沉浸式教学系统及方法与流程

本发明涉及多媒体教学技术领域，尤其是涉及一种沉浸式教学系统及方法。

背景技术：

目前随着互联网技术的发展，数据信息的传递越来越便利，为人们的生活、工作和学习的方式带来了巨大的改变。比如，人们可以通过互联网随时随地的获取优秀的教学资源，使得学习不再受到时间和地点的限制。

沉浸式学习(immersivelearning)，是指通过虚拟现实(virtualreality，vr)技术为学习者提供一个接近真实的学习环境，借助虚拟学习环境，学习者通过高度参互动、演练而提升技能。而沉浸式教学主要是借助于虚拟现实，消除了时间与空间造成的认知阻断，学生可以回到历史中，或到达宇宙空间之中，更好地认知和学习。

但是现有的vr技术实现的沉浸式教学方式有诸多缺点，首先vr眼镜对学生的视力造成一定的影响，特别是小学阶段的学生。其次佩戴vr眼镜的同时，纸制教材无法阅读，无法更好的和现有学校课程内容结合，应用场景受到限制。再次vr设备的管理、充电等大幅度增大了学校的投入成本。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种沉浸式教学系统及方法，以实现课程播放设备播放的教学视频和多台投影设备投影的图像互相匹配，组成一体化场景，无需佩戴vr设备即可达到沉浸式教学的效果，吸引学生注意力，提高教学质量。

第一方面，本发明实施例提供了一种沉浸式教学系统，包括课程播放设备、主控设备、视频拼接设备和多台投影设备，所述主控设备与所述视频拼接设备连接；所述多台投影设备分布式设置，并分别与所述视频拼接设备连接；

所述课程播放设备用于播放教学视频；

所述主控设备用于获取与所述课程播放设备的当前播放内容对应的投影源文件，并发送所述投影源文件至所述视频拼接设备；

所述视频拼接设备用于将接收到的投影源文件通过多台投影设备进行拼接投影。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，还包括云平台，所述课程播放设备和所述主控设备分别与所述云平台通信连接；

所述云平台用于存储教学视频并推送所述教学视频至所述课程播放设备；

所述课程播放设备用于对所述教学视频进行缓存并实时播放；还用于发送与当前播放内容对应的投影触发信号至所述云平台

所述云平台还用于根据所述投影触发信号推送相应的投影源文件至所述主控设备；

所述主控设备用于缓存所述投影源文件，并实时传送至所述视频拼接设备；

所述视频拼接设备用于将接收到的投影源文件通过多台投影设备进行拼接投影。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，还包括云平台，所述课程播放设备和所述主控设备分别与所述云平台通信连接；还包括存储设备，所述存储设备与所述主控设备连接；

所述云平台用于存储教学视频并推送所述教学视频至所述课程播放设备；

所述课程播放设备用于对所述教学视频进行缓存并实时播放；还用于发送与当前播放内容对应的投影触发信号至所述云平台；所述云平台还用于根据所述投影触发信号发送投影指令至所述主控设备；

所述主控设备用于根据接收到的所述投影指令，从所述存储设备中读取相应的投影源文件，并发送所述投影源文件至所述视频拼接设备；

所述视频拼接设备用于将接收到的投影源文件通过多台投影设备进行拼接投影。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述投影源文件是所述云平台事先推送至所述主控设备，由所述主控设备接收并存储至所述存储设备的。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述教学视频中预先设置有时间节点，所述时间节点关联存储有投影源文件标识；

所述课程播放设备还用于当播放所述教学视频至所述时间节点时，发送投影触发信号至所述云平台；

所述云平台用于接收所述投影触发信号，并根据所述投影触发信号生成所述投影指令。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，还包括定时器，所述定时器与所述课程播放设备连接；

所述定时器用于根据预设的时间触发点，定时触发所述课程播放设备发送投影触发信号至所述云平台；

所述云平台用于接收所述投影触发信号，并根据所述投影触发信号生成所述投影指令。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述课程播放设备还包括输入设备；

所述课程播放设备还用于通过所述输入设备接收用户选择的教学视频标识，根据所述教学视频标识发送播放请求至所述云平台；

所述云平台还用于推送与所述教学视频标识对应的教学视频至所述课程播放设备，以使所述课程播放设备实时播放。

第二方面，本发明实施例还提供一种沉浸式教学方法，所述方法应用于第一方面及其任一种可能的实施方式所述的沉浸式教学系统；所述方法包括：

所述课程播放设备播放教学视频；

所述主控设备获取与所述课程播放设备的当前播放内容对应的投影源文件，并发送所述投影源文件至所述视频拼接设备；

所述视频拼接设备将接收到的投影源文件通过多台投影设备进行拼接投影。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，当所述系统还包括与所述课程播放设备通信连接的云平台，及与所述主控设备连接的存储设备时，所述方法包括：

所述云平台存储教学视频并推送所述教学视频至所述课程播放设备；

所述课程播放设备对所述教学视频进行缓存并实时播放；并发送投影触发信号至所述云平台；所述云平台根据所述投影触发信号发送投影指令至所述主控设备；

所述主控设备根据接收到的所述投影指令，从所述存储设备中读取相应的投影源文件，并发送所述投影源文件至所述视频拼接设备；

所述视频拼接设备将接收到的投影源文件通过多台投影设备进行拼接投影。

结合第二方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，所述教学视频中预先设置有时间节点，所述时间节点关联存储有投影源文件标识；所述方法还包括：

当所述课程播放设备播放所述教学视频至所述时间节点时，发送投影触发信号至所述云平台；

所述云平台接收所述投影触发信号，并根据所述投影触发信号生成所述投影指令。

本发明实施例带来了以下有益效果：

本发明提供实施例中，该沉浸式教学系统包括课程播放设备、主控设备、视频拼接设备和多台投影设备，主控设备与视频拼接设备连接；多台投影设备分布式设置，并分别与视频拼接设备连接；课程播放设备用于播放教学视频；主控设备用于获取与课程播放设备的当前播放内容对应的投影源文件，并发送投影源文件至视频拼接设备；视频拼接设备用于将接收到的投影源文件通过多台投影设备进行拼接投影。在课程播放设备的播放过程中，主控设备发送与当前播放内容对应的投影源文件至视频拼接设备，进而使视频拼接设备对投影源文件进行划分处理，通过多台投影设备进行拼接投影。这样，可以实现课程播放设备播放的教学视频和多台投影设备投影的图像互相匹配，组成一体化场景，无需佩戴vr设备即可达到沉浸式教学的效果，吸引学生注意力，提高教学质量，有效缓解了现有的基于vr技术的沉浸式教学方式存在的影响视力、应用场景容易受限、投入成本高的问题。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种沉浸式教学系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的沉浸式教学系统的安装示意图；

图3为本发明实施例提供的另一种沉浸式教学系统的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的另一种沉浸式教学系统的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种沉浸式教学方法的流程示意图；

图6为本发明实施例提供的另一种沉浸式教学方法的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的另一种沉浸式教学方法的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前现有的vr技术实现的沉浸式教学方式存在着影响视力、应用场景容易受限、投入成本高的问题，基于此，本发明实施例提供的一种沉浸式教学系统及方法，可以实现课程播放设备播放的教学视频和多台投影设备投影的图像互相匹配，组成一体化场景，无需佩戴vr设备即可达到沉浸式教学的效果，吸引学生注意力，提高教学质量，有效缓解了现有的基于vr技术的沉浸式教学方式存在的影响视力、应用场景容易受限、投入成本高的问题。

本发明实施例提供的一种沉浸式教学系统及方法，可以应用于各学科、领域的教学课程或者展示课程中，该技术可以通过相关的软件或者硬件实现。为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种沉浸式教学系统进行详细介绍。

参见图1所示的一种沉浸式教学系统的结构示意图，该系统包括课程播放设备12、主控设备13、视频拼接设备15和多台投影设备16，主控设备与视频拼接设备连接；多台投影设备分布式设置，并分别与视频拼接设备连接。

在该系统中，主控设备可以为手机、平板电脑、pda(personaldigitalassistant，个人数字助手)等移动终端，也可以是web终端。在实际应用中，参见图2，该课程播放设备、视频拼接设备和多台投影设备设置于同一展室内或者教室内，其中多台投影设备分布在展室或者教室内的不同方位，以使各个投影设备投影的图片覆盖在展室内或者教室的不同地方。

具体地，课程播放设备用于播放教学视频。主控设备用于获取与课程播放设备的当前播放内容对应的投影源文件，并发送该投影源文件至视频拼接设备。视频拼接设备用于将接收到的投影源文件通过多台投影设备进行拼接投影。

具体地，该视频拼接设备对该投影源文件进行划分，分配至各个投影设备，使得各个投影设备投影出的图像拼接，并与课程播放设备播放的视频组成一体化场景。如在播放桂林山水的视频时，可以通过投影设备在室内投放桂林山水的图片，使学习者更加投入，身临其境。

在课程播放设备的播放过程中，主控设备发送与课程播放设备的当前播放内容对应的投影源文件至视频拼接设备，进而使视频拼接设备对投影源文件进行划分处理，通过多台投影设备进行拼接投影。这样，可以实现课程播放设备播放的教学视频和多台投影设备投影的图像互相匹配，组成一体化场景，无需佩戴vr设备即可达到沉浸式教学的效果，吸引学生注意力，提高教学质量，有效缓解了现有的基于vr技术的沉浸式教学方式存在的影响视力、应用场景容易受限、投入成本高的问题。

参见图3示出了另一种沉浸式教学系统的结构示意图。该系统在图1所示系统的基础上进行改进。该系统包括云平台11，及分别与云平台通信连接的课程播放设备12和主控设备13；还包括视频拼接设备15和多台投影设备16，视频拼接设备与主控设备连接；多台投影设备分布设置，并分别与视频拼接设备连接；

云平台用于存储教学视频并推送教学视频至课程播放设备。

课程播放设备用于对教学视频进行缓存并实时播放；还用于发送与当前播放内容对应的投影触发信号至云平台。

云平台还用于根据上述投影触发信号，推送相应的投影源文件至主控设备。

主控设备用于缓存上述投影源文件，并实时传送至视频拼接设备。

视频拼接设备用于将接收到的投影源文件通过多台投影设备进行拼接投影。

在本发明的实施例中，课程播放设备从云平台加载教学视频并进行播放，在播放过程中发送与当前播放内容对应的投影触发信号至云平台，以使云平台推送相应的投影源文件至主控设备，主控设备在线加载该投影源文件，利用视频拼接设备对投影源文件进行划分处理，通过多台投影设备进行拼接投影。

考虑到当网络繁忙，网络带宽不足时，主控设备加载投影源文件的速度不能满足应用要求，而出现投影卡顿、与课程播放设备的当前播放内容不匹配的现象。基于此，参见图4所示的一种沉浸式教学系统的结构示意图，该系统在图3所示系统的基础上进行改进。该系统包括云平台11，及分别与该云平台通信连接的课程播放设备12和主控设备13；还包括存储设备14、视频拼接设备15和多台投影设备16，存储设备、视频拼接设备分别与主控设备连接；多台投影设备分布式设置，并分别与视频拼接设备连接。

具体地，云平台可以设置在云计算平台上，用于存储教学视频并推送该教学视频至课程播放设备。

课程播放设备用于对上述教学视频进行缓存并实时播放；还用于发送与当前播放内容对应的投影触发信号至云平台；云平台还用于根据投影触发信号发送投影指令至主控设备。其中课程播放设备在线加载云平台推送的教学视频并进行实时播放，该投影指令携带有投影源文件标识，如001，00a等。

主控设备用于根据接收到的投影指令，从存储设备中读取相应的投影源文件，并发送投影源文件至视频拼接设备。具体地，该主控设备从存储设备中查找与投影源文件标识(如001，00a)对应的投影源文件，将该对应的投影源文件至视频拼接设备。

视频拼接设备用于将接收到的投影源文件通过多台投影设备进行拼接投影。具体地，该视频拼接设备对该投影源文件进行划分，分配至各个投影设备，使得各个投影设备投影出的图像拼接，并与课程播放设备播放的视频组成一体化场景。如在播放桂林山水的视频时，可以通过投影设备在室内投放桂林山水的图片，使学习者更加投入，身临其境。

其中投影源文件是云平台事先推送至主控设备，由主控设备接收并存储至存储设备的，这样不会出现教室或者展室内投影由于网络不畅而卡顿，不能与教学视频匹配的问题。

在本发明实施例中，课程播放设备从云平台加载教学视频并进行播放，在播放过程中发送与当前播放内容对应的投影触发信号至云平台，以使云平台触发主控设备从存储设备中读取相应的投影源文件，进而使视频拼接设备对投影源文件进行划分处理，通过多台投影设备进行拼接投影。

进一步地，上述课程播放设备可以通过以下三种方式发送与课程播放设备的当前播放内容对应的投影触发信号至云平台：

第一种，可以手动控制触发课程播放设备发送投影触发信号。这种情况下，用户通过课程播放设备的播放内容确定与当前播放内容对应的投影源文件，如可以直接手动选择与当前播放内容对应的投影源文件的标识，从而触发课程播放设备发送携带有该标识的投影触发信号至云平台。

第二种，教学视频中预先设置有时间节点，该时间节点关联存储有投影源文件标识。如教学视频a中预设有五个时间节点，第一时间节点t1对应存储的是投影源文件标识001，这就表示，在课程播放设备播放第一时间节点的视频内容时，需要投影设备匹配投影标识为001的投影源文件。

课程播放设备还用于当播放教学视频至时间节点时，发送投影触发信号至云平台；其中投影触发信号中携带有该教学视频对应的教学视频标识(如a)和时间节点标识(如t1)。

云平台用于接收该投影触发信号，并根据该投影触发信号生成投影指令。具体地，云平台只需根据投影触发信号中携带的视频标识号(如a)和时间节点标号(如t1)即可找到对应的投影源文件标识，然后发送携带有投影源文件标识的投影指令至主控设备。或者云平台接收到该投影触发信号后，直接推送对应的投影源文件至主控设备。

第三种，该沉浸式教学系统还包括定时器，定时器与课程播放设备连接。

定时器用于根据预设的时间触发点，定时触发课程播放设备发送投影触发信号至云平台。具体地，可以根据课程播放设备播放的视频，手动或者通过程序控制的方式设置定时器的时间触发点，从而触发课程播放设备发送携带有教学视频标识(如a)和时间节点标识(如t1)的投影触发信号至云平台。

云平台用于接收该投影触发信号，并根据该投影触发信号生成投影指令。具体地，云平台只需根据投影触发信号中携带的视频标识号(如a)和时间节点标号(如t1)即可找到对应的投影源文件标识，然后发送携带有投影源文件标识的投影指令至主控设备。或者云平台接收到该投影触发信号后，直接推送对应的投影源文件至主控设备。

上述第三种通过定时器的方式虽然相较于第二种方式繁琐，但是由于时间节点并未设置在教学视频中，用户可以通过设置定时器来选择是否需要使用该时间节点，增加了用户的可选性。

在另外可能的实施例中，上述课程播放设备还包括输入设备。课程播放设备还用于通过输入设备接收用户选择的教学视频标识，根据教学视频标识发送播放请求至云平台。云平台还用于推送与教学视频标识对应的教学视频至课程播放设备，以使课程播放设备实时播放。这样便于用户进行操作与选择，提高用户体验。

对应于上述系统实施例，参见图5所示的一种沉浸式教学方法的流程示意图，该方法应用于上述沉浸式教学系统；该方法包括如下步骤：

步骤s501，课程播放设备用于播放教学视频；

步骤s502，主控设备获取与课程播放设备的当前播放内容对应的投影源文件，并发送投影源文件至视频拼接设备；

步骤s503，视频拼接设备将接收到的投影源文件通过多台投影设备进行拼接投影。

对应于上述系统实施例，参见图6所示的另一种沉浸式教学方法的流程示意图，该方法应用于上述沉浸式教学系统；该方法在图5所示方法的基础上实现，该方法包括如下步骤：

步骤s601，云平台存储教学视频并推送该教学视频至课程播放设备。

步骤s602，课程播放设备对教学视频进行缓存并实时播放；并发送投影触发信号至云平台。

步骤s603，云平台根据投影触发信号发送投影指令至主控设备。

步骤s604，主控设备根据接收到的投影指令，从存储设备中读取相应的投影源文件，并发送该投影源文件至视频拼接设备。

其中投影源文件是云平台事先推送至主控设备，由该主控设备接收并存储至存储设备的。

步骤s605，视频拼接设备将接收到的投影源文件通过多台投影设备进行拼接投影。

参见图7所示的另一种沉浸式教学方法的流程示意图，该方法应用于上述沉浸式教学系统；该方法在图5所示方法的基础上实现，其中教学视频中预先设置有时间节点，时间节点关联存储有投影源文件标识；该方法包括如下步骤：

步骤s701，课程播放设备通过输入设备接收用户选择的教学视频标识，根据教学视频标识发送播放请求至云平台。

步骤s702，云平台推送与教学视频标识对应的教学视频至课程播放设备。

步骤s703，课程播放设备对教学视频进行缓存并实时播放。

步骤s704，当课程播放设备播放教学视频至预先设置的时间节点时，发送投影触发信号至云平台。

步骤s705，云平台接收上述投影触发信号，并根据投影触发信号生成投影指令。

步骤s706，云平台发送上述投影指令至主控设备。

步骤s707，主控设备根据接收到的投影指令，从存储设备中读取相应的投影源文件，并发送该投影源文件至视频拼接。

其中投影源文件是云平台事先推送至主控设备，由该主控设备接收并存储至存储设备的。

步骤s708，视频拼接设备将接收到的投影源文件通过多台投影设备进行拼接投影。

本发明实施例提供的一种沉浸式教学方法，可以实现课程播放设备播放的教学视频和多台投影设备投影的图像互相匹配，组成一体化场景，无需佩戴vr设备即可达到沉浸式教学的效果，吸引学生注意力，提高教学质量，有效缓解了现有的基于vr技术的沉浸式教学方式存在的影响视力、应用场景容易受限、投入成本高的问题。

本发明实施例提供的沉浸式教学方法，与上述实施例提供的沉浸式教学系统具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

本发明实施例所提供的进行沉浸式教学方法的计算机程序产品，包括存储了处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的方法的具体工作过程，可以参考前述系统实施例中的对应过程，在此不再赘述。

附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。