[发明专利]一种基于增强现实的立体书城教学系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于增强现实的立体书城教学系统，主要通过移动设备和纸质图书相结合，利用增强现实技术展示视频和三维模型等多媒体信息，使人们在阅读纸质教材的同时获取更多直观的信息，帮助知识的理解和传播，属于信息化教学领域。

背景技术

目前，很多职业院校在示范校的建设过程中积累了一些支撑教师教学的数字化资源，但学校的应用方式大多还是停留在平移性的应用阶段，即只是把书本上的知识原封不动的平移到电子教材中，应用方式也还是采用传统的老师在讲台上对着PPT讲，资源的呈现都是通过PC端播放，学生缺乏个性化的学习路径，教师对于学习者的学习情况也很难做到科学有据的衡量掌握。

随着国家大力推进信息化的进程，很多职业学校已经意识到在基础设施投入初步完成后，真正对教育教学起到实质作用的校本资源和教师信息化能力提升建设刻不容缓。

本发明公开了一种基于增强现实的立体书城教学系统，为准确、快速地了解学习者的学习情况及因材施教创造了条件。

发明内容

本发明的目的在于解决传统教材色彩单调（传统教材黑白色系为主）、重难点知识理解慢、交互性差、无法科学评测等教学问题，提供一种具备延展性、实时性、能快速更新教学资源的立体书城教学系统；其中的四色课本教材模块更是首次创造性的采用项目式教学的方式进行编排，让学习者从任务出发，以一条逻辑主线进行知识点的学习。

本发明提供一种基于增强现实的立体书城教学系统，包括AR终端模块、AR立体教材模块及教学云平台模块；所述AR终端模块包括PC服务端模块、移动客户端模块及AR-APP模块；所述AR立体教材模块包括四色课本教材模块及触发点模块；所述教学云平台模块包括用户系统模块、教材管理模块、识别模块、资源模块、测试模块、答案匹配模块及日志模块。

所述PC服务端模块可以兼容Windows 2008+、centOS 7.1+、Ubuntu 14.04+、RHEL等主流服务器操作系统；所述移动客户端模块包含Android 4.4+ 、IoS 6.0+等操作系统及摄像头模块；所述AR-APP模块为所述立体书城教学系统的移动端口应用APP，进入APP后的教材图像相关信息需要调用教材管理模块来完成。

所述四色课本教材模块包括教材前言、教材内容、参考文献、CMYK四色教材插图及封底二维码，其中教材前言、教材内容及参考文献等文字信息都是按照项目式教学的方式进行编排，让学习者从任务出发，以一条逻辑主线进行知识点的学习，封底二维码供第一次使用立体书城的用户用移动客启端下载AR-APP模块，CMYK四色教材插图具有色彩鲜艳、清晰明了的特点，一改传统教材黑白色系的插图，实物图均由3DMAX软件建模渲染重新制作高清大图，线条图亦是由AI软件重新绘制而成，充分丰富了学习者的感官体验，增加了学习的积极性和主动性；所述触发点模块由很多个触发点图像组成，每个触发点图像对应教材中的某个知识重难点动画资源，事先通过Surf算法已经针对每个触发点图像做好图像匹配，其中Surf算法的核心是Hessian矩阵， Hessian矩阵H是由函数，偏导数组成，式中图像像素为f(x,y)：

H矩阵判别式为：

判别式的值是H矩阵的特征值，根据每一个图像的特征值数值将特征点信息存到识别模块，通过登录移动端口应用APP打开摄像头模块后，扫描对应的触发点可以对识别模块进行遍历，调取已经提前上传到教学云平台模块中资源模块和测试模块的相应内容来进行知识点的学习及评测。

所述用户系统模块包括管理员、教师和学生用户账号信息，三者均可通过账号登录AR-APP模块进行知识点资源的观看和学习，但只有管理员可以给人员分配权限账号，并根据实际情况对触发点关联的资源模块进行调整和更换，相应的资源模块也可以自主替换，并可修改教材管理模块的相关信息，教师无分配权限账号的权利，但可以对资源模块进行相应的调整和更换，并查看学习者的资源观看情况和答题情况，学生只能通过AR-APP模块进行知识点资源的学习和评测，无其它权利；