CN205540577U - 虚拟教学视频直播装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种虚拟教学视频直播装置，包括幕布、投影仪、体感周边感应装置、控制计算机、摄像头、标记卡及体感控制器；投影仪设置在幕布的顶部前方，投影仪面向幕布投影；体感周边感应装置设在控制计算机上，摄像头设在控制计算机顶部前方，体感控制器设在控制计算机底部前方，控制计算机与投影仪、体感周边感应装置、摄像头及体感控制器连接；标记卡设在体感控制器前方，体感周边感应装置及体感控制器捕捉演讲者的动作，并通过投影仪投影到幕布上。本实用新型利用现代信息技术所提供的、具有全新沟通机制和丰富的资源学习环境，实现一种全新的教学方法，为今后教育改革信息推广、推进提供了平台，市场前景广阔，能获得较好的经济效果。

Description

虚拟教学视频直播装置

技术领域

本实用新型涉及计算机技术领域，尤其涉及一种虚拟教学视频直播装置。

背景技术

从国内现状来看，目前，国内研究增强现实系统的单位有北京理工大学、浙江大学、中国科学院计算机研究所、国防科技大学、西安石油学院、电子科技大学、华中科技大学、上海大学等，国内对增强现实技术的研究处于起步阶段。据统计，从1995年至今，涉及增强现实系统的国际专利多达一百多篇，新近公开的一篇德国专利DEI0108064述及的增强现实系统，用视频或音频信息进行综合视觉跟踪，探测用户三维信息并报告其位置，其中的图像记录单元，记录图像并转换格式，注释系统，合成位置数据，存档数据，生成实时的增强现实环境。美国公开的专利US2002191003也涉及了增强现实显示技术，他们用摄像机定位物体位置并报告给连通的计算机以呈现图像，同时让计算机模拟出天气、险情等三维场景，经过增强现实技术处理后的画面将真实场景与虚拟场景进行无缝融合让观众有深深的身临其境的感觉，这项技术已经应用于航海安全控制辅助、飞行员培训、应急训练等方面。而国内涉及增强现实的专利还很少。

而当下，幕课(MOOCs，大规模在线开放课程)已经演变为世界范围内高等教育教学的一种全新方式，它已从最初的高校自身优秀教学资源的展示，向跨学科教学、高端综合教育及为社会学习者提供多元化、高水平网络互动课程发展，并加速从最初的面向本国教学向面向世界的开放教育升级。目前，世界上包括我国在内的教育大国都有不少知名高校，已先后向全球学习者推出了开放课程项目。第一个MOOCs平台大约出现在2011年，美国斯坦福大学教授塞巴斯蒂安·史朗把他研究生水平的人工智能课程放在了互联网上，从而吸引了来自190多个不同国家的160,000名学生，并有2万人完成了课程学习，由此可见MOOCs为今后教育改革信息推广、推进提供了一个很大平台。并且现在的网络教育为人们提供了一种全新的学习方式。它使教育资源共享变为现实；为学习者提供了个性化学习的条件；有助于实现交互式学习。互联网教育为人们展示了一个崭新、广阔的学习环境，为任何愿意获取知识的人提供了学习的权利和机会。它突破传统学校教学方式的时空束缚，与课堂教育、广播教育、电视教育共同构成多元化的教育体系。

实用新型内容

本实用新型的目的：提供一种虚拟教学视频直播装置，能利用增强现实技术将虚拟的信息虚拟到真实的环境，实时地叠加到了同一个画面或空间两者同时存在。不仅展现了真实世界的信息，而且将虚拟的信息同时显示出来，两种信息相互补充、叠加，为大家展示出把真实世界与电脑图形多重合成在一起的教学效果。同时利用KINECT感应器与Leap Motion传感器来实现对视频中虚拟的图像、模型等相关信息的切换与变换的操作，以及将叠加效果后的教学过程实时录制和直播。真正的为授课者提供一种直接通过动作或者手势来操作教学手段，为使用者呈现一个更智能化的教学视频直播系统。并利用该系统录制视频后发布到互联网上，供学习者进行学习。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：

一种虚拟教学视频直播装置，包括幕布、投影仪、体感周边感应装置、控制计算机、摄像头、标记卡及体感控制器；所述的投影仪设置在所述的幕布的顶部前方，所述的投影仪面向所述的幕布投影；所述的体感周边感应装置设置在所述的控制计算机上，所述的摄像头设置在所述的控制计算机的顶部前方，所述的体感控制器设置在所述的控制计算机的底部前方，位于所述的摄像头的前下方；所述的控制计算机分别与所述的投影仪及体感周边感应装置有线连接，所述的控制计算机分别与所述的摄像头及体感控制器无线连接；所述的标记卡设置在所述的体感控制器的前方，所述的体感周边感应装置、标记卡及体感控制器分别面向演讲者，所述的体感周边感应装置及体感控制器捕捉所述的演讲者的动作，并通过所述的投影仪投影到所述的幕布上。

上述的虚拟教学视频直播装置，其中，所述的体感控制器内设有两个红外线摄像头。

上述的虚拟教学视频直播装置，其中，观看者位于所述的幕布的前方，并观看教学投影。

上述的虚拟教学视频直播装置，其中，还包括直播设备，所述的直播设备通过互联网分别与所述的控制计算机无线连接，观看者通过所述的直播设备观看教学直播。

上述的虚拟教学视频直播装置，其中，所述的直播设备包括计算机、手机、平板电脑。

本实用新型利用现代信息技术所提供的、具有全新沟通机制和丰富的资源学习环境，实现一种全新的教学方法。采用体感识别技术捕捉演讲者骨骼点的位置和手势信息，通过对单个或多个部位的运动序列轨迹进行分析匹配，对各运动的起始位置点、当前位置点、位移、经历的时间等进行状态机匹配。根据预定手势的匹配结果做出计算机事件触发响应或不响应。从而实现通过动作或手势来对课件和虚拟物体的自由控制，同时通过增强现实技术，将虚拟信息应用到教学上，使得真实环境和虚拟物体实时地叠加到了同一个画面或空间同时存在，使得教学视频中真实场景和计算机生成的虚拟物体无缝合成，利用高清摄像头录制MOOCs，减少成本和工作量，并可以将视频上传到互联网上实现实时直播。

附图说明

图1是本实用新型虚拟教学视频直播装置的主视图。

图2是本实用新型虚拟教学视频直播装置的观看者观看投影的示意图。

图3是本实用新型虚拟教学视频直播装置的观看者观看直播的示意图。

具体实施方式

以下结合附图进一步说明本实用新型的实施例。

请参见附图1所示，一种虚拟教学视频直播装置，包括幕布1、投影仪2、体感周边感应装置3、控制计算机4、摄像头5、标记卡6及体感控制器7；所述的投影仪2设置在所述的幕布1的顶部前方，所述的投影仪2面向所述的幕布1投影；所述的体感周边感应装置3设置在所述的控制计算机4上，所述的摄像头5设置在所述的控制计算机4的顶部前方，所述的体感控制器7设置在所述的控制计算机4的底部前方，位于所述的摄像头5的前下方；所述的控制计算机4分别与所述的投影仪2及体感周边感应装置3有线连接，所述的控制计算机4分别与所述的摄像头5及体感控制器7无线连接；所述的标记卡6设置在所述的体感控制器7的前方，所述的体感周边感应装置3、标记卡6及体感控制器7分别面向演讲者8，所述的体感周边感应装置3及体感控制器7捕捉所述的演讲者8的动作，并通过所述的投影仪2投影到所述的幕布1上。

所述的体感控制器7内设有两个红外线摄像头。

请参见附图2及附图3所示，观看者9位于所述的幕布1的前方，并观看教学投影。

还包括直播设备10，所述的直播设备10通过互联网分别与所述的控制计算机4无线连接，观看者9通过所述的直播设备10观看教学直播。

所述的直播设备10包括计算机、手机、平板电脑等电子设备。

本实用新型运用KINECT体感周边感应装置3捕捉操作者的手势姿势，以操作者的动作姿势模拟鼠标键盘。在C#编译环境的Windows Form窗体工程中通过SendKeys类模拟键盘事件；利用感应器的骨骼追踪特性，追踪操作者的右手在空间XY坐标的移动，调用Windows Native API来模拟鼠标光标的移动。建立工具类将user32的mouse_event、SetCursorPos、GetCursorPos等API封装，运用P/Invoke方式调用Win32DLL来模拟鼠标事件。

本实用新型运用Leap Motion体感控制器7中内置的两个红外线摄像头捕捉操作者的手势，并利用双目算法双目视觉的算法把图像的景深提取的出来进行3d建模并获得两只手的三维坐标信息。hand::finger()函数可以获取手指的相关信息，hand::pointable()函数可以获取手掌的三维坐标信息。利用processing编译软件调用第三方库LeapMotionForProcessing，利用不同的函数从而捕捉手势的信息，将手的平移、旋转、挥动等信息进行处理，从而用于控制虚拟物体的同步缩放、平移、旋转、切换等。

本实用新型可实现实时直播，可以将虚拟的物体实时的展现在真实的环境内，将真实的环境和虚拟的物体实时地叠加后的教学效果实时在线直播。极大的减少了MOOCs录制的后期制作所花费的经历与成本。可以进一步的摆脱以往的平面教材的教学，真正的实现了教学、演讲的3D视觉化、智能化的MOOCs教学视频，能很好地的吸引学生等的注意力，提高教学质量。并且MOOCs为今后教育改革信息推广、推进提供了一个很大平台，市场前景广阔，能获得较好的经济效果。

综上所述，本实用新型利用现代信息技术所提供的、具有全新沟通机制和丰富的资源学习环境，实现一种全新的教学方法。采用体感识别技术捕捉演讲者骨骼点的位置和手势信息，通过对单个或多个部位的运动序列轨迹进行分析匹配，对各运动的起始位置点、当前位置点、位移、经历的时间等进行状态机匹配。根据预定手势的匹配结果做出计算机事件触发响应或不响应。从而实现通过动作或手势来对课件和虚拟物体的自由控制，同时通过增强现实技术，将虚拟信息应用到教学上，使得真实环境和虚拟物体实时地叠加到了同一个画面或空间同时存在，使得教学视频中真实场景和计算机生成的虚拟物体无缝合成，利用高清摄像头录制MOOCs，减少成本和工作量，并可以将视频上传到互联网上实现实时直播。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用附属在其他相关产品的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种虚拟教学视频直播装置，其特征在于：包括幕布、投影仪、体感周边感应装置、控制计算机、摄像头、标记卡及体感控制器；所述的投影仪设置在所述的幕布的顶部前方，所述的投影仪面向所述的幕布投影；所述的体感周边感应装置设置在所述的控制计算机上，所述的摄像头设置在所述的控制计算机的顶部前方，所述的体感控制器设置在所述的控制计算机的底部前方，位于所述的摄像头的前下方；所述的控制计算机分别与所述的投影仪及体感周边感应装置有线连接，所述的控制计算机分别与所述的摄像头及体感控制器无线连接；所述的标记卡设置在所述的体感控制器的前方，所述的体感周边感应装置、标记卡及体感控制器分别面向演讲者，所述的体感周边感应装置及体感控制器捕捉所述的演讲者的动作，并通过所述的投影仪投影到所述的幕布上。

2.根据权利要求1所述的虚拟教学视频直播装置，其特征在于：所述的体感控制器内设有两个红外线摄像头。

3.根据权利要求1所述的虚拟教学视频直播装置，其特征在于：观看者位于所述的幕布的前方，并观看教学投影。

4.根据权利要求1所述的虚拟教学视频直播装置，其特征在于：还包括直播设备，所述的直播设备通过互联网分别与所述的控制计算机无线连接，观看者通过所述的直播设备观看教学直播。

5.根据权利要求4所述的虚拟教学视频直播装置，其特征在于：所述的直播设备包括计算机、手机、平板电脑。