一种基于XR技术的沉浸式课堂构建方法、系统及存储介质技术方案

本发明专利技术公开一种基于XR技术的沉浸式课堂构建方法、系统及介质，该方法包括以下步骤：配置沉浸式课堂；生成沉浸式课堂场景，并分配场景实例给师生；生成教学内容场景，并分配教学内容场景实例给师生；课堂场景加载教学内容场景；根据教学活动需求，师生进行场景切换。本发明专利技术构建的沉浸式课堂使得沉浸式教学可管可控。明构建的沉浸式课堂使得沉浸式教学可管可控。明构建的沉浸式课堂使得沉浸式教学可管可控。

【技术实现步骤摘要】
一种基于XR技术的沉浸式课堂构建方法、系统及存储介质


[0001]本专利技术涉及基于XR技术的沉浸式课堂教学
，特别涉及一种基于XR技术的沉浸式课堂构建方法、系统及存储介质。

技术介绍

[0002]由于XR技术的技术能力，基于XR技术的沉浸式教学，将可以在职业教育提升学生职业实践能力中，发挥关键作用。然而把基于XR技术的沉浸式教学的潜力充分挖掘出来，有许多重要问题需要研究，其中，最核心的问题是基于XR技术如何构建沉浸式课堂。在教学活动中，课程知识所依赖的虚拟场景可能非常大，但教室空间有限，当给所有学生都同时提供虚拟教学场景时，如何构建课堂场景，如何使沉浸式课堂适配“学中做”、小组学习、学习竞赛等多样化的教学活动，如何使沉浸式教学活动可管可控成为一难题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的主要目的在于提出一种基于XR技术的沉浸式课堂构建方法、系统及存储介质，旨在实现沉浸式教学可控可管。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于XR技术的沉浸式课堂构建方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
[0005]步骤S10，配置沉浸式课堂：配置课堂的基础参数、课堂的教学内容，所述课堂的基础参数至少包括师生姓名、课堂开始时间信息；
[0006]步骤S20，生成沉浸式课堂场景，并分配课堂场景实例给师生：调用课堂场景模板，根据所述沉浸式课堂配置信息，生成课堂场景，实例化课堂场景，把课堂场景实例分配给师生；
[0007]步骤S30，生成教学内容场景，并把教学内容场景实例分配给师生：根据所述教学内容，读取课程XR教学资源，根据学生分组情况，生成单个或多个教学内容场景，实例化教学内容场景，把教学内容场景实例分配给师生；
[0008]步骤S40，课堂场景加载教学内容场景：为所有教学内容场景都分别指定三维成像区间，各教学内容场景在其成像区间的部分经过缩放呈现在课堂场景指定位置与姿态角；
[0009]步骤S50，根据教学活动需求，师生进行场景切换：在课堂场景与教学内容场景之间切换，或者在多个教学内容场景之间切换。
[0010]本专利技术进一步地技术方案是，所述步骤S40，还包括任意师生可以同时进入多个场景，包括：同时进入教学内容场景与课堂场景，以及同时进入多个教学内容场景。
[0011]本专利技术进一步地技术方案是，所述步骤S40课堂场景加载教学内容场景后，师生可以在课堂场景直接与教学内容场景内的对象互动，在所述步骤S50，任意师生同时进入多个场景后，可以同时与这些场景内的对象进行互动。
[0012]本专利技术进一步地技术方案是，所述步骤S40，课堂场景加载教学内容场景的步骤包括：
[0013]步骤S401，课堂场景实例与教学内容场景实例建立通信连接；
[0014]步骤S402，教学内容场景实例实时生成体素图；
[0015]步骤S403，课堂场景实例实时接收教学内容场景体素图；
[0016]步骤S404，加载体素图到课堂场景；
[0017]步骤S405，获取课堂场景内对教学内容场景对象的互动命令，并把互动命令的位姿参数转换到教学内容场景坐标系下，位姿参数转换后的互动命令传输到教学内容场景。
[0018]本专利技术进一步地技术方案是，所述步骤S50，师生同时进入多个场景进行沉浸式体验，实现步骤包括：
[0019]步骤S501，设定各场景在用户体验空间的三维显示区间；
[0020]步骤S502，计算各场景的成像区间；
[0021]步骤S503，计算师生在各场景中的位姿值；
[0022]步骤S504，生成各场景的用户体验画面；
[0023]步骤S505，拼接各场景用户体验画面生成师生多场景体验画面，在拼接过程中根据各场景体验画面深度信息，进行遮挡计算；
[0024]步骤S506，获取用户互动命令，根据互动命令的位姿参数，确定对应的互动操作所作用的场景，把所述互动命令的位姿参数转换到场景坐标下系，转换了位姿参数的互动命令传输给对应场景。
[0025]本专利技术进一步地技术方案是，所述S405获取课堂场景内对教学内容场景对象的互动命令，并把互动命令的位姿参数转换到教学内容场景坐标系下，位姿参数转换后的互动命令传输到教学内容场景具体为：
[0026]课堂场景实例监听到互动操作命令时，以互动操作信息位姿参数中的位置坐标值是否在任意教学内容场景体素图的显示区间内为判断准则，判断所述互动操作命令是否为对教学内容场景的互动，以及与哪个教学内容场景互动，当所述互动操作命令是对教学内容场景S
m
的互动，课堂场景实例把所述互动操作命令的位姿参数转换到教学内容场景S
m
的坐标系下，转换成教学内容场景S
m
的互动命令，并把转换后的互动命令发送到教学内容场景S
m
的实例，教学内容场景S
m
的实例接收到所述互动命令，对所述互动命令进行响应；
[0027]本专利技术进一步地技术方案是，所述步骤S401，每个教学内容场景必须有至少一个场景实例与所有课堂场景实例建立通信连接，从而确保任意师生可以在分配给其的课堂场景实例里看到所有教学内容场景；为了减少场景实例之间通信连接数量，教学内容场景实例与流媒体服务器采取流媒体服务器中继的方式建立通信连接，流媒体服务器与各课堂场景实例采取流媒体服务器中继的方式建立通信连接，流媒体服务器把各场景实例实时生成的体素图汇总到一起，然后发送给各课堂场景实例；每个师生用户被分配的课堂场景实例与教学内容场景实例建立可传送互动操作命令的通信连接，师生在课堂场景就可以与教学内容场景里的物体互动。
[0028]本专利技术进一步地技术方案是，所述步骤S10，配置的沉浸式教学内容具体包括教学内容的介绍信息，以及教学内容对应的XR应用程序，其中XR教学应用程序可以生成教学内容场景；所述步骤S20生成沉浸式课堂场景，并分配课堂场景实例给师生，具体步骤为：调用课堂场景模板，根据所述沉浸式课堂配置信息，配置课堂场景模板中师生信息、教学内容介绍信息，生成课堂场景，在课堂预定的开始时间，创建课堂场景实例，课堂场景实例的数量
须满足可以同时为所有师生提供课堂场景体验，在师生登录系统申请加入课堂时，师生的XR终端分别与被分配的课堂场景实例建立通信连接，课堂场景实例把渲染出的课堂体验画面传输给师生的XR终端，师生的XR终端把用户对课堂场景的互动操作发送给课堂场景实例；在所述步骤S50，师生在课堂场景与教学内容场景之间切换，实现方法为改变与师生的XR终端连接的场景实例，当体验课堂场景时，XR终端与课堂场景实例连接，接受课堂场景发送过来的体验画面，把互动操作传送给课堂场景实例，当要体验教学内容场景时，断开XR终端与课堂场景实例的连接，建立XR终端与教学内容场景实例之间的连接，XR终端接收教学内容场景实例生成的体验画面，向教学内容场景实例发送互动操作信息，教学内容场景实例生成体验画面过程不受给教学内容场景设定的三维成像区间限制，如果要本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于XR技术的沉浸式课堂构建方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤S10，配置沉浸式课堂：配置课堂的基础参数、课堂的教学内容，所述课堂的基础参数至少包括师生姓名、课堂开始时间信息；步骤S20，生成沉浸式课堂场景，并分配课堂场景实例给师生：调用课堂场景模板，根据所述沉浸式课堂配置信息，生成课堂场景，实例化课堂场景，把课堂场景实例分配给师生；步骤S30，生成教学内容场景，并把教学内容场景实例分配给师生：根据所述教学内容，读取课程XR教学资源，根据学生分组情况，生成单个或多个教学内容场景，实例化教学内容场景，把教学内容场景实例分配给师生；步骤S40，课堂场景加载教学内容场景：为所有教学内容场景都分别指定三维成像区间，各教学内容场景在其成像区间的部分经过缩放呈现在课堂场景指定位置与姿态角；步骤S50，根据教学活动需求，师生进行场景切换：在课堂场景与教学内容场景之间切换，或者在多个教学内容场景之间切换。2.根据权利要求1所述的基于XR技术的沉浸式课堂构建方法，其特征在于，所述步骤S40，还包括任意师生可以同时进入多个场景，包括：同时进入教学内容场景与课堂场景，以及同时进入多个教学内容场景。3.根据权利要求2所述的基于XR技术的沉浸式课堂构建方法，其特征在于，所述步骤S40课堂场景加载教学内容场景后，师生可以在课堂场景直接与教学内容场景内的对象互动，在所述步骤S50,任意师生同时进入多个场景后，可以同时与这些场景内的对象进行互动。4.根据权利要求3所述的基于XR技术的沉浸式课堂构建方法，其特征在于，所述步骤S40,课堂场景加载教学内容场景的步骤包括：步骤S401,课堂场景实例与教学内容场景实例建立通信连接；步骤S402,教学内容场景实例实时生成体素图；步骤S403,课堂场景实例实时接收教学内容场景体素图；步骤S404,加载体素图到课堂场景；步骤S405,获取课堂场景内对教学内容场景对象的互动命令，并把互动命令的位姿参数转换到教学内容场景坐标系下，位姿参数转换后的互动命令传输到教学内容场景。5.根据权利要求4所述的基于XR技术的沉浸式课堂构建方法，其特征在于，所述步骤S50中，师生同时进入多个场景进行沉浸式体验，实现步骤包括：步骤S501,设定各场景在用户体验空间的三维显示区间；步骤S502,计算各场景的成像区间；步骤S503,计算师生在各场景中的位姿值；步骤S504,生成各场景的用户体验画面；步骤S505,拼接各场景用户体验画面生成师生多场景体验画面，在拼接过程中根据各场景体验画面深度信息，进行遮挡计算；步骤S506,获取用户互动命令，根据互动命令的位姿参数，确定对应的互动操作所作用的场景，把所述互动命令的位姿参数转换到场景坐标下系，转换了位姿参数的互动命令传输给对应场景。6.根据权利要求5所述的基于XR技术的沉浸式课堂构建方法，其特征在于，所述S405获
取课堂场景内对教学内容场景对象的互动命令，并把互动命令的位姿参数转换到教学内容场景坐标系下，位姿参数转换后的互动命令传输到教学内容场景具体为：课堂场景实例监听到互动操作命令时，以互动操作信息位姿参数中的位置坐标值是否在任意教学内容场景体素图的显示区间内为判断准则，判断所述互动操作命令是否为对教学内容场景的互动，以及与哪个教学内容场景互动，当所述互动操作命令是对教学内容场景S
m
的互动，课堂场景实例把所述互动操作命令的位姿参数转换到教学内容场景S
m
的坐标系下，转换成教学内容场景S
m
的互动命令，并把转换后的互动命令发送到教学内容场景S
m
的实例，教学内容场景S
m
的实例接收到所述互动命令，对所述互动命令进行响应。7.根据权利要求6所述的基于XR技术的沉浸式课堂构建方法，其特征在于，所述步骤S401，每个教学内容场景必须有至少一个场景实例与所有课堂场景...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡铁峰，
申请(专利权)人：深圳职业技术学院，
类型：发明
国别省市：