[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

说明书

本发明公开了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，其中，可穿戴式感应设备可以获取人体关键部位的第一动作信息；图像识别设备与可穿戴式感应设备连接，图像识别设备可以获取人体关键部位的第二动作信息，并对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；虚拟平台与图像识别设备连接，虚拟平台可以根据人体数据模拟出对应的虚拟人物，显示设备与虚拟平台连接，适于实时显示虚拟人物。虚拟平台还可以检测虚拟人物的动作数据，并将动作数据反馈到可穿戴式感应设备，以便可穿戴式感应设备向对应的人体部位反馈要执行的动作。该系统可以增强学生的沉浸式学习体验。

技术领域

本发明涉及虚拟现实技术领域，具体涉及一种基于元宇宙的虚拟课堂动作交互系统和方法。

背景技术

元宇宙作为一个新兴概念，本质上是对现实世界的虚拟化和数字化，强调虚实相融，主要利用扩展现实技术VR和AR，提供沉浸式体验；能够把现实世界镜像到虚拟世界里，人类的视觉、听觉、嗅觉、味觉、触觉、意识等需求都有不同的技术支撑。与现实世界平行、反作用于现实世界、多种高技术综合是元宇宙的三大特征。

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学习环境，将有可能带来新的教育教学变革。在此背景下，元宇宙在教育领域应用的可行性成为研究者关注的热点，教育元宇宙的潜力值得深入挖掘和分析。

虚拟现实、人工智能、增强现实等技术应用到线上课堂教学中，学生可以通过观看虚拟现实课堂沉浸式学习知识，这不仅可以提高学生的学习兴趣，还有助于提高课堂教学效率。目前，校园课堂的VR/AR教学应用产品以科普类的体验为主，很多停留在演示和简单交互阶段，而对于课程教学内容的深入探究不足，尤其对于化学实验、物理实验、劳动技能、体育等针对学生动作类的课程无法实现线上动作互动教学。

因此，需要一种基于元宇宙的虚拟课堂互动系统，能够对人物的动作进行准确识别，通过模拟与真实环境相同的虚拟环境，能够根据人物与人物之间的接触、人物与物品之间的接触对人体部位进行动作反馈，实现手把手教学的目的，以解决以上现有技术中存在的问题。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种基于元宇宙的虚拟课堂动作交互系统和方法。

根据本发明的一个方面，提供一种基于元宇宙的虚拟课堂动作交互系统，该系统可以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。其中，可穿戴式感应设备可以实时获取人体关键部位的第一动作信息；图像识别设备与可穿戴式感应设备连接，图像识别设备可以实时获取人体关键部位的第二动作信息，并对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。虚拟平台与图像识别设备连接，虚拟平台可以接收图像识别设备上传的人体数据，并根据人体数据模拟出对应的虚拟人物。显示设备与虚拟平台连接，适于实时显示所述虚拟人物；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可穿戴式感应设备，以便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。

该系统可以通过传感器技术和图像识别技术获取人体的动作数据，并根据动作数据模拟出对应的虚拟人物，通过对虚拟人物进行动作监测，可以将监测到额动作数据反馈到真实环境中的人体部位，执行相应的动作，从而完成远程动作交互和教学指导。

可选地，虚拟平台可以包括虚拟环境构建模块和虚拟人物构建模块，虚拟环境构建模块适于构建与真实环境对应的虚拟环境，虚拟环境中包含虚拟人物动作所需的虚拟物体。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。

可选地，系统中的显示设备为虚拟现实头戴式显示设备，虚拟现实头戴式显示设备与虚拟平台连接，适于实时显示虚拟人物和虚拟环境。