未来教室中插入虚拟直播视频环境的方法和系统与流程

1.本发明属于计算机虚拟教学技术领域，涉及在虚拟教学环境中插入视频的技术，具体为未来教室中插入虚拟直播视频环境的方法和系统。


背景技术：

2.未来教室是集成多种现代科学技术的增强型教室，其依靠电脑、手机、平板电脑和pad等设备使师生可以无时无刻、无所不在、自由地从事教学活动，其创造了一种新型的教学环境，在这种教学环境中，新技术教学设备和数字媒体能够有效地整合，充分发挥师生教与学的主动性和能动性；其主要特点是：数字化、情景化、主题化和信息化。未来教室以互动为核心，充分发挥各要素的作用，调动课堂教学主体的能动性，为了提高老师和学生之间互动的积极性，未来教室环境就需要和现实中的教室环境一样，甚至超越现实教室环境，让老师和学生体验真实的教学环境，使教学环境更加丰富多彩，例如在未来教室中插入虚拟的直播视频场景，提高学生和老师体验的真实性、课堂环境的丰富性，但是现有技术还不能实现在未来教室中插入虚拟的直播视频场景。


技术实现要素：

3.针对现有技术还不能实现在未来教室中插入虚拟的直播视频场景的问题，本发明提出了未来教室中插入虚拟直播视频环境的方法和系统，其具体技术方案如下：
4.未来教室中插入虚拟直播视频环境的方法，包括以下步骤：
5.1)搭建虚拟直播载体环境
6.提取待插入虚拟直播视频生成设备的三维顶点信息和三维边缘信息，根据提取的三维顶点信息和三维边缘信息构建虚拟直播载体空间，确定虚拟直播载体空间的大小，从而搭建虚拟直播载体环境；
7.2)场景适配
8.提取虚拟直播载体环境的三维顶点信息、三维边缘信息和三维碰撞信息；
9.将虚拟直播载体环境的三维顶点信息、三维边缘信息和三维碰撞信息结合未来教室环境的三维顶点信息、三维边缘信息和三维碰撞信息确定虚拟直播载体环境的位置，将虚拟直播载体环境置入该位置；
10.3)导入虚拟直播内容
11.实时提取虚拟直播视频的三维顶点信息、三维边缘信息和三维碰撞信息，将三维顶点信息、三维边缘信息和三维碰撞信息进行重编码压缩处理，得到编码后视频数据；
12.依靠5g网络环境，将编码后视频数据实时同步到虚拟直播载体环境。
13.进一步限定，所述步骤2)确定虚拟直播载体环境的位置具体为：
14.将虚拟直播载体环境的三维顶点信息、三维边缘信息和三维碰撞信息与未来教室环境的三维顶点信息、三维边缘信息和三维碰撞信息进行差分计算；
15.若虚拟直播载体环境与未来教室环境不存在交叠的区域，则将该区域定位为虚拟
直播载体环境位置；若虚拟直播载体环境与未来教室环境存在交叠的区域，则调整虚拟直播载体环境的大小，重新匹配虚拟直播载体环境位置。
16.进一步限定，所述重编码压缩处理之后、得到编码后视频数据之前还需插入图片信息、声音信息和/或文本信息。
17.进一步限定，所述虚拟直播视频生成设备包括vr相机或3d相机。
18.未来教室中插入虚拟直播视频环境的系统，包括搭建虚拟直播载体环境模块、场景适配模块和导入虚拟直播内容模块；
19.所述搭建虚拟直播载体环境模块：用于提取待插入虚拟直播视频生成设备的三维顶点信息和三维边缘信息，根据提取的三维顶点信息和三维边缘信息构建虚拟直播载体空间，确定虚拟直播载体空间的大小；
20.所述场景适配模块包括提取虚拟直播载体环境模块和确定虚拟直播载体环境位置模块；
21.所述提取虚拟直播载体环境模块：用于提取虚拟直播载体环境的三维顶点信息、三维边缘信息和三维碰撞信息；
22.所述确定虚拟直播载体环境位置模块：用于将虚拟直播载体环境的三维顶点信息、三维边缘信息和三维碰撞信息结合未来教室环境的三维顶点信息、三维边缘信息和三维碰撞信息确定虚拟直播载体环境的位置，将虚拟直播载体环境置入该位置；
23.所述导入虚拟直播内容模块包括提取虚拟直播视频模块和实时同步模块；
24.所述提取虚拟直播视频模块：用于实时提取虚拟直播视频的三维顶点信息、三维边缘信息和三维碰撞信息，将三维顶点信息、三维边缘信息和三维碰撞信息进行重编码压缩处理，得到编码后视频数据模块；
25.所述实时同步模块：用于依靠5g网络环境，将编码后视频数据模块实时同步到虚拟直播载体环境。
26.进一步限定，所述确定虚拟直播载体环境位置模块包括差分计算模块和判断模块；
27.所述差分计算模块：用于将虚拟直播载体环境的三维顶点信息、三维边缘信息和三维碰撞信息与未来教室环境的三维顶点信息、三维边缘信息和三维碰撞信息进行差分计算；
28.所述判断模块：用于判断虚拟直播载体环境与未来教室环境是否存在交叠，若虚拟直播载体环境与未来教室环境不存在交叠的区域，则将该区域定位为虚拟直播载体环境位置模块；若虚拟直播载体环境与未来教室环境存在交叠的区域，则调整虚拟直播载体环境的大小，重新匹配虚拟直播载体环境位置。
29.进一步限定，所述重编码压缩处理之后、得到编码后视频数据之前还需插入图片信息、声音信息和/或文本信息。
30.进一步限定，所述虚拟直播视频生成设备包括vr相机或3d相机。
31.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
32.1、本发明通过搭建虚拟直播载体环境、场景适配和导入虚拟直播内容等过程，将虚拟的直播视频插入未来教室中，通过提取搭建的虚拟直播载体环境中的三维顶点信息、三维边缘信息和三维碰撞信息并将虚拟直播载体环境中的三维顶点信息、三维边缘信息和
三维碰撞信息与未来教室环境的三维顶点信息、三维边缘信息和三维碰撞信息结合，进而确定虚拟直播载体环境的插入位置，确定好的位置之后，通过实时提取虚拟直播视频的三维顶点信息、三维边缘信息和三维碰撞信息，将虚拟直播视频同步到虚拟直播载体环境中，实现在未来教室中插入虚拟的直播视频场景的目的，丰富未来教室的教学场景，提高老师和学生之间互动的积极性。
33.2、虚拟直播载体环境的位置是通过将虚拟直播载体环境中的三维顶点信息、三维边缘信息和三维碰撞信息与未来教室环境的三维顶点信息、三维边缘信息和三维碰撞信息记性差分计算，若虚拟直播载体环境与未来教室环境不存在交叠的区域，则将该区域定位为虚拟直播载体环境位置；若虚拟直播载体环境与未来教室环境存在交叠的区域，则调整虚拟直播载体环境的大小，重新匹配虚拟直播载体环境位置。通过差分计算和虚拟直播载体环境大小的调整，可以将虚拟直播载体环境置于未来教室中合适的位置，提高老师和学生的真实体验度。
附图说明
34.图1为本发明未来教室中插入虚拟直播视频环境的方法过程示意图；
35.图2为本发明未来教室中插入虚拟直播视频环境的系统示意图。
具体实施方式
36.下面结合附图及实施例对本发明的技术方案进行进一步的解释说明，但本发明并不限于以下说明的实施方式。
37.本发明未来教室中插入虚拟直播视频环境的方法，包括以下步骤：
38.1)搭建虚拟直播载体环境
39.提取待插入虚拟直播视频生成设备的三维顶点信息和三维边缘信息，根据提取的三维顶点信息和三维边缘信息构建虚拟直播载体空间，确定虚拟直播载体空间的大小，从而搭建虚拟直播载体环境；
40.2)场景适配
41.提取虚拟直播载体环境的三维顶点信息、三维边缘信息和三维碰撞信息；
42.将虚拟直播载体环境的三维顶点信息、三维边缘信息和三维碰撞信息结合未来教室环境的三维顶点信息、三维边缘信息和三维碰撞信息确定虚拟直播载体环境的位置，将虚拟直播载体环境置入该位置；
43.3)导入虚拟直播内容
44.实时提取虚拟直播视频的三维顶点信息、三维边缘信息和三维碰撞信息，将三维顶点信息、三维边缘信息和三维碰撞信息进行重编码压缩处理，得到编码后视频数据；
45.依靠5g网络环境，将编码后视频数据实时同步到虚拟直播载体环境。
46.步骤2)确定虚拟直播载体环境的位置具体为：
47.将虚拟直播载体环境的三维顶点信息、三维边缘信息和三维碰撞信息与未来教室环境的三维顶点信息、三维边缘信息和三维碰撞信息进行差分计算；
48.若虚拟直播载体环境与未来教室环境不存在交叠的区域，则将该区域定位为虚拟直播载体环境位置；若虚拟直播载体环境与未来教室环境存在交叠的区域，则调整虚拟直
播载体环境的大小，重新匹配虚拟直播载体环境位置。
49.上述重编码压缩处理之后、得到编码后视频数据之前还需插入图片信息、声音信息和/或文本信息。
50.上述虚拟直播视频生成设备包括vr相机或3d相机。
51.本发明未来教室中插入虚拟直播视频环境的系统，包括搭建虚拟直播载体环境模块、场景适配模块和导入虚拟直播内容模块；
52.搭建虚拟直播载体环境模块：用于提取待插入虚拟直播视频生成设备的三维顶点信息和三维边缘信息，根据提取的三维顶点信息和三维边缘信息构建虚拟直播载体空间，确定虚拟直播载体空间的大小；
53.场景适配模块包括提取虚拟直播载体环境模块和确定虚拟直播载体环境位置模块；
54.提取虚拟直播载体环境模块：用于提取虚拟直播载体环境的三维顶点信息、三维边缘信息和三维碰撞信息；
55.确定虚拟直播载体环境位置模块：用于将虚拟直播载体环境的三维顶点信息、三维边缘信息和三维碰撞信息结合未来教室环境的三维顶点信息、三维边缘信息和三维碰撞信息确定虚拟直播载体环境的位置，将虚拟直播载体环境置入该位置；
56.导入虚拟直播内容模块包括提取虚拟直播视频模块和实时同步模块；
57.提取虚拟直播视频模块：用于实时提取虚拟直播视频的三维顶点信息、三维边缘信息和三维碰撞信息，将三维顶点信息、三维边缘信息和三维碰撞信息进行重编码压缩处理，得到编码后视频数据模块；
58.实时同步模块：用于依靠5g网络环境，将编码后视频数据模块实时同步到虚拟直播载体环境。
59.上述确定虚拟直播载体环境位置模块包括差分计算模块和判断模块；
60.差分计算模块：用于将虚拟直播载体环境的三维顶点信息、三维边缘信息和三维碰撞信息与未来教室环境的三维顶点信息、三维边缘信息和三维碰撞信息进行差分计算；
61.判断模块：用于判断虚拟直播载体环境与未来教室环境是否存在交叠，若虚拟直播载体环境与未来教室环境不存在交叠的区域，则将该区域定位为虚拟直播载体环境位置模块；若虚拟直播载体环境与未来教室环境存在交叠的区域，则调整虚拟直播载体环境的大小，重新匹配虚拟直播载体环境位置。
62.上述重编码压缩处理之后、得到编码后视频数据之前还需插入图片信息、声音信息和/或文本信息。
63.上述虚拟直播视频生成设备包括vr相机或3d相机。
64.实施例1
65.参见图1，本实施例未来教室中插入虚拟直播视频环境的方法，其包括一下步骤：
66.1)搭建虚拟直播载体环境
67.提取待插入虚拟直播视频生成设备的三维顶点信息和三维边缘信息，根据提取的三维顶点信息和三维边缘信息构建虚拟直播载体空间，确定虚拟直播载体空间的大小，从而搭建虚拟直播载体环境；
68.2)场景适配
69.提取虚拟直播载体环境：提取虚拟直播载体环境的三维顶点信息、三维边缘信息和三维碰撞信息；
70.确定虚拟直播载体环境位置包括差分计算和判断：
71.差分计算：将虚拟直播载体环境的三维顶点信息、三维边缘信息和三维碰撞信息与未来教室环境的三维顶点信息、三维边缘信息和三维碰撞信息进行差分计算；
72.判断：若虚拟直播载体环境与未来教室环境不存在交叠的区域，则将该区域定位为虚拟直播载体环境位置；若虚拟直播载体环境与未来教室环境存在交叠的区域，则调整虚拟直播载体环境的大小，重新匹配虚拟直播载体环境位置；
73.3)导入虚拟直播内容
74.提取虚拟直播视频：实时提取虚拟直播视频的三维顶点信息、三维边缘信息和三维碰撞信息，将提取到的虚拟直播视频的三维顶点信息、三维边缘信息和三维碰撞信息进行重编码压缩处理，插入图片信息、声音信息和/或文本信息得到编码后视频数据；
75.实时同步：依靠5g网络环境，将编码后视频数据实时同步到虚拟直播载体环境。
76.以在未来教室中需要插入医生做手术的现场直播虚拟视频为例，其虚拟直播载体为vr相机，使用vr相机对手术现场拍摄进行直播。其步骤如下：
77.1)搭建虚拟直播vr相机环境
78.提取待插入虚拟直播视频vr相机的三维顶点信息和三维边缘信息，根据提取的三维顶点信息和三维边缘信息构建虚拟直播vr相机空间，确定虚拟直播vr相机空间的大小，从而搭建虚拟直播vr相机环境；
79.2)场景适配
80.提取虚拟直播vr相机环境：提取虚拟直播vr相机环境的三维顶点信息、三维边缘信息和三维碰撞信息；
81.差分计算：将虚拟直播vr相机环境的三维顶点信息、三维边缘信息和三维碰撞信息与未来教室环境的三维顶点信息、三维边缘信息和三维碰撞信息进行差分计算；
82.判断：若虚拟直播vr相机环境与未来教室环境不存在交叠的区域，则将该区域定位为虚拟直播vr相机环境位置；若虚拟直播vr相机环境与未来教室环境存在交叠的区域，则调整虚拟直播vr相机环境的大小，重新匹配虚拟直播vr相机环境位置；
83.3)导入虚拟直播内容
84.提取vr相机采集的虚拟直播视频：实时提取vr相机采集的虚拟直播视频的三维顶点信息、三维边缘信息和三维碰撞信息，将提取到的vr相机采集的虚拟直播视频的三维顶点信息、三维边缘信息和三维碰撞信息进行重编码压缩处理，插入图片信息、声音信息和/或文本信息得到编码后视频数据；
85.实时同步：依靠5g网络环境，将编码后视频数据实时同步到虚拟直播载体环境。
86.实施例2
87.参见图2，本发明未来教室中插入虚拟直播视频环境的系统，其包括搭建虚拟直播载体环境模块、场景适配模块和导入虚拟直播内容模块；场景适配模块包括提取虚拟直播载体环境模块和确定虚拟直播载体环境位置模块；确定虚拟直播载体环境位置包括差分计算模块和判断模块；导入虚拟直播内容模块包括提取虚拟直播视频模块和实时同步模块；
88.搭建虚拟直播载体环境模块：用于提取待插入虚拟直播视频生成设备的三维顶点
信息和三维边缘信息，根据提取的三维顶点信息和三维边缘信息构建虚拟直播载体空间，确定虚拟直播载体空间的大小；
89.提取虚拟直播载体环境模块：用于提取虚拟直播载体环境的三维顶点信息、三维边缘信息和三维碰撞信息；
90.差分计算模块：用于将虚拟直播载体环境的三维顶点信息、三维边缘信息和三维碰撞信息与未来教室环境的三维顶点信息、三维边缘信息和三维碰撞信息进行差分计算；
91.判断模块：通过差分计算，若虚拟直播载体环境与未来教室环境不存在交叠的区域，则将该区域定位为虚拟直播载体环境位置；若虚拟直播载体环境与未来教室环境存在交叠的区域，则调整虚拟直播载体环境的大小，重新匹配虚拟直播载体环境位置；
92.提取虚拟直播视频模块：用于实时提取虚拟直播视频的三维顶点信息、三维边缘信息和三维碰撞信息，将提取到的虚拟直播视频的三维顶点信息、三维边缘信息和三维碰撞信息进行重编码压缩处理，插入图片信息、声音信息和/或文本信息得到编码后视频数据；
93.实时同步模块：用于依靠5g网络环境，将编码后视频数据实时同步到虚拟直播载体环境。