CN114022644B - 一种教学空间中多虚拟化身的选位方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于信息技术的教学应用领域，提供一种教学空间中多虚拟化身的选位方法，包括以下步骤：（1）虚拟教学空间的场景组织；（2）虚拟化身的选位；（3）虚拟化身的群体选位。本发明虚拟教学空间中多虚拟化身的选位方法，有助于增强师生在虚拟教学空间交互中的智能性，使师生在虚拟环境中获得良好的交互体验。

Description

一种教学空间中多虚拟化身的选位方法

技术领域

本发明属于信息技术的教学应用领域，更具体地，涉及一种教学空间中多虚拟化身的选位方法。

背景技术

随着5G网络建设的快速推进，制约VR普及的高带宽、低时延问题正得到解决，将进一步推动VR与教学的深度融合。借助VR技术创设的虚实融合教学情境，师生可以不受物理教室空间的限制，开展不同形式的群组学习活动，为师生提供特别地沉浸式体验。但是，这类环境存在的无边界、虚拟性特点，开展分组教学、讨论活动时，师生虚拟化身移动过程中会出现穿越、碰撞现象，选座时师生、生生之间虚拟化身沟通、交流也会产生视觉的困扰。通过个性化的场景组织，定制化选位策略和群体选位，赋予虚拟教学环境中师生虚拟化身更强的智能性，增强教学活动中师生的参与度，能够提升新型教学环境的自然交互能力。

但当前沉浸式虚拟环境中多化身选位还存在诸多的问题：（1）以A*算法为代表的寻径算法虽能实现二维游戏场景中角色化身的寻路，若扩展到三维虚拟教学空间，需要克服更多的条件限制，实现起来较为复杂；（2）在虚拟化身的选位过程中，执行群体聚焦和分散时，传统的漫游式或交互式化身系统难以解决所需的即时路线规划和障碍判断能力；（3）虚拟化身移动过程中，需要基于逆运动学的控制，才能实现化身模型的自然旋转、移动方向判断和路径光滑处理。这些缺陷限制了虚拟教学环境中师生交互性的获取。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种教学空间中多虚拟化身的选位方法，为虚拟教学环境中师生化身交互智能性的增强提供一种新的、快速生成的途径和方式。

本发明的目的是通过以下技术措施实现的。

一种教学空间中多虚拟化身的选位方法，包括以下步骤：

（1）虚拟教学空间的场景组织。构建虚拟教学空间，调整教学场景的尺度令其适配教学空间，在空间中添加虚拟对象的锚点；采用八叉树划分虚拟教学空间，使用正六边形剖分地面，计算各对象所占的网格区域，采用缩略图的形式生成导航网格图。

（2）虚拟化身的选位。虚拟化身以多种移动方式选位，结合六边形网格拓扑关系及其属性，生成移动路径；依据教学活动中用户的身份，采取对应的选位策略，开启化身模型的路径规划线程，优化化身的移动路径，控制虚拟化身的移动及其骨骼模型的旋转。

（3）虚拟化身的群体选位。提供多样化的座位布设方案，依据活动主题，布设教学环境，支持教师指定小组的活动区域；学习者根据分组信息结成群组关系，实现群组的聚焦和分散；采用局部回避算法，避免化身之间以及与其他对象的碰撞，为特定参与者保留座位。

本发明的有益效果在于：

构建虚拟教学空间，调整教学场景的尺度令其适配教学空间，在空间中添加虚拟对象的锚点；采用八叉树划分虚拟教学空间，使用正六边形剖分地面，计算各对象所占的网格区域，采用缩略图的形式生成导航网格图。虚拟化身以多种移动方式选位，结合六边形网格拓扑关系及其属性，生成移动路径；依据教学活动中用户的身份，采取对应的选位策略，开启化身模型的路径规划线程，优化化身的移动路径，控制虚拟化身的移动及其骨骼模型的旋转。提供多样化的座位布设方案，依据活动主题，布设教学环境，支持教师指定小组的活动区域；学习者根据分组信息结成群组关系，实现群组的聚焦和分散；采用局部回避算法，避免化身之间以及与其他对象的碰撞，为特定参与者保留座位。随着5G网络环境大规模的铺开，虚拟空间将在各层级教育中得到广泛应用，增强师生在虚拟教学空间交互中的智能性需求日益迫切。本发明提供一种虚拟教学空间中多虚拟化身的选位方法，有助于师生在虚拟环境中获得良好的交互体验。

附图说明

图1是本发明教学空间中多虚拟化身的选位方法流程图。

图2是本发明实施例中虚拟教学空间的场景示意图。

图3是本发明实施例中虚拟教学空间中部分区域的导航网格示意图。

图4是本发明实施例中化身移动路径示意图。其中，A为化身，B为目标座位。

图5是本发明实施例中化身遇到障碍调整路径示意图。其中，C为化身，D、E、F为其他化身，G为目标座位。

图6是本发明实施例中化身足迹平滑优化示意图。其中，R为化身，S为目标座位。

图7是本发明实施例中多样条分层曲线控制化身运动示意图。其中，T为化身，Y为目标座位，U、V、W、X为其他化身。

图8是本发明实施例中虚拟教学空间中座位布局示意图。其中，8-1为电影院模式，8-2为论坛模式，8-3为会议厅模式，8-4为宴会桌模式，8-5为咖啡馆模式，8-6为培训室模式。

图9是本发明实施例中游客避让化身示意图。其中，H为化身，I为游客，J、K为其他化身，L为目标座位，当化身H与游客I相遇，游客I避让。

图10是本发明实施例中化身遇到其他化身时等待示意图。其中，M为化身，N、O、P为其他化身，Q为目标座位，当化身M与化身N相遇，化身M暂停移动。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施案例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施案例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1所示，本实施例提供一种教学空间中多虚拟化身的选位方法，包括如下步骤：

（1）虚拟教学空间的场景组织。构建虚拟教学空间，调整教学场景的尺度令其适配教学空间，在空间中添加虚拟对象的锚点；采用八叉树划分虚拟教学空间，使用正六边形剖分地面，计算各对象所占的网格区域，采用缩略图的形式生成导航网格图。

（1-1）虚拟教学空间的构建。按照校园-教学楼-教室层次，构建虚拟教学空间，布设学科虚拟场景；结合虚拟教学空间的范围，调整虚拟教学资源的尺度，实现虚拟对象到教学空间的映射；采用最小外接框作为对象包围盒，确定虚拟对象的范围。

（1-1-1）虚拟教学空间的构建。按照校园-教学楼-教室层次，构建虚拟教学空间，依据教学活动所属学科及其分支，将教学资源的虚拟场景布设在教学空间中，支持师生以虚拟化身的方式参与教学空间中活动。图2为虚拟教学空间效果示意图。

（1-1-2）虚拟对象的映射。依照教学对象的气态、液态或固态形态，及其依赖的容器、实验台或其他物体，结合虚拟教学空间的范围，调整虚拟教学资源的位置和尺度，将其映射到虚拟教学空间及其对应的虚拟对象上。

（1-1-3）对象范围的确定。依据虚拟教学资源中对象的生成方式，由三角形面片构建的虚拟仪器、教具和学具，采用最小外接框作为其包围盒；实时计算由物理引擎生成的粒子系统范围，依据函数方程，计算由曲面、曲线生成对象的最小包围盒。

（1-2）虚拟场景的组织。在虚拟教学空间中布设资源，为虚拟对象添加空间锚点；采用八叉树划分虚拟教学空间；根据虚拟对象所对应真实物体的物理性质、化学性质，在八叉树中使用不同颜色标注其影响的范围。

（1-2-1）虚拟教学场景的布设。根据教学资源的学科特性与教学设计，在实验操作台、黑板和屏幕上展示虚拟教学资源，将虚拟教学资源布设到教学空间的相应位置，依据虚拟教学资源的重心，或者主要对象的包围盒角点，添加空间锚点。

（1-2-2）虚拟场景的组织。利用BSP树组织虚拟教学空间中的对象，依据虚拟教学空间中各对象的分布，通过设置格网尺寸、化身半径和碰撞器细节参数，采用八叉树将虚拟教学空间分割成众多的节点，组织虚拟教学空间的对象。

（1-2-3）虚拟场景的对象标注。依据教学场景中对象的物理、化学性质，根据对象的不可接触、不可穿过、会爆炸和会腐蚀的危险程度，确定其在虚拟教学空间中的影响范围，并在八叉树中采用不同颜色标记该范围。

（1-3）导航网格的生成。使用正六边形剖分虚拟教学空间的地面，结合拓扑关系计算各对象所占的网格区域；为各网格添加可通过、不可通过的类型属性；采用缩略图的形式生成导航网格图，并用颜色和扇形标注网格属性和化身观察范围。

（1-3-1）地面网格生成。使用正六边形剖分虚拟教学空间的地面（与XOY平面平行），依据其相邻与连接情况，构建正六边形网的拓扑关系，将八叉树组织的所有虚拟对象投影到地面，依据对象的外接框，计算其所占据的六边形网格面积。图3为虚拟教学空间对应的地面网格投影示意图。

（1-3-2）地面网格中对象范围属性设置。根据八叉树中标注的虚拟对象的范围及其影响区域，在六边形网中为各正六边形网格添加可通过、不可通过的类型属性，作为判断虚拟化身在地面上可否移动的依据。

（1-3-3）导航网格图的生成。基于地面六边形网格，采用缩略图的形式生成虚拟教学空间的导航网格图，使用不同颜色标记相应属性的虚拟对象所占据的空间，将当前用户化身的扇形视场范围角内的场景范围标注在导航图上。

（2）虚拟化身的选位。虚拟化身以多种移动方式选位，结合六边形网格拓扑关系及其属性，生成移动路径；依据教学活动中用户的身份，采取对应的选位策略，开启化身模型的路径规划线程，优化化身的移动路径，控制虚拟化身的移动及其骨骼模型的旋转。

（2-1）设定虚拟化身的移动机制。支持虚拟化身以自由漫游、沿固定路径行走或在空中俯视方式运动；为虚拟化身添加阻塞器组件，发出阻塞消息，接受虚拟空间阻塞管理器的处理指令；结合六边形网格的拓扑关系和网格的属性，生成可通行的移动路径。

（2-1-1）移动规则设定。在虚拟教学环境中，支持虚拟化身以自由漫游、沿固定路径行走或在空中俯视方式运动，化身移动过程中需配以协调的摆臂、迈步动作，转身、就位动作不能违背人体构造规律。

（2-1-2）移动过程中的阻塞处理。当虚拟化身进入虚拟教学空间，为其添加阻塞器组件，在其前进方向遇有阻塞情形时，依据虚拟对象的性质或者相遇化身的权限高低，虚拟空间阻塞管理器发出停止前进、等待或避让的处理指令。

（2-1-3）障碍物的避让处理。根据虚拟化身在地面六边形网格中的位置，结合六边形网的拓扑关系，判断虚拟化身的可移动方向，当前进方向的正六边形的属性为危险或不可通过，依次判断该正六边形两侧网格可否通行，迭代判断，生成可通行的移动路径。

化身移动规则：

Ⅰ.连接化身和目标位置所在正六边形的重心。

Ⅱ.确定重心连线与化身所在正六边形的边线的交点。

Ⅲ.化身穿过交点所在的边线移动到相邻的下一个正六边形。

Ⅳ.判断化身是否处在目标位置，如不在，重复步骤Ⅰ-Ⅲ，直到化身处于目标位置，即停止移动化身。

（2-2）虚拟化身的选位。依据教学活动中用户的游客、参与者和主持人身份，分别赋予相应的选位权限；采取浏览、自选和保留的选位策略；根据虚拟化身和目标座位在地面网格中的位置，规划移动路径。

（2-2-1）选位规则的制定。依据教学活动中师生用户的游客、参与者和主持人身份，分别赋予旁听、指定和独占座位的控制权限，支持虚拟化身浏览目的区域的座位布局，按照教学活动的要求选择自身的座位。

（2-2-2）选位策略的应用。师生通过VR终端登录到虚拟教学空间后，依据其在教学活动中的身份，采取浏览、自选和保留的选位策略，虚拟化身进入教学活动的目的区域，可以按照先到先得的原则选择空座位，也可以到为其保留的指定位置就座。

（2-2-3）移动路径的规划。基于导航网格，以虚拟化身当前位置为起点，目标座位为终点，两者的连线与所在正六边形边的交点作为初始移动方向，继续计算下一正六边形的重心与终点连线的交点，确定下一移动的正六边形，直至抵达目的地位置。图4为化身移动路径示意图，化身A前往目标座位B。

（2-3）虚拟化身模型的控制。开启化身模型的路径规划线程，依据前方的情形，执行和调整当前路径；使用FABRIK算法构建虚拟化身移动规划器，优化化身在虚拟教学中移动路径；使用B样条曲线控制虚拟化身的移动，采用时间线更新化身骨骼模型的旋转。图5为化身遇到障碍调整路径示意图，化身C前往目标座位G，途中遇到化身D、E、F，调整当前路径。

（2-3-1）基于多线程的异步路径规划。在主渲染线程之外，开启化身模型的路径规划线程，从虚拟教学空间的场景管理器中，获取其他虚拟化身的位置，实时判断移动路径前方是否有不可穿越的对象或其他权限的虚拟化身，执行暂停或重新规划绕行路径。

（2-3-2）化身模型的移动路径优化。使用FABRIK算法构建虚拟化身移动规划器，采用Mecanim动画系统中的根运动功能，通过平滑与调整化身运动路径的控制点，优化化身在虚拟教学中移动路径，实现化身足迹的平滑过度。图6为化身足迹平滑优化示意图。

（2-3-3）化身模型的运动控制。使用B样条曲线控制化身模型的移动，根据教学空间的复杂程度，构建多样条分层曲线，实现虚拟化身的精细运动控制，基于逆运动学原理，采用时间线控制虚拟化身的骨骼模型旋转。图7为多样条分层曲线控制化身运动示意图。

（3）虚拟化身的群体选位。提供多样化的座位布设方案，依据活动主题，布设教学环境，支持教师指定小组的活动区域；学习者根据分组信息结成群组关系，实现群组的聚焦和分散；采用局部回避算法，避免化身之间以及与其他对象的碰撞，为特定参与者保留座位。

（3-1）群组活动的环境设定。根据教学活动的要求，支持教师选择相应的座位排列模式；依据主题内容，分割虚拟教学空间，为每个小组配备相应的虚拟屏幕、操作台桌和灯光效果；教师完成学生群体分组，指定活动区域，更新课程资源、场景布设以及环境设置。

（3-1-1）多样化座位布设。依据教学活动的要求，教师可选择电影院、论坛、宴会厅、会议桌、咖啡馆和培训室的座位排列模式，在虚拟教学空间中设置群体学习时的座位布局，支持多虚拟化身的协作学习。图8为虚拟教学空间中多种座位布局示意图。

（3-1-2）活动环境设置。根据教学任务，为不同规模的学习群组选择座位排列模式，使用地毯、矮柜、隔板和屏风对象分割虚拟教学空间，依据主题内容，为每个小组配备相应的虚拟屏幕、操作台桌和灯光效果。

（3-1-3）教学活动分组。依据教学活动的内容设计，教师将参与该活动的学习者分成若干组，指定各小组的组长，规划、指定各小组虚拟化身在虚拟教学空间的活动区域，并更新课程资源、场景布设以及环境设置。

（3-2）小组成员的聚焦和分散。通过消息推送机制，学习者接收到分组信息，结成群组关系；根据目的区域，小组成员驱动虚拟化身规划移动路径，到达指定位置就座；获得解散指令，小组成员离开讨论区域，并清除场景相关内容。

（3-2-1）分组操作。应用消息推送机制，教师向参与教学活动的学习者发送分组信息，并告知每组的组员与组长姓名，学习者接受到信息后，跟同组成员结成群组关系，通过即时通讯和协同学习工作在虚拟教学活动中开展探究式、同伴式学习。

（3-2-2）小组成员的聚焦。根据教师的分组安排，小组长向讨论组的成员发出消息，通知小组成员需到达区域地点，小组成员接受到消息后，驱动其虚拟化身规划前往目的地的移动路径，并用箭头提示其行进路线，到达后选定位置就座。

（3-2-3）小组成员的分散。教学活动结束后，小组长发出解散指令，参与人员的虚拟化身逐次起身，离开讨论区域，小组长的虚拟化身将清除讨论区域白板和屏幕上的板书、草图以及放映的视频内容，并完成局部场景中教具对象的隐藏。

（3-3）特定冲突处理。采用局部回避算法，虚拟空间阻塞管理器通知游客化身避让以免与高权限的化身发生碰撞；将时间和网格作为搜索节点，预判行进前方是否需要暂停或避让处理；教师或组长可为承担特定任务的参与者保留讨论区域的相应座位。

（3-3-1）低权限化身的回避处理。参与教学活动的虚拟化身移动过程中，前进路径遇到其它游客化身，采用局部回避算法，虚拟空间阻塞管理器通知游客化身避让，移动到相邻其他位置，待该虚拟化身通过后，再令游客化身恢复到原先位置，避免发生碰撞。图9为游客避让化身示意图，游客I避让高权限的化身H。

（3-3-2）有害区域的预判。多虚拟化身同时在教学空间中移动时，将时间和网格作为搜索节点，各个虚拟化身根据自身当前位置、移动路径与移动速度，逐帧判断与其他虚拟化身以及与六边形网格中有害对象相遇的情形，及时做出暂停或避让处理。图10为化身遇到其他化身时等待示意图，当化身M与化身N相遇，化身M暂停移动。

（3-3-3）保留位置的设定。当学习者群体向目的区域聚焦时，依据分组的组员信息以及在教学活动中承担的任务，教师或组长可根据承担汇报工作的学习者保留讨论区域的特定座位，其他座位可开放供参与者选择。

本说明书中未作详细描述的内容，属于本专业技术人员公知的现有技术。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种教学空间中多虚拟化身的选位方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

（1）虚拟教学空间的场景组织，构建虚拟教学空间，调整教学场景的尺度令其适配教学空间，在空间中添加虚拟对象的锚点；采用八叉树划分虚拟教学空间，使用正六边形剖分地面，计算各对象所占的网格区域，采用缩略图的形式生成导航网格图；

（2）虚拟化身的选位，虚拟化身以多种移动方式选位，结合六边形网格拓扑关系及其属性，生成移动路径；依据教学活动中用户的身份，采取对应的选位策略，开启化身模型的路径规划线程，优化化身的移动路径，控制虚拟化身的移动及其骨骼模型的旋转；

所述虚拟化身的选位包括以下步骤：

（2-1）设定虚拟化身的移动机制，支持虚拟化身以自由漫游、沿固定路径行走或在空中俯视方式运动；为虚拟化身添加阻塞器组件，发出阻塞消息，接受虚拟空间阻塞管理器的处理指令；结合六边形网格的拓扑关系和网格的属性，生成可通行的移动路径；具体的

（2-1-1）移动规则设定，在虚拟教学环境中，支持虚拟化身以自由漫游、沿固定路径行走或在空中俯视方式运动，化身移动过程中需配以协调的摆臂、迈步和转身动作，化身模型的动作不能违背人体构造规律；

（2-1-2）移动过程中的阻塞处理，当虚拟化身进入虚拟教学空间，为其添加阻塞器组件，在其前进方向遇有阻塞情形时，依据虚拟对象的性质或者相遇化身的权限高低，虚拟空间阻塞管理器发出停止前进、等待或避让的处理指令；

（2-1-3）障碍物的避让处理，根据虚拟化身在地面六边形网格中的位置，结合六边形网的拓扑关系，判断虚拟化身的可移动方向，当前进方向的正六边形的属性为危险或不可通过，依次判断该正六边形两侧网格可否通行，迭代判断，生成可通行的移动路径；

（2-2）虚拟化身的选位，依据教学活动中用户的游客、参与者和主持人身份，分别赋予相应的选位权限；采取浏览、自选和保留的选位策略；根据虚拟化身和目标座位在地面网格中的位置，规划移动路径；具体的

（2-2-1）选位规则的制定，依据教学活动中师生用户的游客、参与者和主持人身份，分别赋予旁听、指定和独占座位的控制权限，支持虚拟化身浏览目的区域的座位布局，按照教学活动的要求选择自身的座位；

（2-2-2）选位策略的应用，师生通过VR终端登录到虚拟教学空间后，依据其在教学活动中的身份，采取浏览、自选和保留的选位策略，虚拟化身进入教学活动的目的区域，按照先到先得的原则选择空座位，或是到为其保留的指定位置就座；

（2-2-3）移动路径的规划，基于导航网格，以虚拟化身当前位置为起点，目标座位为终点，两者的连线与所在正六边形边的交点作为初始移动方向，继续计算下一正六边形的重心与终点连线的交点，确定下一移动的正六边形，直至抵达目的地位置；

（2-3）虚拟化身模型的控制，开启化身模型的路径规划线程，依据前方的情形，执行和调整当前路径；使用FABRIK算法构建虚拟化身移动规划器，优化化身在虚拟教学中移动路径；使用B样条曲线控制虚拟化身的移动，采用时间线更新化身骨骼模型的旋转；具体的

（2-3-1）基于多线程的异步路径规划，在主渲染线程之外，开启化身模型的路径规划线程，从虚拟教学空间的场景管理器中，获取其他虚拟化身的位置，实时判断移动路径前方是否有不可穿越的对象或其他权限的虚拟化身，执行暂停或重新规划绕行路径；

（2-3-2）化身模型的移动路径优化，使用FABRIK算法构建虚拟化身移动规划器，采用Mecanim动画系统中的根运动功能，通过平滑与调整化身运动路径的控制点，优化化身在虚拟教学中移动路径，实现化身足迹的平滑过度；

（2-3-3）化身模型的运动控制，使用B样条曲线控制化身模型的移动，根据教学空间的复杂程度，构建多样条分层曲线，实现虚拟化身的精细运动控制，基于逆运动学原理，采用时间线控制虚拟化身的骨骼模型旋转；

（3）虚拟化身的群体选位，提供多样化的座位布设方案，依据活动主题，布设教学环境，支持教师指定小组的活动区域；学习者根据分组信息结成群组关系，实现群组的聚焦和分散；采用局部回避算法，避免化身之间以及与其他对象的碰撞，为特定参与者保留座位；

所述虚拟化身的群体选位包括以下步骤：

（3-1）群组活动的环境设定，根据教学活动的要求，支持教师选择相应的座位排列模式；依据主题内容，分割虚拟教学空间，为每个小组配备相应的虚拟屏幕、操作台桌和灯光效果；教师完成学生群体分组，指定活动区域，更新课程资源、场景布设以及环境设置；具体的

（3-1-1）多样化座位布设，依据教学活动的要求，教师选择电影院、论坛、宴会厅、会议桌、咖啡馆、马蹄形或培训室的座位排列模式，在虚拟教学空间中设置群体学习时的座位布局，支持多虚拟化身的协作学习；

（3-1-2）活动环境设置，根据教学任务，为不同规模的学习群组选择座位排列模式，使用地毯、矮柜、隔板和屏风对象分割虚拟教学空间，依据主题内容，为每个小组配备相应的虚拟屏幕、操作台桌和灯光效果；

（3-1-3）教学活动分组，依据教学活动的内容设计，教师将参与该活动的学习者分成若干组，指定各小组的组长，规划、指定各小组虚拟化身在虚拟教学空间的活动区域，并更新课程资源、场景布设以及环境设置；

（3-2）小组成员的聚焦和分散，通过消息推送机制，学习者接收到分组信息，结成群组关系；根据目的区域，小组成员驱动虚拟化身规划移动路径，到达指定位置就座；获得解散指令，小组成员离开讨论区域，并清除场景相关内容；具体的

（3-2-1）分组操作，应用消息推送机制，教师向参与教学活动的学习者发送分组信息，并告知每组的组员与组长姓名，学习者接受到信息后，跟同组成员结成群组关系，通过即时通讯和协同学习工作在虚拟教学活动中开展探究式、同伴式学习；

（3-2-2）小组成员的聚焦，根据教师的分组安排，小组长向讨论组的成员发出消息，通知小组成员需到达区域地点，小组成员接受到消息后，驱动其虚拟化身规划前往目的地的移动路径，并用箭头提示其行进路线，到达后选定位置就座；

（3-2-3）小组成员的分散，教学活动结束后，小组长发出解散指令，参与人员的虚拟化身逐次起身，离开讨论区域，小组长的虚拟化身将清除讨论区域白板和屏幕上的板书、草图以及放映的视频内容，并完成局部场景中教具对象的隐藏；

（3-3）特定冲突处理，采用局部回避算法，虚拟空间阻塞管理器通知游客化身避让以免与高权限的化身发生碰撞；将时间和网格作为搜索节点，预判行进前方是否需要暂停或避让处理；教师或组长为承担特定任务的参与者保留讨论区域的相应座位；具体的

（3-3-1）低权限化身的回避处理，参与教学活动的虚拟化身移动过程中，前进路径遇到其它游客化身，采用局部回避算法，虚拟空间阻塞管理器通知游客化身避让，移动到相邻其他位置，待该虚拟化身通过后，再令游客化身恢复到原先位置，避免发生碰撞；

（3-3-2）有害区域的预判，多虚拟化身同时在教学空间中移动时，将时间和网格作为搜索节点，各个虚拟化身根据自身当前位置、移动路径与移动速度，逐帧判断与其他虚拟化身以及与六边形网格中有害对象相遇的情形，及时做出暂停或避让处理；

（3-3-3）保留位置的设定，当学习者群体向目的区域聚焦时，依据分组的组员信息以及在教学活动中承担的任务，教师或组长根据承担汇报工作的学习者保留讨论区域的特定座位，其他座位开放供参与者选择。

2.根据权利要求1所述的教学空间中多虚拟化身的选位方法，其特征在于步骤（1）中所述虚拟教学空间的场景组织包括以下步骤：

（1-1）虚拟教学空间的构建，按照校园-教学楼-教室层次，构建虚拟教学空间，布设学科虚拟场景；结合虚拟教学空间的范围，调整虚拟教学资源的尺度，实现虚拟对象到教学空间的映射；采用最小外接框作为对象包围盒，确定虚拟对象的范围；

（1-2）虚拟场景的组织，在虚拟教学空间中布设资源，为虚拟对象添加空间锚点；采用八叉树划分虚拟教学空间；根据虚拟对象所对应真实物体的物理性质、化学性质，在八叉树中使用不同颜色标注其影响的范围；

（1-3）导航网格的生成，使用正六边形剖分虚拟教学空间的地面，结合拓扑关系计算各对象所占的网格区域；为各网格添加可通过、不可通过的类型属性；采用缩略图的形式生成导航网格图，并使用颜色和扇形标注网格属性和化身观察范围。

3.根据权利要求2所述的教学空间中多虚拟化身的选位方法，其特征在于步骤（1-1）中所述虚拟教学空间的构建包括以下步骤：

（1-1-1）虚拟教学空间的构建，按照校园-教学楼-教室层次，构建虚拟教学空间，依据教学活动所属学科及其分支，将教学资源的虚拟场景布设在教学空间中，支持师生以虚拟化身的方式参与教学空间中活动；

（1-1-2）虚拟对象的映射，依照教学对象的气态、液态或固态形态，及其依赖的容器、实验台或其他物体，结合虚拟教学空间的范围，调整虚拟教学资源的位置和尺度，将其映射到虚拟教学空间及其对应的虚拟对象上；

（1-1-3）对象范围的确定，依据虚拟教学资源中对象的生成方式，由三角形面片构建的虚拟仪器、教具和学具，采用最小外接框作为其包围盒；实时计算由物理引擎生成的粒子系统范围，依据函数方程，计算由曲面、曲线生成对象的最小包围盒。

4.根据权利要求2所述的教学空间中多虚拟化身的选位方法，其特征在于步骤（1-2）中所述虚拟场景的组织包括以下步骤：

（1-2-1）虚拟教学场景的布设，在实验操作台、黑板和屏幕上展示虚拟教学资源，将虚拟教学资源布设到教学空间的相应位置，依据虚拟教学资源的重心，或者主要对象的包围盒角点，添加空间锚点；

（1-2-2）虚拟场景的组织，利用BSP树组织虚拟教学空间中的对象，依据虚拟教学空间中各对象的分布，通过设置格网尺寸、化身半径和碰撞器细节参数，采用八叉树将虚拟教学空间分割成众多的节点，组织虚拟教学空间的对象；

（1-2-3）虚拟场景的对象标注，依据教学场景中对象的物理、化学性质，根据对象的不可接触、不可穿过、会爆炸和会腐蚀的危险程度，确定其在虚拟教学空间中的影响范围，并在八叉树中采用不同颜色标记该范围。

5.根据权利要求2所述的教学空间中多虚拟化身的选位方法，其特征在于步骤（1-3）中所述导航网格的生成包括以下步骤：

（1-3-1）地面网格生成，使用正六边形剖分虚拟教学空间的地面，依据其相邻与连接情况，构建正六边形网的拓扑关系，将八叉树组织的所有虚拟对象投影到地面，依据对象的外接框，计算其所占据的六边形网格面积；

（1-3-2）地面网格中对象范围属性设置，根据八叉树中标注的虚拟对象的范围及其影响区域，在六边形网中为各正六边形网格添加可通过、不可通过的类型属性，作为判断虚拟化身在地面上可否移动的依据；

（1-3-3）导航网格图的生成，基于地面六边形网格，采用缩略图的形式生成虚拟教学空间的导航网格图，使用不同颜色标记相应属性的虚拟对象所占据的空间，将当前用户化身的扇形视场范围角内的场景范围标注在导航图上。

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