点不受限制，极大地提高线上教育的便利性。
Description
技术领域
本发明涉及虚拟现实教学技术领域，特别是涉及一种虚拟现实教学视频的生成方法和装置。
背景技术
近年来，随着互联网迅速发展，在线教育在教育行业扮演着越来越重要的角色。而随着新型冠状肺炎疫情的爆发并进入后疫情时代，“社交距离”成为不可避免的现实问题。受此影响，在线课堂、在线教育等解决方案迅速崛起与发展。
目前的在线教育产品仅仅是把线下课堂以直播或录像的形式照搬到线上，存在以下问题或缺点：第一、学生只能通过电脑或手机观看网络课程视频，缺乏参与性、交互性和沉浸感，学生容易分心，学习效率极低；第二、为了满足不同科目的需要，教师仍然需要特定的场所(例如，实验室、教室)和设备(例如，黑板、粉笔、实验器材等)进行授课，因此，目前的在线教育产品对于教师来说的便利性很低。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本发明实施例以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种虚拟现实教学视频的生成方法和相应的一种虚拟现实教学视频的生成装置。
为了解决上述问题，本发明实施例公开了一种虚拟现实教学视频的生成方法，所述方法包括：
确定教学模式；
根据所述教学模式，构建虚拟教学场景以及采集教学信息；
采用所述教学信息与所述虚拟教学场景，生成虚拟现实教学视频。
可选地，所述教学模式包括讲课模式或者实验模式,所述虚拟教学场景包括虚拟讲台或者虚拟实验平台，所述教学信息包括实时人体图像以及手部运动轨迹，或者，实验操作信息以及视角信息，
所述根据所述教学模式，获取虚拟教学场景以及采集教学信息的步骤包括：
若确定的教学模式为所述讲课模式，则构建所述虚拟讲台，采集所述实时人体图像以及手部运动轨迹；
若确定的教学模式为所述实验模式，则构建所述虚拟实验平台，采集所述实验操作信息以及视角信息。
可选地，所述虚拟讲台包括虚拟黑板以及虚拟粉笔，所述采用所述教学信息与所述虚拟教学场景，生成虚拟现实教学视频的步骤包括:
将所述实时人体图像显示于所述虚拟讲台上，生成第一虚拟视频；
当所述虚拟粉笔被触发时，将所述手部运动轨迹显示于所述虚拟黑板上，生成第二虚拟视频；
采用所述第一虚拟视频以及所述第二虚拟视频生成虚拟现实教学视频。
可选地，所述虚拟实验平台包括虚拟实验对象，采用所述教学信息与所述虚拟教学场景，生成虚拟现实教学视频的步骤包括：
显示针对所述虚拟实验对象，执行所述操作信息对应的实验操作，并采用所述视角信息生成虚拟现实教学视频。
本发明实施例还公开了一种虚拟现实教学视频的生成装置，所述装置包括：
教学模式确定模块，用于确定教学模式；
虚拟教学场景构建与教学信息采集模块，用于根据所述教学模式，构建虚拟教学场景以及采集教学信息；
虚拟现实教学视频生成模块，用于采用所述教学信息与所述虚拟教学场景，生成虚拟现实教学视频。
可选地，所述教学模式包括讲课模式或者实验模式,所述虚拟教学场景包括虚拟讲台或者虚拟实验平台，所述教学信息包括实时人体图像以及手部运动轨迹，或者，实验操作信息以及视角信息，所述虚拟教学场景构建与教学信息采集模块包括：
虚拟讲台构建与实时人体图像以及手部运动轨迹采集子模块，若确定的教学模式为所述讲课模式，则构建所述虚拟讲台，采集所述实时人体图像以及手部运动轨迹；
虚拟实验平台构建与实验操作信息以及视角信息采集子模块，若确定的教学模式为所述实验模式，则构建所述虚拟实验平台，采集所述实验操作信息以及视角信息。
可选地，所述虚拟讲台包括虚拟黑板以及虚拟粉笔，所述虚拟现实教学视频生成模块包括:
第一虚拟视频生成子模块，用于将所述实时人体图像显示于所述虚拟讲台上，生成第一虚拟视频；
第二虚拟视频生成子模块，用于当所述虚拟粉笔被触发时，将所述手部运动轨迹显示于所述虚拟黑板上，生成第二虚拟视频；
第一虚拟现实教学视频生成子模块，用于采用所述第一虚拟视频以及所述第二虚拟视频生成虚拟现实教学视频。
可选地，所述虚拟实验平台包括虚拟实验对象，所述虚拟现实教学视频生成模块包括：
第二虚拟现实教学视频生成子模块，用于显示针对所述虚拟实验对象，执行所述操作信息对应的实验操作，并采用所述视角信息生成虚拟现实教学视频。
本发明实施例包括以下优点：在本发明实施例中，确定教学模式，根据所述教学模式，构建虚拟教学场景以及采集教学信息，采用所述教学信息与所述虚拟教学场景，生成虚拟现实教学视频，教师可以在虚拟现实场景中进行板书、做实验，学生能更加直观、立体地观看授课内容和实验内容，沉浸感更足，进一步地提高了学生的参与度，不容易分心，教师的授课地点不受限制，极大地提高线上教育的便利性。
附图说明
图1是本发明的一种虚拟现实教学视频的生成方法实施例一的步骤流程图。
图2是本发明的一种虚拟现实教学视频的生成装置实施例一的结构框图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参照图1，示出了本发明的一种虚拟现实教学视频的生成方法实施例一的步骤流程图，具体可以包括如下步骤：
步骤101，确定教学模式；
随着教育的进一步发展，需要教学的科目越来越多，而针对不同的科目，教师采用的授课方式并不相同。例如，针对数学、英语等理论科目，教师可以在普通课堂的讲台上讲课，而针对物理实验、生物实验等实验科目，教师需要在实验室中演示实验的操作过程。
在本发明提供了一种虚拟现实教学视频的生成方法的实施例，首先，需要确定虚拟现实教学的教学模式，所述教学模式为教师选用的授课方式。为了满足授课的各种需求，所述教学模式可以包括讲课模式、实验模式、讨论模式、展览模式等等，本发明实施例对此不作进一步的限定。
步骤102，根据所述教学模式，构建虚拟教学场景以及采集教学信息；
在针对具体的授课科目选择了相适配的教学模式后，可以根据所述教学模式构建相对应的虚拟教学场景以及采集相应的教学信息。所述虚拟教学场景包括虚拟讲台或者虚拟实验平台。所述教学信息包括实时人体图像以及手部运动轨迹，或者，实验操作信息以及视角信息。
具体地，所述根据所述教学模式，获取虚拟教学场景以及采集教学信息的步骤包括：
在本发明的一种实施例中，若确定的教学模式为所述讲课模式，则构建所述虚拟讲台，采集所述实时人体图像以及手部运动轨迹；
例如，若教师接下来要上的是理论课，那么确定的教学模式为讲课模式，然后构建虚拟讲台。所述虚拟讲台与现实中课堂的讲台相同，具体可以包括虚拟黑板、虚拟粉笔等。本发明实施例可以提供一种虚拟现实头戴式显示设备，用于显示构建好的虚拟教学场景。教师佩戴所述虚拟现实头戴式显示设备，眼前呈现的是虚拟讲台，仿佛置身于现实中的讲台前。
在构建好虚拟讲台后，采集教师的实时人体图像以及手部运动轨迹。具体地，可以通过设置深度相机采集教师的实时人体图像。另外，通过在所述虚拟现实头戴式显示设备的前端设置一个或者多摄像头来获取图像，并使用卷积神经网络对获取的图像进行手部检测，然后将检测到的手部图像裁剪出来进行关键点识别，使用手部骨骼关键点来描述手部的运动，通过跟踪指定的食指手指尖关键点位移，还原出手部运动轨迹。
在本发明的另一种实施例中，若确定的教学模式为所述实验模式，则构建所述虚拟实验平台，采集所述实验操作信息以及视角信息。
例如，若教师接下来要上的是实验课，那么确定实验模式的教学模式，然后构建虚拟实验平台。每个科目所对应的虚拟实验平台不一样，例如物理课对应的可以是光学实验、力学实验的虚拟实验平台，生物课对应的可以是细胞观察虚拟实验平台。同样的，教师佩戴所述虚拟现实头戴式显示设备，眼前呈现的是虚拟实验平台，仿佛置身于现实中的实验平台前。
在构建好虚拟实验平台后，采集所述实验操作信息以及视角信息。具体地，可以通过深度相机捕捉教师的手势来实现实验操作信息的采集。另外，可以通过在所述虚拟现实头戴式显示设备中设置惯性测量模块来实现视角信息的采集，所述惯性测量模块可以测量加速度、角度等惯性数据，并通过相关算法解算出实时姿态与运动状态，得到视角信息。
步骤103，采用所述教学信息与所述虚拟教学场景，生成虚拟现实教学视频。
在本发明的一种实施中，所述虚拟讲台包括虚拟黑板以及虚拟粉笔，所述采用所述教学信息与所述虚拟教学场景，生成虚拟现实教学视频的步骤包括:
将所述实时人体图像显示于所述虚拟讲台上，生成第一虚拟视频；
当所述虚拟粉笔被触发时，将所述手部运动轨迹显示于所述虚拟黑板上，生成第二虚拟视频；
采用所述第一虚拟视频以及所述第二虚拟视频生成虚拟现实教学视频。
教师佩戴所述虚拟现实头戴式显示设备，眼前呈现的是虚拟讲台，教师便可以开始像平常讲课一样开始授课，教师的实时人体图像显示于所述虚拟讲台上，生成第一虚拟视频，当教师需要撰写讲义内容时，触发虚拟粉笔，手部在空中划出轨迹，虚拟黑板上便显示该运动轨迹，生成第二虚拟视频，最后采用所述第一虚拟视频以及所述第二虚拟视频生成虚拟现实教学视频。所述虚拟现实教学视频的展示效果与现实中在课堂上讲课并无差别，使得网络课堂的沉浸感更强，进一步地提高了学生观看网课的参与度，不容易分心，另外，教师无须专程到现实的课堂上讲课，而是在任意地点便可以完成授课，提升了上课的便利性。
在本发明的另一种实施例中，所述虚拟实验平台包括虚拟实验对象，采用所述教学信息与所述虚拟教学场景，生成虚拟现实教学视频的步骤包括：
显示针对所述虚拟实验对象，执行所述操作信息对应的实验操作，并采用所述视角信息生成虚拟现实教学视频。
教师佩戴所述虚拟现实头戴式显示设备，眼前呈现的是虚拟实验平台，所述虚拟实验平台上有虚拟实验对象，所述虚拟实验对象可以为虚拟实验仪器，例如，虚拟显微镜，虚拟电流表等等。教师在空中做出操作仪器的动作，便能实现操作信息的输入。在虚拟场景中，显示执行操作信息对应的实验操作，采用视角信息生成虚拟现实教学视频，当教师进行头部的转动、移动等运动时，现实世界中教师视角所发生的变化，实时地反馈到虚拟现实教学视频中。所述虚拟现实教学视频的展示了以教师的第一人称视角进行实验操作的画面。
当所述虚拟现实教学视频生成后，学生可以通过移动终端、电脑终端、或者虚拟现实头戴式显示设备进行观看，本发明实施例对此不作进一步的限制。
另外，还可以计算教师在现实中的坐标信息以及四周障碍物之间的实际距离，当所述实际距离低于预设阈值时，向教师发出警告信息，提醒在某个方向上存在着障碍物，防止教师在授课过程中与障碍物发生碰撞，保证了教师佩戴虚拟现实头戴式显示设备进行授课的安全。
在本发明实施例中，确定教学模式，根据所述教学模式，构建虚拟教学场景以及采集教学信息，采用所述教学信息与所述虚拟教学场景，生成虚拟现实教学视频，教师可以在虚拟现实场景中进行板书、做实验，学生能更加直观、立体地观看授课内容和实验内容，沉浸感更足，进一步地提高了学生的参与度，不容易分心，教师的授课地点不受限制，极大地提高线上教育的便利性。
需要说明的是，对于方法实施例，为了简单描述，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，本发明实施例并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明实施例，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。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，所涉及的动作并不一定是本发明实施例所必须的。
参照图2，示出了本发明的一种虚拟现实教学视频的生成装置实施例一的结构框图，具体可以包括如下模块：
教学模式确定模块201，用于确定教学模式；
虚拟教学场景构建与教学信息采集模块202，用于根据所述教学模式，构建虚拟教学场景以及采集教学信息；
虚拟现实教学视频生成模块203，用于采用所述教学信息与所述虚拟教学场景，生成虚拟现实教学视频。
在本发明实施例中，所述教学模式包括讲课模式或者实验模式,所述虚拟教学场景包括虚拟讲台或者虚拟实验平台，所述教学信息包括实时人体图像以及手部运动轨迹，或者，实验操作信息以及视角信息，所述虚拟教学场景构建与教学信息采集模块包括：
虚拟讲台构建与实时人体图像以及手部运动轨迹采集子模块，若确定的教学模式为所述讲课模式，则构建所述虚拟讲台，采集所述实时人体图像以及手部运动轨迹；
虚拟实验平台构建与实验操作信息以及视角信息采集子模块，若确定的教学模式为所述实验模式，则构建所述虚拟实验平台，采集所述实验操作信息以及视角信息。
在本发明实施例中，所述虚拟讲台包括虚拟黑板以及虚拟粉笔，所述虚拟现实教学视频生成模块包括:
第一虚拟视频生成子模块，用于将所述实时人体图像显示于所述虚拟讲台上，生成第一虚拟视频；
第二虚拟视频生成子模块，用于当所述虚拟粉笔被触发时，将所述手部运动轨迹显示于所述虚拟黑板上，生成第二虚拟视频；
第一虚拟现实教学视频生成子模块，用于采用所述第一虚拟视频以及所述第二虚拟视频生成虚拟现实教学视频。
在本发明实施例中，所述虚拟实验平台包括虚拟实验对象，所述虚拟现实教学视频生成模块包括：
第二虚拟现实教学视频生成子模块，用于显示针对所述虚拟实验对象，执行所述操作信息对应的实验操作，并采用所述视角信息生成虚拟现实教学视频。
对于装置实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
本发明实施例还提供了一种装置，包括：
包括处理器、存储器及存储在所述存储器上并能够在所述处理器上运行的计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述一种虚拟现实教学视频的生成方法实施例的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述一种虚拟现实教学视频的生成方法实施例的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
本领域内的技术人员应明白，本发明实施例的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本发明实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明实施例是参照根据本发明实施例的方法、终端设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理终端设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理终端设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理终端设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理终端设备上，使得在计算机或其他可编程终端设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程终端设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
以上对本发明所提供的一种虚拟现实教学视频的生成方法和一种虚拟现实教学视频的生成装置，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种虚拟现实教学视频的生成方法，其特征在于，所述方法包括：
确定教学模式；
根据所述教学模式，构建虚拟教学场景以及采集教学信息；
采用所述教学信息与所述虚拟教学场景，生成虚拟现实教学视频。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述教学模式包括讲课模式或者实验模式,所述虚拟教学场景包括虚拟讲台或者虚拟实验平台，所述教学信息包括实时人体图像以及手部运动轨迹，或者，实验操作信息以及视角信息，
所述根据所述教学模式，获取虚拟教学场景以及采集教学信息的步骤包括：
若确定的教学模式为所述讲课模式，则构建所述虚拟讲台，采集所述实时人体图像以及手部运动轨迹；
若确定的教学模式为所述实验模式，则构建所述虚拟实验平台，采集所述实验操作信息以及视角信息。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述虚拟讲台包括虚拟黑板以及虚拟粉笔，所述采用所述教学信息与所述虚拟教学场景，生成虚拟现实教学视频的步骤包括:
将所述实时人体图像显示于所述虚拟讲台上，生成第一虚拟视频；
当所述虚拟粉笔被触发时，将所述手部运动轨迹显示于所述虚拟黑板上，生成第二虚拟视频；
采用所述第一虚拟视频以及所述第二虚拟视频生成虚拟现实教学视频。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述虚拟实验平台包括虚拟实验对象，采用所述教学信息与所述虚拟教学场景，生成虚拟现实教学视频的步骤包括：
显示针对所述虚拟实验对象，执行所述操作信息对应的实验操作，并采用所述视角信息生成虚拟现实教学视频。
5.一种虚拟现实教学视频的生成装置，其特征在于，所述装置包括：
教学模式确定模块，用于确定教学模式；
虚拟教学场景构建与教学信息采集模块，用于根据所述教学模式，构建虚拟教学场景以及采集教学信息；
虚拟现实教学视频生成模块，用于采用所述教学信息与所述虚拟教学场景，生成虚拟现实教学视频。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述教学模式包括讲课模式或者实验模式,所述虚拟教学场景包括虚拟讲台或者虚拟实验平台，所述教学信息包括实时人体图像以及手部运动轨迹，或者，实验操作信息以及视角信息，所述虚拟教学场景构建与教学信息采集模块包括：
虚拟讲台构建与实时人体图像以及手部运动轨迹采集子模块，若确定的教学模式为所述讲课模式，则构建所述虚拟讲台，采集所述实时人体图像以及手部运动轨迹；
虚拟实验平台构建与实验操作信息以及视角信息采集子模块，若确定的教学模式为所述实验模式，则构建所述虚拟实验平台，采集所述实验操作信息以及视角信息。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述虚拟讲台包括虚拟黑板以及虚拟粉笔，所述虚拟现实教学视频生成模块包括:
第一虚拟视频生成子模块，用于将所述实时人体图像显示于所述虚拟讲台上，生成第一虚拟视频；
第二虚拟视频生成子模块，用于当所述虚拟粉笔被触发时，将所述手部运动轨迹显示于所述虚拟黑板上，生成第二虚拟视频；
第一虚拟现实教学视频生成子模块，用于采用所述第一虚拟视频以及所述第二虚拟视频生成虚拟现实教学视频。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述虚拟实验平台包括虚拟实验对象，所述虚拟现实教学视频生成模块包括：
第二虚拟现实教学视频生成子模块，用于显示针对所述虚拟实验对象，执行所述操作信息对应的实验操作，并采用所述视角信息生成虚拟现实教学视频。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4中任一项所述的一种虚拟现实教学视频的生成方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4中任一项所述的一种虚拟现实教学视频的生成方法的步骤。
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