[发明专利]儿童体感交互式学习系统及方法

权利要求书

1.儿童体感交互式学习系统，其特征在于，包括体感捕捉与追踪组件、体感交互学习行为智能处理模块、体感行为与学习资源数据库、PC主机、交互显示屏、音箱；

所述体感交互学习行为智能处理模块和体感行为与学习资源数据库集成在所述PC主机内；

所述PC主机分别与所述体感捕捉与追踪组件、交互显示屏及音箱连接；PC主机与体感交互学习行为智能处理模块、体感行为与学习资源数据库双向连接。

2.如权利要求1 所述的儿童体感交互式学习系统，其特征在于，所述体感捕捉与追踪组件为儿童体感捕捉与追踪硬件集成，体感捕捉与追踪组件内包含有红外雷射光发送器、红外摄像头、3D景深摄像头及2只麦克风，用于捕捉儿童学习中的体态交互行为和思维数据；

所述体感交互学习行为智能处理模块为内含算法的儿童体感捕捉与追踪的应用软件，体感交互学习行为智能处理模块内包含有体态行为智能分析与处理模块、语音特征智能分析与处理模块、交互行为综合处理与智能关联模块；体态行为智能分析与处理模块、语音特征智能分析与处理模块均与交互行为综合处理与智能关联模块双向连接；交互行为综合处理与智能关联模块分别与体态行为智能分析与处理模块及体感行为与学习资源数据库中的儿童体感行为数据库匹配后形成体态交互关联模型；交互行为综合处理与智能关联模块分别与语音特征智能分析与处理模块及儿童学习资源数据库匹配后形成语音交互关联模型；

所述体感行为与学习资源数据库为儿童体感交互学习行为数据库与根据儿童生理、心理行为和认知特点而精选的多媒体科普百科知识资源库，包含有儿童体感行为数据库、儿童学习资源数据库，用于体感交互学习行为智能处理模块构建关联模型时提供儿童交互学习行为数据和学习对象。

3.如权利要求1 所述的儿童体感交互式学习系统，其特征在于，所述PC主机具有儿童体感交互学习功能，体感交互学习行为智能处理模块和体感行为与学习资源数据库集成在所述PC主机内，儿童体感行为数据库包含有儿童体态行为和语音特征数据；儿童学习资源数据库包含有根据儿童的学习需要设计与开发的基于面向对象技术的体感交互式学习软件资源包。

4.使用如权利要求1-3任一项所述儿童体感交互式学习系统进行学习的方法，其特征在于，包括如下步骤：先启动PC主机→启动交互显示屏→启动音箱→启动体感捕捉与追踪组件→启动体感交互学习行为智能处理模块→启动体感行为与学习资源数据库，儿童通过交互显示屏登陆，进入儿童学习资源数据库中的基于面向对象技术的体感交互式学习软件资源包，根据自己需要进行体感交互式学习。

5.如权利要求4所述的使用儿童体感交互式学习系统进行学习的方法，其特征在于，所述儿童学习资源数据库中的基于面向对象技术的体感交互式学习软件资源包，包括根据儿童的学习需要设计与开发的基于面向对象技术的体感交互式学习资源软件模块：自然和谐的交互式科普实验室模块、实时虚拟交互学习课堂模块、交互式多媒体电子书模块。

6.如权利要求5 所述的使用儿童体感交互式学习系统进行学习的方法，其特征在于，所述自然和谐的交互式科普实验室模块，包括让儿童在虚实结合的实验室中以手势互动方式解剖青娃、制作氢气、驾驭太空飞船。

7.如权利要求5 所述的使用儿童体感交互式学习系统进行学习的方法，其特征在于，所述实时虚拟交互学习课堂模块，包括儿童在实时虚拟交互学习课堂中以虚拟角色在虚拟课堂中漫游、在虚拟教室里进行互动式的学习。

8.如权利要求5 所述的使用儿童体感交互式学习系统进行学习的方法，其特征在于，所述交互式多媒体电子书模块，包括将科普图书中原本用文字描述的情节转换为具体形象、活灵活现的科普立体场景：儿童采用手指隔空翻页：五指张开，页面放大；手上下挥动，页面移动；双手合拢，页面关闭。

9.如权利要求5所述的使用儿童体感交互式学习系统进行学习的方法，其特征在于，儿童根据自己需要进行体感交互式学习时，儿童根据自己需要需进入自然和谐的交互式科普实验室模块、实时虚拟交互学习课堂模块或交互式多媒体电子书模块时，具体包括如下步骤： 

启动PC主机；

启动交互显示屏；

启动音箱；

启动儿童学习资源数据库中体感交互式学习软件资源包；

登陆儿童体感交互式学习系统，选择并进入的自然和谐的交互式科普实验室模块、实时虚拟交互学习课堂模块或交互式多媒体电子书模块；

儿童站在离交互显示屏前面0.8-1.2m的位置，此时体感捕捉与追踪组件自动开启工作，并触发其内部的红外射光发送器以红外线发出人眼看不见的雷射光，透过其镜头前的光栅扩散片将雷射光均匀分布投射在侦测空间中，再透过红外线摄像头和3D景深摄像头记录下空间中的每个散斑，撷取原始数据后，透过红外线摄像头和3D景深摄像头内部的晶片计算成具有3D深度的图像，然后将侦测到的3D深度图像转换到体感交互学习行为智能处理模块，经体感交互学习行为智能处理模块中的体态行为智能分析与处理模块的智能分析与处理后输出儿童体态交互行为动作的数据流，并与儿童体感交互数据库进行关联匹配，经儿童体感交互数据库关联匹配后的数据信号再反馈至交互行为综合处理与智能关联模块，经儿童交互行为综合处理与智能关联模块智能处理后输出交互动作信号，触发学习对象作出与儿童学习行为一致的互动，此时交互显示屏上呈现虚实结合的情景；与此同时体感捕捉与追踪组件中的麦克风和体感交互学习行为智能处理模块中的语音特征智能分析与处理模块、儿童交互行为综合处理与智能关联模块及音箱也进入工作，呈现儿童交互学习过程的语音、操作声响或学习的视频与音频音响；

学习结束时隔空点击结束学习窗口。