CN114257776A - 教室互动系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种教室互动系统，包括：主控制器和若干数据采集器；主控制器分别与每个数据采集器通信连接；线下教室中每个线下座位处对应配置一个数据采集器；主控制器用于基于线下教室中每个线下座位配置一个虚拟座位号，并构建虚拟座位号与用户信息之间的匹配关系；用户信息包括教师信息和/或学生信息；控制器还用于在线上的目标用户根据目标用户信息登入教室互动系统后，基于匹配关系匹配得到与目标用户信息对应的目标虚拟座位号，并控制目标虚拟座位号对应的目标线下座位处配置的数据采集器的工作状态。本发明实现了线上目标用户通过目标线下座位处的数据采集器，实现了学生视角画面多样化，提升了沉浸式体验，提升了教学的趣味性和真实性。

Description

教室互动系统

技术领域

本发明涉及智能设备技术领域，尤其涉及一种教室互动系统。

背景技术

在线教育是指在由通讯技术、微电脑技术、计算机技术、人工智能、网络技术和多媒体技术等所构成的网络环境中进行的教学活动，是基于网络技术的教学活动。

由于时间、空间上的较小限制，在线教育的应用越来越广泛，在线课堂也逐步增多。目前的在线课堂方案主要包含以下几种，依托于视频会议直播工具、开放式直播平台、教育平台、教育领域SaaS(Software-as-a-Service，软件即服务)平台搭建、在线教室等。

目前的在线教育虽然具有强大的灵活性与容纳度，同时也存在很大的缺陷。基于直播工具或直播平台的在线教育，领域差距大、业务针对性差、功能单一、教学互动共享功能支撑不足；教育平台以录播为主，无法满足实时教学互动；搭建的在线教育平台，教学体验差，无法还原线下教学场景；在线教室虽能较好的满足直播和互动需求，仍存在学生画面视角单一、课堂专注度无法体现、沉浸式体验差等缺陷。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中教室互动设备存在画面视角单一、沉浸式体验差的缺陷，目的在于提供一种教室互动系统。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

本发明提供一种教室互动系统，所述教室互动系统包括：

主控制器和若干数据采集器；所述主控制器分别与每个所述数据采集器通信连接；线下教室中每个线下座位处对应配置一个所述数据采集器；

所述主控制器用于基于所述线下教室中每个所述线下座位配置一个虚拟座位号，并构建所述虚拟座位号与用户信息之间的匹配关系；所述用户信息包括教师信息和/或学生信息；

所述主控制器还用于在线上的目标用户根据目标用户信息登入所述教室互动系统后，基于所述匹配关系匹配得到与所述目标用户信息对应的目标虚拟座位号，并控制所述目标虚拟座位号对应的目标线下座位处配置的所述数据采集器的工作状态。

较佳地，所述数据采集器包括第一显示屏幕、摄像头和扬声器中的至少一种；

所述主控制器还与所述目标用户处对应配置的远端装置通信连接；

所述第一显示屏幕用于播放所述主控制器从所述远端装置获取的显示内容；

所述扬声器用于播放所述主控制器从所述远端装置获取到的音频内容；

所述摄像头用于采集在所述目标线下座位处的视角下对应的所述线下教室中的实际场景图像，并通过所述主控制器将所述实际场景图像发送至所述远端装置。

较佳地，所述数据采集器还包括麦克风；

所述麦克风用于采集所述线下教室中第一用户的语音信息，并所述语音信息通过所述主控制器发送至所述远端装置。

较佳地，所述教室互动系统还包括：音频处理设备；

所述主控制器还与所述音频处理设备通信连接；

所述音频处理设备用于采集所述扬声器的所述音频内容，以及通过所述主控制器接收所述麦克风采集的所述语音信息，并且采用回声消除机制将所述语音信息中的所述音频内容消除处理，以将消除处理后的语音信息通过所述主控制器发送至所述远端装置。

较佳地，所述教室互动系统还包括：共享显示屏幕；

所述主控制器还与所述共享显示屏幕通信连接；

所述共享显示屏幕用于显示设定内容，并通过所述主控制器将所述设定内容的显示画面共享给所述远端装置；或，所述共享显示屏幕用于显示一个所述远端装置发送的远端屏幕画面；

或，

所述教室互动系统还包括：书写屏幕；

所述主控制器还与所述书写屏幕通信连接；

所述书写屏幕用于接收并显示所述目标用户或所述线下教室中的所述第一用户在所述书写屏幕上的输入内容，并通过所述主控制器将所述输入内容共享给所述远端装置。

较佳地，所述教室互动系统还包括：副控制器；

所述主控制器还与所述副控制器通信连接；

所述副控制器用于在教学互动过程中配置教学互动信息。

较佳地，所述主控制器还用于获取每个所述线下教室对应的线下座位的总数量，根据所述总数量确定每个所述线下教室所有用户对应所述虚拟座位号，并构建所述虚拟座位号与所述用户信息之间的所述匹配关系。

较佳地，所述主控制器还用于在所述目标用户信息登入所述教室互动系统后将所述目标用户信息随机分配至一个处于无人状态的线下座位对应的所述虚拟座位号；

或，所述主控制器还用于记录所述目标用户信息的登入所述教室互动系统的登入时间，根据所述登入时间的次序将所述目标用户信息分配至处于无人状态且对应的所述虚拟座位号最小的线下座位。

较佳地，所述主控制器还用于基于从同一目标用户的所述音频内容提取的第一音量信息，获取所述目标用户的活跃度；

将位于所述线下教室的设定区域内的所述数据采集器匹配给所述活跃度超过活跃度阈值的所述目标用户。

较佳地，所述主控制器还用于将所述活跃度从高至低排序，将排序靠前的多个所述目标用户的所述远端装置发送的显示内容和音频内容转发至所有所述远端装置。

较佳地，所述主控制器具体用于提取并记录在当前教学互动过程中同一目标用户的所述远端装置获取到的音频内容的所述第一音量信息，根据所述第一音量信息中的当前音量信息和在当前教学互动过程中当前时刻之前的历史音量信息做加权平均计算得到第二音量信息，基于所述第二音量信息计算得到所述目标用户的所述活跃度，所述第二音量信息与所述活跃度正相关。

较佳地，所述主控制器还用于基于所述第一显示屏幕中显示的每个所述目标用户的所述显示内容提取用户面部特征；

基于用户面部特征确定每个所述目标用户在教学互动过程中的用户专注度。

较佳地，所述主控制器还用于将所述用户面部特征输入面部识别模型，得到多个面部组织对应的面部位置点以及微动作类别；

所述主控制器还用于基于所述面部位置点和所述微动作类别计算得到单个目标用户的所述用户专注度。

较佳地，所述主控制器还用于根据所述线下教室中所有所述目标用户的所述用户专注度计算得到所述线下所有所述目标用户对当前教学互动的整体专注度。

较佳地，所述主控制器还用于获取与所述远端装置之间的网络通信参数，当所述网络通信参数大于网络传输阈值时，则切换至第一数据传输方式；否则切换至第二数据传输方式；

其中，所述第一数据传输方式的数据流大于所述第二数据传输方式的数据流。

本发明的积极进步效果在于：通过线下教室中每个线下座位配置一个虚拟座位号，并构建虚拟座位号与用户信息之间的匹配关系，在线上的目标用户根据目标用户信息登入教室互动系统后，基于匹配关系匹配得到与目标用户信息对应的目标虚拟座位号，并控制目标虚拟座位号对应的目标线下座位处配置的数据采集器的工作状态，实现了线上的目标用户通过目标线下座位处配置的数据采集器，实时查看线下教室中当前座位处的视角场景，从而实现了学生视角画面多样化，提升画面的真实性，与真实的线下教育场景下的多学生视角一致，提升了沉浸式体验；且可以与线下教师直接面对面互动，提升了教学互动的趣味性和真实性。

附图说明

图1为本发明的实施例1的教室互动系统的第一模块示意图。

图2为本发明的实施例1的教室互动系统的第二模块示意图。

图3为本发明的实施例2的教室互动系统的模块示意图。

图4为本发明的实施例2的教室互动系统中的音频处理设备的音频处理示意图。

图5为本发明的实施例2的教室互动系统对应的远程教学互动的场景示意图。

图6为本发明的实施例3的教室互动系统的模块示意图。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1

本实施例提供一种教室互动系统，参照图1，教室互动系统包括：

主控制器1和若干数据采集器2。

主控制器1分别与每个数据采集器2通信连接。线下教室中每个线下座位处对应配置一个数据采集器2。

主控制器1用于基于所述线下教室中每个所述线下座位配置一个虚拟座位号，并构建所述虚拟座位号与用户信息之间的匹配关系。用户信息包括教师信息和/或学生信息。

主控制器1还用于在线上的目标用户根据目标用户信息登入所述教室互动系统后，基于所述匹配关系匹配得到与所述目标用户信息对应的目标虚拟座位号，并控制所述目标虚拟座位号对应的目标线下座位处配置的数据采集器2的工作状态。

其中，线上用户与线下座位及时自动匹配，线上用户与线下座位一对一设置对应的数据采集器，线上用户相当于置身于线下教室的真实场景中，与真实的线下教育场景下的多学生视角一致，提升了沉浸式体验；且可以与线下教师直接面对面互动，提升了教学互动的趣味性和真实性。

本实施例通过线下教室中每个线下座位配置一个虚拟座位号，并构建虚拟座位号与用户信息之间的匹配关系，在线上的目标用户根据目标用户信息登入教室互动系统后，基于匹配关系匹配得到与目标用户信息对应的目标虚拟座位号，并控制目标虚拟座位号对应的目标线下座位处配置的数据采集器的工作状态，实现了线上的目标用户通过目标线下座位处配置的数据采集器，实时查看线下教室中当前座位处的视角场景，从而实现了学生视角画面多样化，提升画面的真实性，与真实的线下教育场景下的多学生视角一致，提升了沉浸式体验；且可以与线下教师直接面对面互动，提升了教学互动的趣味性和真实性。

具体实施时，参照图2，数据采集器2包括第一显示屏幕21、摄像头22和扬声器23中的至少一种。

主控制器1还与目标用户处对应配置的远端装置通信连接。

第一显示屏幕21用于播放主控制器1从远端装置获取的显示内容。

扬声器23用于播放主控制器1从远端装置获取到的音频内容。

摄像头22用于采集在目标线下座位处的视角下对应的线下教室中的实际场景图像，并通过主控制器1将实际场景图像发送至远端装置。

其中，显示内容可以是视频、图像、文本等，显示内容具体可以是目标用户的直播图像、在远端装置上播放的视频或图像等内容。音频内容可以是目标用户的语音、显示内容的配套音频等。摄像头22可以朝向预设教师位置(即线下教师的讲台位置)，采用在目标线下座位处的视角以模拟线下教学过程中学生的视角。远端装置可以是笔记本电脑、台式机电脑、智能终端等。

当线下教师行至第一显示屏幕前时，线上的目标用户(如学生)见屏如见面，双方可直观的体验线下教学的面对面的真实感。同时为每个目标用户提供单独的扬声器，实现线下教学的声音和图像的一致性。

本实施例进一步实现了学生画面视角多样化，使得学生直观感受独立视野画面，与真实的线下教育场景下的多学生视角一致，完成教师和学生面对面交流的沉浸式课堂体验，提升了教学互动的真实性、趣味性和体验感。

实施例2

本实施例是在实施例1的教室互动系统的基础上的进一步改进，具体地：

参照图3，数据采集器2还包括麦克风24。

麦克风24用于采集线下教室中第一用户的语音信息，并语音信息通过主控制器1发送至远端装置。

本实施例进一步丰富了数据采集器的具体实施方式，能够将采集到的线下教室中第一用户的语音信息发送至远端装置，使得目标用户能够听到线下教室中的声音，进一步提升了教学互动的真实性、趣味性和体验感。

具体实施时，教室互动系统还包括：音频处理设备3。

主控制器1还与音频处理设备3通信连接。

音频处理设备3用于采集扬声器23的音频内容，以及通过主控制器1接收麦克风24采集的语音信息，并且采用回声消除机制等语音处理方式，将语音信息中的音频内容消除处理，以将消除处理后的语音信息通过主控制器1发送至远端装置。

其中，每个被线上的目标用户控制的线下座位的扬声器23发出的声音都会弥漫在整个线下教室的空间中，会被采集线下教室内声音的麦克风24所拾取，麦克风24采集到的语音信息包含着扬声器23发出的声音一并被发送至远端装置，导致线上的目标用户听到回声。当多人同时发声时，确保系统不会出现啸叫、杂音等现象，完美还原线下课堂教师和学生的交流效果，以保证教学互动过程的语音质量，有效地提升了用户体验感。

参照图4，需配备特定音频处理单元(即音频处理设备)，该单元接收所有虚拟座位端的音箱(即扬声器)发声信号作为输入，也接收教师克风的音源作为输入，通过回声消除机制，消除教师麦克风中含有的其他虚拟座位端的声音信号，只留取教室空间中教师的声音信号，并将此声音信号编码发送至远端学生(即线上的目标用户的远端装置)。

参照图5，教育互动系统(包括教室端装置和助教端装置)与学生端装置组成远程教育的设备基础。每一远端学生都配置一个独立的虚拟座位端，该虚拟座位端，包含独立屏幕(即第一显示屏幕)、独立摄像头和独立音箱(即扬声器)以供发声，虚拟该在线学生(即目标用户)坐在教室里的相应位置，远程学生(即目标用户)具有多视角观看教室和教师，其中一个视角为虚拟座位端的独立摄像头，提供虚拟坐在教室里的真实视野，教师在与远程学生对话时，直面虚拟座位端的屏幕(即第一显示屏幕)和独立音箱，屏幕显示学生座位图像，独立音箱从虚拟座位端发出，提供一种教师和学生面对面交流的体验。

本实施例通过音频处理设备将语音信息中的音频内容消除处理，消除处理后的语音信息再通过主控制器发送至远端装置，使得线上的目标用户只听到线下的第一用户的语音信息，而不会听到线上的目标用户的回音，线上的目标用户在听线下老师教学时只留取教室空间中教师的声音信号，消除无关声音的干扰，进一步有效地提升了用户体验感。

具体实施时，教室互动系统还可以包括：共享显示屏幕4。

主控制器1还与共享显示屏幕4通信连接。

共享显示屏幕4可以用于显示设定内容，并通过主控制器1将设定内容的显示画面共享给远端装置。共享显示屏幕4也可以用于显示一个远端装置发送的远端屏幕画面。

教室互动系统还可以包括：书写屏幕5。

主控制器1还与书写屏幕5通信连接。

书写屏幕5用于接收并显示目标用户或线下教室中的第一用户在书写屏幕5上的输入内容，并通过主控制器1将输入内容共享给远端装置。

其中，共享显示屏幕和书写屏幕可以由同一装置实现，也可以由不同装置分别实现。

可以理解的是，在执行共享操作之前，可以增加获取共享权限的操作内容，该操作内容属于本领域的常规技术手段，此处不再赘述。

例如，线上或线下的教师通过共享显示屏幕实现教学资料共享显示，线下的第一用户(例如学生)或线上的目标用户(例如学生)可点击切换共享显示屏幕的视频画面为主画面进行查看。学生可申请屏幕共享权限，教师通过申请后，学生可选择电脑画面通过共享显示屏幕进行屏幕共享。书写屏幕提供文字、公式等的书写作用，教师可直接进行书写输入，当需要进行学生互动书写时，教师打开共享功能，学生可同步在书写屏幕上进行书写互动。教师进行课堂讲解时，可使用系统编写课堂题目进行在线答题，题目编写发布后，学生可点击答题回答题目并提交，完成线上答题互动。

本实施例通过共享显示屏幕或书写屏幕丰富了教育互动过程中的互动交流手段，进一步提升了教学互动的真实性、趣味性和体验感，提高了用户满意度。

实施例3

本实施例是在实施例1的教室互动系统的基础上的进一步改进，具体地：

参照图6，教室互动系统还包括：副控制器6(参照图5中的助教端装置)。

主控制器1还与副控制器6通信连接。

副控制器6用于在教学互动过程中配置教学互动信息。

其中，配置教学互动信息可以包括设置线下的第一用户和线上的目标用户的权限，权限可以包括但不限于：禁言、分组和退组。可以根据实际需要重新设置权限。

分组后同一个小组的成员相互之间可看到对方的显示内容，也可听到相互的音频内容。完成分组讨论工作后，可退出分组。

本实施例通过副控制器实现了设置线下的第一用户和线上的目标用户的权限，进一步完善了教室互动系统的功能。

具体实施时，主控制器1还用于获取每个线下教室对应的线下座位的总数量，根据总数量确定每个线下教室所有用户对应虚拟座位号，并构建虚拟座位号与用户信息之间的匹配关系。

具体地，主控制器1还可以用于在目标用户信息登入教室互动系统后将目标用户信息随机分配至一个处于无人状态的线下座位对应的虚拟座位号。

主控制器1还可以用于记录目标用户信息的登入教室互动系统的登入时间，根据登入时间的次序将目标用户信息分配至处于无人状态且对应的虚拟座位号最小的线下座位。

其中，对已分配的线下座位的虚拟座位号进行打标记处理，没打标记的即表示该虚拟座位号对应的线下座位处于无人状态，是可以进行分配的线下座位。

例如，可动态设置虚拟座位的数量，可以根据学生数量配置输入相应虚拟座位的数量，并为进入课堂(即登入教室互动系统)的学生分配虚拟座位号，虚拟座位号从1开始正序显示，学生进入课堂后默认按照先后顺序正序分配虚拟座位号，若中途有学生离开教室，则后续进来的学生替补上该虚拟座位号，完成学生与虚拟座位号的对应关系设置；第一显示屏幕可与虚拟座位号进行绑定，选择该虚拟座位对应的第一显示屏幕，选中需绑定至该第一显示屏幕的虚拟座位号，在线动态灵活调配绑定；绑定虚拟座位号后，该虚拟座位的第一显示屏幕显示被绑定虚拟座位号的远端装置的显示内容(例如，学生的直播图像)。

本实施例中提供了两种将目标用户信息分配至空闲的线下座位的具体实施方式。

具体实施时，主控制器1还用于获取与远端装置之间的网络通信参数，当网络通信参数大于网络传输阈值时，则切换至第一数据传输方式(即主流数据传输方式)。否则切换至第二数据传输方式(即辅助数据传输方式)。

其中，第一数据传输方式的数据流大于第二数据传输方式的数据流。可以是，第一数据传输方式的图像分辨率大于第二数据传输方式的图像分辨率，第一数据传输方式的码率大于第二数据传输方式的码率。

也可以根据实际需要切换数据传输方式。

主流数据传输方式下，分辨率大、码率大；辅流数据传输方式下，分辨率小、码率小。学生端装置(即远端装置)、助教端装置(即副控制器)根据展示会话需要，灵活自动切换主流数据传输方式或辅流数据传输方式，减少系统总流量消耗。

本实施例根据网络通信参数和网络传输阈值，实现第一数据传输方式和第二数据传输方式之间的切换，实现了网络通信质量与系统中流量之间的平衡。

实施例4

本实施例是在实施例1的教室互动系统的基础上的进一步改进，具体地：

主控制器1还用于基于从同一目标用户的音频内容提取的第一音量信息，获取目标用户的活跃度。

将位于线下教室的设定区域内的数据采集器2匹配给活跃度超过活跃度阈值的目标用户。

其中，设定区域可以是线下教室的中心区域或靠近教师预设位置的区域，调整活跃的学生至虚拟座位的偏中位置，方便教师和学员交流。

本实施例基于从同一目标用户的音频内容提取的第一音量信息，获取目标用户的活跃度，将设定区域内的数据采集器匹配给活跃度较高的目标用户，即将设定区域内的线下座位匹配给活跃度较高的目标用户，使得活跃度较高的目标用户具有更好的视角和使用体验。

具体实施时，主控制器1还用于将活跃度从高至低排序，将排序靠前的多个目标用户的远端装置发送的显示内容和音频内容转发至所有远端装置。

其中，实时更新活跃度及其排序情况。当活跃度的排序发生变化时，自动切换当前排序靠前的多个目标用户的远端装置发送的显示内容和音频内容。

本实施例通过转发活跃度最高的多个目标用户的显示内容和音频内容以供会话交流，减少了系统总流量，突出了活跃度的重要性，增强了学习互动氛围，激励所有目标用户提高活跃度。

具体实施时，主控制器1具体用于提取并记录在当前教学互动过程中同一目标用户的远端装置获取到的音频内容的第一音量信息，根据第一音量信息中的当前音量信息和在当前教学互动过程中当前时刻之前的历史音量信息做加权平均计算得到第二音量信息，基于第二音量信息计算得到目标用户的活跃度，第二音量信息与活跃度正相关。

本实施例能够通过音量自动识别发言的目标用户并智能锁定发言人，自动显示最近发言的目标用户的显示内容，将发言的目标用户置于发言位，并实现发言位画面自动切换，能更好的让发言得到焦点关注，达成有效发言和回复互动。

实施例5

本实施例是在实施例1的教室互动系统的基础上的进一步改进，具体地：

主控制器1还用于基于第一显示屏幕21中显示的每个目标用户的显示内容提取用户面部特征。

基于用户面部特征确定每个目标用户在教学互动过程中的用户专注度。

其中，用户专注度表征每个目标用户在教学互动过程中对当前教学互动的专注程度。

本实施例通过从显示内容提取的用户面部特征来确定每个目标用户在教学互动过程中的用户专注度。

具体实施时，主控制器1还用于将用户面部特征输入面部识别模型，得到多个面部组织对应的面部位置点以及微动作类别等信息。

主控制器1还用于基于面部位置点和微动作类别计算得到单个目标用户的用户专注度。

其中，用户面部特征可以包括目标用户的脸部朝向特征、眼珠朝向特征和面部微动作特征。面部识别模型基于卷积神经网络训练得到，面部识别模型能够识别嘴部、眼睑、眼眶等面部位置点，并分类到相应的微动作类别，例如微笑、闭眼等。

将用户面部特征输入面部识别模型，识别脸部和眼珠的关键位置点，构建人脸和眼珠在三维空间中的位置，计算人脸和眼珠在X、Y和Z三轴的朝向，并计算脸部和眼珠朝向的偏离值。根据脸部朝向、眼珠朝向和面部微动作类别，综合评价得到单个目标用户的用户专注度。

本实施例通过从显示内容提取的目标用户的脸部朝向特征、眼珠朝向特征和面部微动作特征，得到面部位置点以及微动作类别，再基于面部位置点和微动作类别计算得到单个目标用户的用户专注度，提供了计算得到用户专注度的一具体实施方式。

具体实施时，主控制器1还用于根据线下教室中所有目标用户的用户专注度计算得到线下所有目标用户对当前教学互动的整体专注度。

可以采用计算均值或加权均值的方式计算用户专注度，也可以采用其他计算方式。

本实施例通过线下教室中所有目标用户的用户专注度计算得到整体专注度，反映了线下所有目标用户对当前教学互动的整体的专注程度，为教学评估提供有力依据。

本实施例的教室互动系统基于互联网，采用云计算技术，融入数字化技术，混合现实、语音交互、语音识别、视频分析、人工智能等前沿技术，同时结合物联网为一体的教学形式的新型课堂，打破空间限制，打造面对面的360度沉浸式教学体验。具体效果如下：(1)沉浸式课堂体验，为每个线上学生配置线下虚拟座位，提供虚拟座位端独立摄像头和独立音箱，给予学生独立视野和声音，带来教师与学生面对面音视频对话的沉浸式体验。

(2)特定的音频处理单元，音频处理单元同时接收教师语音信号和虚拟座位独立音箱发声信号，通过回声消除机制，消除教师麦克风中含有的虚拟座位端声音信号，只留取教室空间中教师的声音信号，并将此声音信号编码发送至远端学生。

(3)基于语音激励的切换，选择性的共享远端学生的音视频数据、减少系统总流量、提供大并发的学生数量支持。

(4)媒体数据流采用主流数据传输方式和辅流数据传输方式，双流发送方式，主流数据传输方式的分辨率大、码率大，辅流数据传输方式的分辨率小、码率小，学生端装置、助教端装置根据展示会话需要，灵活自动切换主流数据传输方式或辅流数据传输方式，减少系统总流量消耗。

(5)基于计算机视觉和神经网络方式的学生上课专注度分析。对学生上课的视频流实时处理，提取与上课关注度(即用户专注度)相关的特征，包含脸部朝向、眼珠朝向和面部微动作，综合评价给出单个学生的上课关注度分值，综合所有在线学生关注度分值得出整体课堂的上课关注度(即整体专注度)的参考评估。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (15)

1.一种教室互动系统，其特征在于，所述教室互动系统包括：

主控制器和若干数据采集器；所述主控制器分别与每个所述数据采集器通信连接；线下教室中每个线下座位处对应配置一个所述数据采集器；

所述主控制器用于基于所述线下教室中每个所述线下座位配置一个虚拟座位号，并构建所述虚拟座位号与用户信息之间的匹配关系；所述用户信息包括教师信息和/或学生信息；

所述主控制器还用于在线上的目标用户根据目标用户信息登入所述教室互动系统后，基于所述匹配关系匹配得到与所述目标用户信息对应的目标虚拟座位号，并控制所述目标虚拟座位号对应的目标线下座位处配置的所述数据采集器的工作状态。

2.如权利要求1所述的教室互动系统，其特征在于，所述数据采集器包括第一显示屏幕、摄像头和扬声器中的至少一种；

所述主控制器还与所述目标用户处对应配置的远端装置通信连接；

所述第一显示屏幕用于播放所述主控制器从所述远端装置获取的显示内容；

所述扬声器用于播放所述主控制器从所述远端装置获取到的音频内容；

所述摄像头用于采集在所述目标线下座位处的视角下对应的所述线下教室中的实际场景图像，并通过所述主控制器将所述实际场景图像发送至所述远端装置。

3.如权利要求2所述的教室互动系统，其特征在于，所述数据采集器还包括麦克风；

所述麦克风用于采集所述线下教室中第一用户的语音信息，并所述语音信息通过所述主控制器发送至所述远端装置。

4.如权利要求3所述的教室互动系统，其特征在于，所述教室互动系统还包括：音频处理设备；

所述主控制器还与所述音频处理设备通信连接；

所述音频处理设备用于采集所述扬声器的所述音频内容，以及通过所述主控制器接收所述麦克风采集的所述语音信息，并且采用回声消除机制将所述语音信息中的所述音频内容消除处理，以将消除处理后的语音信息通过所述主控制器发送至所述远端装置。

5.如权利要求3所述的教室互动系统，其特征在于，所述教室互动系统还包括：共享显示屏幕；

所述主控制器还与所述共享显示屏幕通信连接；

所述共享显示屏幕用于显示设定内容，并通过所述主控制器将所述设定内容的显示画面共享给所述远端装置；或，所述共享显示屏幕用于显示一个所述远端装置发送的远端屏幕画面；

或，

所述教室互动系统还包括：书写屏幕；

所述主控制器还与所述书写屏幕通信连接；

所述书写屏幕用于接收并显示所述目标用户或所述线下教室中的所述第一用户在所述书写屏幕上的输入内容，并通过所述主控制器将所述输入内容共享给所述远端装置。

6.如权利要求1所述的教室互动系统，其特征在于，所述教室互动系统还包括：副控制器；

所述主控制器还与所述副控制器通信连接；

所述副控制器用于在教学互动过程中配置教学互动信息。

7.如权利要求1所述的教室互动系统，其特征在于，所述主控制器还用于获取每个所述线下教室对应的线下座位的总数量，根据所述总数量确定每个所述线下教室所有用户对应所述虚拟座位号，并构建所述虚拟座位号与所述用户信息之间的所述匹配关系。

8.如权利要求7所述的教室互动系统，其特征在于，

所述主控制器还用于在所述目标用户信息登入所述教室互动系统后将所述目标用户信息随机分配至一个处于无人状态的线下座位对应的所述虚拟座位号；

或，所述主控制器还用于记录所述目标用户信息的登入所述教室互动系统的登入时间，根据所述登入时间的次序将所述目标用户信息分配至处于无人状态且对应的所述虚拟座位号最小的线下座位。

9.如权利要求2所述的教室互动系统，其特征在于，所述主控制器还用于基于从同一目标用户的所述音频内容提取的第一音量信息，获取所述目标用户的活跃度；

将位于所述线下教室的设定区域内的所述数据采集器匹配给所述活跃度超过活跃度阈值的所述目标用户。

10.如权利要求9所述的教室互动系统，其特征在于，所述主控制器还用于将所述活跃度从高至低排序，将排序靠前的多个所述目标用户的所述远端装置发送的显示内容和音频内容转发至所有所述远端装置。

11.如权利要求9所述的教室互动系统，其特征在于，所述主控制器具体用于提取并记录在当前教学互动过程中同一目标用户的所述远端装置获取到的音频内容的所述第一音量信息，根据所述第一音量信息中的当前音量信息和在当前教学互动过程中当前时刻之前的历史音量信息做加权平均计算得到第二音量信息，基于所述第二音量信息计算得到所述目标用户的所述活跃度，所述第二音量信息与所述活跃度正相关。

12.如权利要求2所述的教室互动系统，其特征在于，所述主控制器还用于基于所述第一显示屏幕中显示的每个所述目标用户的所述显示内容提取用户面部特征；

基于用户面部特征确定每个所述目标用户在教学互动过程中的用户专注度。

13.如权利要求12所述的教室互动系统，其特征在于，所述主控制器还用于将所述用户面部特征输入面部识别模型，得到多个面部组织对应的面部位置点以及微动作类别；

所述主控制器还用于基于所述面部位置点和所述微动作类别计算得到单个目标用户的所述用户专注度。

14.如权利要求13所述的教室互动系统，其特征在于，所述主控制器还用于根据所述线下教室中所有所述目标用户的所述用户专注度计算得到所述线下所有所述目标用户对当前教学互动的整体专注度。

15.如权利要求2所述的教室互动系统，其特征在于，所述主控制器还用于获取与所述远端装置之间的网络通信参数，当所述网络通信参数大于网络传输阈值时，则切换至第一数据传输方式；否则切换至第二数据传输方式；

其中，所述第一数据传输方式的数据流大于所述第二数据传输方式的数据流。

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