[发明专利]一种基于元宇宙的虚拟课堂动作交互系统和方法

权利要求书

1.一种基于元宇宙的虚拟课堂动作交互系统，包括可穿戴式感应设备、图像识别设备、虚拟平台和显示设备，其特征在于，

所述可穿戴式感应设备适于实时获取人体关键部位的第一动作信息；

所述图像识别设备与所述可穿戴式感应设备连接，所述图像识别设备适于实时获取人体关键部位的第二动作信息，并对所述第一动作信息和第二动作信息进行加权平均处理，得到人体数据；

所述虚拟平台与所述图像识别设备连接，所述虚拟平台适于接收所述图像识别设备上传的人体数据，并根据所述人体数据模拟出对应的虚拟人物；

所述显示设备与所述虚拟平台连接，适于实时显示所述虚拟人物；

所述虚拟平台还适于检测虚拟人物的动作数据，并将动作数据反馈到所述可穿戴式感应设备，以便所述可穿戴式感应设备向对应的人体部位反馈需要执行的动作。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述虚拟平台包括虚拟环境构建模块和虚拟人物构建模块，所述虚拟环境构建模块适于构建与真实环境对应的虚拟环境，所述虚拟环境中包含虚拟人物动作所需的虚拟物体；所述虚拟人物构建模块可以根据接收到的人体数据模拟出对应的虚拟人物。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述显示设备为虚拟现实头戴式显示设备，所述显示设备还适于实时显示所述虚拟环境。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述虚拟人物的动作数据包括虚拟人物自身的动作信息、不同虚拟人物之间的动作接触信息、虚拟人物与虚拟物体之间的动作接触信息。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述图像识别模块包括图像采集单元、特征点提取单元和识别单元，所述图像采集单元适于实时获取包含人体的图像，所述特征点提取单元适于基于深度学习算法提取图像中的人体骨骼特征点，所述识别单元适于通过提取的人体骨骼特征点之间的连线确定人体姿态信息，得到人体关键部位的第二动作信息。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述骨骼特征点包括肩部、膝盖、手腕、脚踝、腰部、脖子，所述人体关键部位包括小臂、大臂、小腿、大腿、躯干和头部。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述可穿戴式感应设备包括手部动作感应器和肢体动作感应器，所述手部动作感应器包括设置在手指关节位置的第一电位计传感器、陀螺仪传感器和第一舵机，所述第一电位计传感器适于获取手指关节弯曲角度数值，所述陀螺仪传感器适于获取手部的空间位置和姿态数值，所述第一舵机适于根据虚拟平台反馈的动作数据控制手指关节动作；所述肢体动作感应器包括设置在身体关键部位的第二电位计传感器和第二舵机，所述第二电位计传感器适于获取肢体关节弯曲程度数值，所述第二舵机适于根据虚拟平台反馈的动作数据控制身体关键部位动作。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述虚拟平台包括监控模块，所述监控模块适于将实时获取的人体动作数据与预先设定的人体动作数据进行匹配，当实时获取的人体动作数据与预先设定的人体动作数据不匹配时，所述虚拟平台向所述可穿戴式感应设备发送提示信号。

9.根据权利要求1 所述的系统，其特征在于，所述虚拟平台包括评分模块，所述评分模块适于将虚拟人物的人体动作数据与预先设定的人体动作数据进行匹配度评分，得到虚拟人物的动作成绩。

10.一种基于元宇宙的虚拟课堂动作交互方法，其特征在于，所述方法包括：

使用可穿戴式感应设备获取人体关键部位的第一动作信息；

使用图像识别设备获取人体关键部位的第二动作信息，并对所述第一动作信息和第二动作信息进行加权平均处理，得到人体数据；

基于所述人体数据模拟出对应的虚拟人物，并在显示设备中实时显示所述虚拟人物；

检测所述虚拟人物的动作数据，将所述动作数据反馈给对应的人体部位，以便执行相应的动作。