CN115878867A - 一种基于元宇宙的ai自动虚拟场景构建体验系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及虚拟现实技术领域，公开一种基于元宇宙的AI自动虚拟场景构建体验系统及方法，用以解决现阶段在教育过程中无法更好的帮助学生理解诗文内涵的技术问题；系统通过自然语言处理模块自动识别目标诗文内容获取第一关键词信息以及诗文故事关系信息，诗文意境类型判别模块根据第一关键词信息和诗文故事关系信息判别意境类型的关键词，得到第二关键词信息；诗文意境要素搜集模块根据第二关键词信息搜索要素，并根据诗文故事关系信息对要素进行过滤，得到第一要素信息，诗文意境场景故事构建模块根据第一要素信息构建诗文故事脚本，并建立诗文意境虚拟场景，为学生提供沉浸式三维诗文意境虚拟场景体验，帮助学生更好的理解诗文内涵。

Description

一种基于元宇宙的AI自动虚拟场景构建体验系统及方法

技术领域

本发明涉及虚拟现实领域，尤其涉及一种基于元宇宙的AI自动虚拟场景构建体验系统及方法。

背景技术

近年来，以虚拟现实、增强现实等为代表的新兴教育技术引领了未来教育的新方向，整合了虚拟现实、人工智能、区块链等技术的元宇宙为学习者提供了一个虚拟的沉浸式学习环境。在教育过程中，各年级学生在理解诗文时需要体会其意境，然而意境是一种“摸不见看不着”的东西，如果能够充分利用元宇宙技术机制构建一个诗文意境虚拟体验环境，使学生在相应的情景中虚拟式体会诗文的意境，这将帮助学生更好的理解诗文内涵。

针对上述情况，亟需本领域工作人员提供一种能够根据诗文内容构建元宇宙虚拟诗文意境场景的技术方案。

发明内容

本发明提供了一种基于元宇宙的AI自动虚拟场景构建体验系统，用以解决现阶段在教育过程中无法更好的帮助学生理解诗文内涵的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：一种基于元宇宙的AI自动虚拟场景构建体验系统，包括：

诗文自然语言处理模块，用于根据目标诗文内容获取第一关键词信息，并根据目标诗文句子主干进行分析形成诗文故事关系信息。

诗文意境类型判别模块，用于根据所述第一关键词信息和所述诗文故事关系信息在预先构建的意境类型关键词谱中抽取目标诗文的意境类型关键词，形成第二关键词信息。

诗文意境场景要素搜集模块，用于根据第二关键词信息进行要素搜集，得到与第二关键词相关的要素信息，并根据诗文故事关系信息对所述要素信息进行过滤，得到第一要素信息。

诗文意境场景故事构建模块，用于将第一要素信息基于预先设计的故事通用模型进行归类，得到第二要素信息，然后根据第二要素信息构建诗文意境场景故事脚本以及对诗文意境场景故事脚本中的第二要素信息进行三维重构。

元宇宙仿真处理模块，用于将进行三维重构后的所述诗文意境场景故事脚本建立为三维故事场景，并执行诗文意境场景故事脚本。

进一步的，所述基于元宇宙的AI自动虚拟场景构建体验系统还包括：诗文录入模块、存储模块、沉浸式显示与交互模块。

所述诗文录入模块，用于将现有诗文内容存入所述存储模块中，并将与现有诗文意境相关的文本和图片存入所述存储模块的要素库子模块中。

所述沉浸式显示与交互模块，用于供用户进行虚拟体验诗文意境场景。

进一步的，所述根据目标诗文内容获取第一关键词信息包括：

根据目标诗文的题目、作者、朝代识别人物、地点、时间的关键词。

根据目标诗文的主体内容识别人物、地点、时间、场景的关键词。

根据目标诗文的解析内容识别人物、地点、时间、场景的关键词。

将相同属性的关键词进行归并，形成由人物、地点、时间、场景的关键词组成的第一关键词信息。

进一步的，所述第二关键词信息包括意境类型、第一关键词信息；所述诗文意境场景要素搜集模块还用于将通过互联网搜索得到的搜索结果信息存入所述存储模块的要素库子模块中。

进一步的，所述诗文故事关系信息包括人物-人物关系、人物-地点关系、人物-时间关系、人物-场景关系；所述第二关键词信息包括所述第一关键词信息和意境类型的关键词。

进一步的，所述根据第二关键词信息进行要素搜集包括：

诗文意境场景要素搜集模块根据第二关键词信息搜索所述要素库子模块中的要素信息，包括文本和图片；若要素库子模块中无返回结果，则根据第二关键词信息搜索互联网中的要素信息，包括文本和图片，并将搜索到的互联网中的要素信息存入要素库子模块。

进一步的，所述故事通用模型包括起因、经过、结果三个阶段；所述第二要素信息包括所有归类为起因、经过、结果各个阶段的第一要素信息。

进一步的，一种基于元宇宙的AI自动虚拟场景构建体验系统的方法，包括以下步骤：

S1：对目标诗文内容进行识别，获取由人物、地点、时间、场景的关键词组成的第一关键词信息，并对目标诗文句子主干进行分析形成由人物-人物关系、人物-地点关系、人物-时间关系、人物-场景关系信息组成的诗文故事关系信息。

S2：根据所述第一关键词信息以及诗文故事关系信息在预先构建的意境类型关键词谱中抽取目标诗文的意境类型的关键词，形成由第一关键词信息和意境类型的关键词组成的第二关键词信息。

S3：根据第二关键词信息进行要素搜集，得到与第二关键词信息相关的要素信息，包括文本和图片；并根据所述诗文故事关系信息对所述要素信息进行过滤，得到第一要素信息。

S4：将第一要素信息基于预先设计的故事通用模型进行归类，得到第二要素信息，然后根据第二要素信息构建诗文意境场景故事脚本以及对诗文意境场景故事脚本中的第二要素信息进行三维重构。

S5：将进行三维重构后的所述诗文意境场景故事脚本建立为三维故事场景，并执行诗文意境场景故事脚本。

本发明具有以下有益效果：

本发明能够自动对诗文内容分词处理、自动识别得到该诗文的人物、地点、时间、场景的关键词信息，同时能根据识别的诗文内容判别诗文的意境类型，得到意境类型的关键词。并能根据这些关键词信息自动搜集归类构建元宇宙虚拟场景的要素信息，同时，还能根据搜集归类的要素信息自动构建诗文意境场景故事脚本，形成供学生进行沉浸式体验的三维虚拟诗文意境场景，帮助学生更好的理解诗文内涵。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的基于元宇宙的AI自动虚拟场景构建体验系统方案架构图；

图2是本发明优选实施例的基于元宇宙的AI自动虚拟场景构建体验系统方法流程图；

图3是本发明优选实施例的基于元宇宙的AI自动虚拟场景构建体验系统各模块运行流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

图1为系统方案架构图，包括存储模块、诗文录入模块、诗文自然语言处理模块、诗文意境类型判别模块、诗文意境场景要素搜集模块、诗文意境场景故事构建模块、元宇宙仿真处理模块以及沉浸式显示与交互模块。系统通过各个模块之间的相互配合，实现了利用元宇宙技术构建三维诗文意境虚拟场景，为学习者提供沉浸式诗文意境虚拟体验，帮助学习者在相应的情景中虚拟式体会诗文的意思，大大提升学习者对诗文内涵的理解。下面将对各个模块的功能职责以及相互关系进行说明。

所述诗文录入模块负责将现有诗文存储到存储模块中，包括题目、内容、作者、朝代、解析等；并将与诗文相关的图片、文本、视频信息存储进存储模块的要素库子模块中。

所述诗文自然语言处理模块处理步骤包括：

S6：对诗文的题目、作者、朝代进行分词处理，并识别人物、地点、时间（上午、下午、晚上）等关键词信息。

S7：对诗文的主体内容进行分词处理，并识别人物、地点、时间（上午、下午、晚上）、场景（室内、室外、山水、战场、花园等等）等关键词信息。

S8：对诗文的解析内容进行分词处理，并识别人物、地点、时间（上午、下午、晚上）、场景（室内、室外、山水、战场、花园等等）等关键词信息。

S9：将S6~S8的相同属性的内容进行归并，形成人物、地点、时间（上午、下午、晚上）、场景（室内、室外、山水、战场、花园等等）等关键词列表，即第一关键词信息。

S10：对诗文全部相关内容进行句子主干分析，形成人物-人物关系、人物-地点关系、人物-时间关系、人物-场景关系等关系，即诗文场景故事关系信息。

S11：对诗文全部相关内容进行摘要。

所述诗文意境类型判别模块处理步骤包括:

S12：定义此为机器学习的分类问题，训练样本为第一关键词信息以及诗文场景故事关系信息、摘要等。

S13：利用BERT将第一关键词信息以及诗文场景故事关系信息、摘要构建为向量TV。

S14：将诗文意境类型定义为向量MV。

S15：采用自回归模型进行训练TV→MV，得到训练完毕的诗文意境类型分类模型PM。

S16：从诗文自然语言处理模块传递过来的第一关键词信息以及诗文场景故事关系信息、摘要等构成向量作为输入，经由PM分类，得到该诗文对应的意境类型，形成意境类型、人物、地点、时间（上午、下午、晚上）、场景（室内、室外、山水、战场、花园等等）等关键词，即第二关键词信息。

所述诗文意境场景要素搜集模块处理步骤包括：

S17：利用第二关键词信息作为关键词搜索存储模块的要素库子模块。

S18：若要素库子模块有返回要素信息，将返回的要素信息利用诗文场景故事关系信息、摘要进行过滤，得到结果集RS，即第一要素信息。

S19：若要素库子模块无返回结果，则通过互联网将第二关键词信息作为关键词进行搜索，得到要素信息，包括图片和文本。

S20：将要素信息存储入要素库子模块。

S21：将要素信息利用诗文场景故事关系信息、摘要进行过滤，得到结果集RS，即第一要素信息。

所述诗文意境场景故事构建模块处理步骤包括：

S22：设计故事通用模型：起因、经过、结果，每一阶段都是文本+图片。

S23：将诗文意境场景要素搜集模块传递来的第一要素信息基于故事通用模型进行归类，包括文本、图片，得到第二要素信息。

S24：利用BERT和CNN模型将第二要素信息中的文本和图片进行向量化YV。

S25：将向量化后的第二要素信息中的文本和图片进行标注为起因、经过、结果（每一阶段都是文本+图片），将结果进行向量化RRV。

S26：采用自回归模型进行训练YV→RRV，得到训练完毕的诗文意境场景故事模型SM。

S27：将标注后的第二要素信息中的文本和图片构成向量作为输入，经由SM计算，得到该诗文对应的诗文意境场景故事脚本，即对应的起因、经过、结果，每一阶段都是文本+图片。

S28：将每一阶段的文本+图片进行三维重构。

所述元宇宙仿真处理模块处理步骤包括：

S29：将诗文意境场景故事脚本按照起因、经过、结果三个阶段进行三维场景建立。

S30：向元宇宙仿真处理模块的元宇宙仿真引擎输入3个阶段。

S31：所述元宇宙仿真引擎执行脚本。

所述沉浸式显示与交互模块根据返回的诗文意境三维虚拟场景为学习者提供虚拟体验。

参见图2，为系统的方法流程图，包括：

S32：对目标诗文内容进行识别，获取由人物、地点、时间、场景的关键词组成的第一关键词信息，并对目标诗文句子主干进行分析形成由人物-人物关系、人物-地点关系、人物-时间关系、人物-场景关系信息组成的诗文故事关系信息。

S33：根据所述第一关键词信息以及诗文故事关系信息在预先构建的意境类型关键词谱中抽取目标诗文的意境类型的关键词，形成由第一关键词信息和意境类型的关键词组成的第二关键词信息。

S34：根据第二关键词信息进行要素搜集，得到与第二关键词信息相关的要素信息，包括文本和图片；并根据所述诗文故事关系信息对所述要素信息进行过滤，得到第一要素信息。

S35：将第一要素信息基于预先设计的故事通用模型进行归类，得到第二要素信息，然后根据第二要素信息构建诗文意境场景故事脚本以及对诗文意境场景故事脚本中的第二要素信息进行三维重构。

S36：将进行三维重构后的所述诗文意境场景故事脚本建立为三维故事场景，并执行诗文意境场景故事脚本。

参见图3，为系统的各个模块运行流程图，包括：

S37:诗文录入模块将现有诗文录入系统的存储模块中，包括题目、内容、作者、朝代、解析、诗文相关文本和图片。

S38:诗文自然语言处理模块将目标诗文内容进行分词、命名实体识别等处理，形成由人物、地点、时间、场景的关键词组成的第一关键词信息，并对目标诗文句子主干进行分析形成诗文故事关系信息。

S39:诗文意境类型判别模块根据所述第一关键词信息和所述诗文故事关系信息在预先构建的意境类型关键词谱中抽取目标诗文的意境类型关键词，进行意境类型判别，形成由第一关键词信息和意境类型的关键词组成的第二关键词信息。

S40:诗文意境场景要素搜集模块根据第二关键词信息搜索要素库子模块中的要素信息，包括文本和图片，并根据诗文故事关系信息对所述要素信息进行过滤，得到第一要素信息；如果要素库子模块无返回结果，则根据第二关键词信息搜索互联网中的要素信息，包括文本和图片，并根据诗文故事关系信息对所述要素信息进行过滤，得到第一要素信息，并将搜集到的互联网中的要素信息存入要素库子模块。

S41:诗文意境场景故事构建模块根据第一要素信息基于预先设计的故事通用模型进行归类，得到第二要素信息，然后根据第二要素信息构建诗文意境场景故事脚本以及对诗文意境场景故事脚本中的第二要素信息进行三维重构。

S42:诗文意境场景故事构建模块将编排好的诗文意境场景故事脚本提供给仿真处理模块，由仿真处理模块进行虚拟化仿真。

S43:沉浸式显示与交互模块为用户提供沉浸式三维诗文意境虚拟场景虚拟体验。

系统通过以上七个步骤实现为用户提供沉浸式三维诗文意境虚拟场景虚拟体验，下面将列举系统对曹操的《观沧海》一诗的流程步骤对系统的运作进行进一步说明，具体步骤如下：

S44：输入诗文的题目、内容、作者、朝代、解析等。

S45：诗文自然语言处理模块负责将诗文全部内容分词、命名实体识别、提取句子主干、摘要，如“向东\进发\登上\碣石山，得以\观赏\大海\的\奇景”。

S46：诗文意境类型判别模块根据分词、命名实体识别、提取句子主干、摘要等内容进行意境类型的判别，经过判别为“雄奇阔大”意境。

S47：诗文意境场景要素搜集模块针对内容到存储模块的要素库进行搜集，得到结果有“石头”、“大海”、“曹操”、“树木”、“花草”、“日月”等文本和图片。

S48：诗文意境场景故事构建模块进行故事脚本设计编排，故事脚本与诗文内容联动等，阶段划分为“观海”、“观树木”、“唱歌抒发心情”3阶段，分别与对应的文本和图片关联。

S49：诗文意境场景故事构建模块将编排好的脚本提供给仿真处理模块，由仿真处理模块进行虚拟化仿真，形成了曹操自己在一个3位虚拟环境中观看大海、观看树木、感叹、唱歌的虚拟故事。

S50：显示与交互模块为用户提供沉浸式三维《观沧海》意境虚拟场景虚拟体验。

另外，诗文意境类型判别模块在意境类型判别前预先构建了诗文意境类型关键词谱，里面包含形容现有诗文意境类型的关键词词语，例如：雄奇阔大，如曹操的《观沧海》；旷达开朗，如苏轼《水调歌头•明月几时有》；苍凉悲壮，如李白《关山月》；深邃沉郁，如杜甫的《秋兴八首》；浓艳瑰丽，如温庭筠的《菩萨蛮》；淡泊静谧，如王维的《山居秋暝》；清新素雅，如韦庄的《菩萨蛮》；凄冷寒凉，如李清照的《一剪梅》等等。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于元宇宙的AI自动虚拟场景构建体验系统，其特征在于，包括：

诗文自然语言处理模块，用于根据目标诗文内容获取第一关键词信息，并根据目标诗文句子主干进行分析形成诗文故事关系信息；

诗文意境类型判别模块，用于根据所述第一关键词信息和所述诗文故事关系信息在预先构建的意境类型关键词谱中抽取目标诗文的意境类型关键词，形成第二关键词信息；

诗文意境场景要素搜集模块，用于根据第二关键词信息进行要素搜集，得到与第二关键词相关的要素信息，并根据诗文故事关系信息对所述要素信息进行过滤，得到第一要素信息；

诗文意境场景故事构建模块，用于将第一要素信息基于预先设计的故事通用模型进行归类，得到第二要素信息，然后根据第二要素信息构建诗文意境场景故事脚本以及对诗文意境场景故事脚本中的第二要素信息进行三维重构；

元宇宙仿真处理模块，用于将进行三维重构后的所述诗文意境场景故事脚本建立为三维故事场景，并执行诗文意境场景故事脚本。

2.根据权利要求1所述的一种基于元宇宙的AI自动虚拟场景构建体验系统，其特征在于，还包括：诗文录入模块、存储模块、沉浸式显示与交互模块；

所述诗文录入模块，用于将现有诗文内容存入所述存储模块中，并将与现有诗文意境相关的文本和图片存入所述存储模块的要素库子模块中；

所述沉浸式显示与交互模块，用于供用户进行虚拟体验诗文意境场景。

3.根据权利要求1所述的一种基于元宇宙的AI自动虚拟场景构建体验系统，其特征在于，所述根据目标诗文内容获取第一关键词信息包括：

根据目标诗文的题目、作者、朝代识别人物、地点、时间的关键词；

根据目标诗文的主体内容识别人物、地点、时间、场景的关键词；

根据目标诗文的解析内容识别人物、地点、时间、场景的关键词；

将相同属性的关键词进行归并，形成由人物、地点、时间、场景的关键词组成的第一关键词信息。

4.根据权利要求1所述的一种基于元宇宙的AI自动虚拟场景构建体验系统，其特征在于，所述第二关键词信息包括意境类型、第一关键词信息；所述诗文意境场景要素搜集模块还用于将通过互联网搜索得到的搜索结果信息存入所述存储模块的要素库子模块中。

5.根据权利要求1所述的一种基于元宇宙的AI自动虚拟场景构建体验系统，其特征在于，所述诗文故事关系信息包括人物-人物关系、人物-地点关系、人物-时间关系、人物-场景关系；所述第二关键词信息包括所述第一关键词信息和意境类型的关键词。

6.根据权利要求1所述的一种基于元宇宙的AI自动虚拟场景构建体验系统，其特征在于，所述根据第二关键词信息进行要素搜集包括：

诗文意境场景要素搜集模块根据第二关键词信息搜索所述要素库子模块中的要素信息，包括文本和图片；若要素库子模块中无返回结果，则根据第二关键词信息搜索互联网中的要素信息，包括文本和图片，并将搜索到的互联网中的要素信息存入要素库子模块。

7.根据权利要求1所述的一种基于元宇宙的AI自动虚拟场景构建体验系统，其特征在于，所述故事通用模型包括起因、经过、结果三个阶段；所述第二要素信息包括所有归类为起因、经过、结果各个阶段的第一要素信息。

8.一种基于元宇宙的AI自动虚拟场景构建体验系统的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：对目标诗文内容进行识别，获取由人物、地点、时间、场景的关键词组成的第一关键词信息，并对目标诗文句子主干进行分析形成由人物-人物关系、人物-地点关系、人物-时间关系、人物-场景关系信息组成的诗文故事关系信息；

S2：根据所述第一关键词信息以及诗文故事关系信息在预先构建的意境类型关键词谱中抽取目标诗文的意境类型的关键词，形成由第一关键词信息和意境类型的关键词组成的第二关键词信息；

S3：根据第二关键词信息进行要素搜集，得到与第二关键词信息相关的要素信息，包括文本和图片；并根据所述诗文故事关系信息对所述要素信息进行过滤，得到第一要素信息；

S4：将第一要素信息基于预先设计的故事通用模型进行归类，得到第二要素信息，然后根据第二要素信息构建诗文意境场景故事脚本以及对诗文意境场景故事脚本中的第二要素信息进行三维重构；

S5：将进行三维重构后的所述诗文意境场景故事脚本建立为三维故事场景，并执行诗文意境场景故事脚本。

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