[发明专利]一种基于云计算环境下的AR教学资源处理方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于云计算环境下的AR教学资源处理方法，包括：AR云存储管理模块采用分布式数据存储技术构建AR资源库以存储AR资源；AR云服务负载均衡模块根据AR用户的访问需求，并采用负载均衡技术为AR用户分配服务资源；AR云应用自动部署模块将AR服务器的环境进行抽象处理，并采用自动部署技术部署AR服务器；AR增强现实三维构建模块提取AR云存储管理模块内存储的AR资源，并根据AR资源构建三维场景。本发明还公开了一种基于云计算环境下的AR教学资源系统。采用本发明，可将分布式数据存储技术、负载均衡技术、自动部署技术及AR增强现实应用到教学领域中，真正做到把AR/VR技术融入到教育中去。

技术领域

本发明涉及教育教学技术领域，尤其涉及一种基于云计算环境下的AR教学资源处理方法及基于云计算环境下的AR教学资源系统。

背景技术

AR：增强现实技术(Augmented Reality，简称AR)，是一种实时地计算摄影机影像的位置及角度并加上相应图像、视频、3D模型的技术。

GPU：图像处理器(Graphics Processing Unit，简称GPU)，又称显示核心、视觉处理器、显示芯片，是一种专门在个人电脑、工作站、游戏机和一些移动设备(如平板电脑、智能手机等)上图像运算工作的微处理器。

虚拟化：是指通过虚拟化技术将一台计算机虚拟为多台逻辑计算机。在一台计算机上同时运行多个逻辑计算机，每个逻辑计算机可运行不同的操作系统，并且应用程序都可以在相互独立的空间内运行而互不影响，从而显著提高计算机的工作效率。

近几年来，随着信息化的不断进步，三维虚拟现实/增强现实(AR/VR)技术及其应用得到了迅速的发展。当前的AR/VR技术是在屏幕上把虚拟世界套在现实世界上，并进行互动，让人置身于虚拟与现实结合的空间，使人们能够更加直观地获得信息、分析处理现实当中遇到的问题。AR技术在教育认知、图形仿真、虚拟通讯、娱乐、模拟训练、人工智能、CAD等许多领域带来了革命性的变化。

AR/VR当前在中国处于起步阶段，但市场前景却相当广阔，发展潜力巨大。由于其技术的先进性和施教的有效性，在教育教学领域得到越来越多的应用。目前，我国在AR/VR应用于教学方面刚起步，大多数为独立终端系统，少量的为小型教室系统，VR/AR教学资源非常匮乏，不具备能支持区域性VR/AR教学应用和规模化VR/AR资源管理的有效互联网云服务平台。

一套完整的AR/VR系统(增强现实系统)是由一组紧密联合、实时工作的硬件部件与相关的软件系统协同实现的，常用的有以下这三种形式：

Monitor-based：如图1所示，摄像机摄取的真实世界图像输入到计算机中，与计算机图形系统产生的虚拟景象合成，并输出到屏幕显示器。用户从屏幕上看到最终的增强场景图片。该方案虽然简单，但不能带给用户多少沉浸感。

光学透视式：如图2所示，头盔式显示器(Head-mounted displays，简称HMD)被广泛应用于虚拟现实系统中，用以增强用户的视觉沉浸感。增强现实技术的研究者们也采用了类似的显示技术，这就是在AR中广泛应用的穿透式HMD。根据具体实现原理又划分为两大类，分别是基于光学原理的穿透式HMD(Optical See-through HMD)和基于视频合成技术的穿透式HMD(Video See-through HMD)。光学透视式增强现实系统具有简单、分辨率高、没有视觉偏差等优点，但它同时也存在着定位精度要求高、延迟匹配难、视野相对较窄和价格高等不足。