[0001] 本发明涉及教育技术领域，特别涉及一种利用穿戴识别装置来提高学生学习效果，增强学习兴趣的一种教学方法、教学识别体及教学系统。

[0002] 教学模式是指在一定的教育思想、教学理论和学习理论指导下，在一定环境中教与学活动各要素之间的稳定关系和活动进程的结构形式。传统教学模式一般是利用传统的教学手段、完成特定的教学内容的一种课堂教学形式。传统的教学方法弊端明显，是一种填鸭式、被动式教学，由于仅靠学生的思维和记忆来获取知识，没有直观的视图化教学资源让主动参与，导致学士学生在被动接收知识的时候，容易精神不集中、麻木，效果不好。

[0003] 现代教育将多媒体引入到课堂中，教师通过多媒体将教学资料展示出来，但实际上仍是以被动式教学为主，教学效果仍有待进一步提高。

[0004] 因此，目前亟待将教学知识与现代科技结合起来，给学生提供一种更加直观的教学体验，提高学生的学习效果。

[0005] 波音公司的研究员Thomas P.Caudell在90年代初提出增强现实概念，它借助于三维显示技术、交互技术、多种传感技术、计算机视觉技术以及多媒体技术把计算机生成的二维或三维的虚拟信息融合到用户所要体验的真实环境中，它是将真实世界与虚拟世界信息“无缝”集成的新技术，是把原本在现实世界的一定时间空间范围内很难体验到的实体信息，通过电脑等科学技术，模拟仿真后再叠加，将虚拟的信息应用到真实世界，被人类感官感知，从而达到超越现实的感官体验。

[0006] 增强现实技术在教育中的应用潜力主要体现在：使抽象的学习内容可视化、形象化，支持泛在环境下的情景式学习，提升学习者的存在感、直觉和专注度，使用的自然方式交互学习对象。

[0007] 但是目前国内的增强现实技术研究主要在提高用户在游戏或特定场景中的体验方向，而对将具体的教学资料与增强现实技术结合起来形成课堂教学方向，仅停留在理论研究方向，还没有将增强现实技术结合到课堂教学中的成功的技术方案。

[0048] 下面将结合发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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付出创造性劳动前提下所获得的其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0049] 本说明书中的″处理单元″，一般用于执行数据处理任务，也可以称之为处理器核心或处理核心，还可以是一个具有信号处理能力的集成芯片，例如通用处理器，数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)，专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field Programmable Gate增强现实ray，FPGA)等。

[0050] 本发明实施例的教学系统

[0051] 图4是本发明中一种教学系统实施例组成逻辑连接示意图，教学系统400包括至少一个教学识别体410、智能终端420、控制中心430及通信单元440，智能终端420与控制中心430通过通信单元440组成一个通信网络，该通信网络可以是一个局域网，也可以是一个远程通信网络。

[0052] 智能终端420扫描识别教学识别体410上的特征点，获取匹配该教学识别体410的ID信息，并向控制中心430发出请求，控制中心430将匹配该ID信息的三维虚拟动态模型传输到智能终端420并对该三维虚拟动态模型进行同步显示，教学人员对通过智能终端420对三维虚拟动态模型进行放大、缩小或旋转操作，同时，智能终端420根据控制中心430的请求，实时将三维虚拟动态模型的图象帧传输到控制中心430，控制中心430将图象帧同步显示在显示屏幕上。本发明提供的教学系统，将复杂的教学资源直观地显示在学生面前，极大地激发了学生的学习兴趣，提高了学习效果，为了教学的需要，教学人员通过智能终端420还可以对三维虚拟动态模型进行放大，缩小等操作，提高了教学质量。

[0053] 需要说明的是本发明中的智能终端420可以是专用的用于扫描教学识别体410上的特征点的识别装置，也可以是一般的安装有识别客户端的手机，iPad等。

[0054] 需要进一步说明的是，学生也可以通过安装在智能终端420上的客户端对教学识别体410上的特征点进行扫描识别，获取三维虚拟动态模型后，为了学习的需要，对三维虚拟动态模型进行缩放或旋转操作。

[0055] 方法实施例

[0056] 参考图1，方法实施例是基于图4所示的一种教学系统，所提出的一种教学方法，应当说明的是，本方法实施例中的教学识别体410，是教学系统中的一个教学识别体410，本方法实施例为方便描述取为教学识别体410，实际上，教学系统中的任意一个教学识别体410均可以实施本教学方法，教学方法包括：

[0057] 步骤S1、智能终端420对一教学识别体410上的多个特征点进行拍摄识别。

[0058] 参考图2，图2是本发明中一种教学方法实施例中步骤S1的子步骤流程示意图；具体地步骤S1包括：

[0059] S11、在教学识别体410上设置特定的特征点；

[0060] 特征点用于智能终端420进行捕获识别，目的是从控制中心430中获取特定的虚拟动态三维模型，特征点位置根据教学需要进行选取。

[0061] S12、安装识别特征点的客户端。

[0062] S13、利用训练算法和图像识别算法，将特征点信息和其对应的三维虚拟动态模型ID信息进行匹配处理，并存储在智能终端420中。

[0063] 客户端用于启动智能终端420的扫描装置，对利用训练算法将特征点与对应的三维虚拟动态模型ID信息进行绑定，也就是说智能终端420捕获识别特征点，获取ID信息，并以此从控制中心430中获取与特征点对应的虚拟动态三维图像。

[0064] 制作不同的三维虚拟动态模型，存储在控制中心430中，将三维虚拟动态模型的ID信息传输到智能终端420，将特征点信息和其对应的三维虚拟动态模型ID信息进行匹配处理，并存储在智能终端420中；这样智能终端420对特征点进行识别时，就能从控制中心430在获取与特征点匹配的三维虚拟动态模型。

[0065] 作为一种优选实施方式，教学识别体410可以为可穿戴衣物，可穿戴衣物优选为T恤，在T恤上印制特定特征点，针对学生不同体型设计不同尺码的T恤来满足教学需要，学生穿上T恤后，智能终端420扫描识别特征点后呈现出人体器官三维动态模型，智能终端420捕获T恤上的特征点，将从控制中心430获取的人体器官三维动态模型叠加到实时捕获的现实场景中，通过识别T恤上不同位置上的特征点，在虚实融合过程中计算特征点的空间位置和方向，将从控制中心430获取的人体不同内部器官的三维模型分别映射到T恤的不同位置，将实时获取的虚拟三维模型与拍摄到的真实场景合成得到虚实融合的交互式场景，并实时显示器官的动态过程。

[0066] 作为一种优选实施方式，教学识别体410也可以为特定尺寸的设有特征点的教学模型，智能终端420捕获识别教学模型上特征点，向控制中心430发出请求，获取虚拟动态三维模型，例如教学模型可以为一头大象，在大象模型的特定部位设置特征点，特征点设置位置优选设置大象模型的头部、四肢、腹部以及尾部，有利于学生对大象的各个部位及整体轮廓进行观察学习，当智能终端420对放在桌面上的大象模型进行捕获识别时，智能终端420显示获取的大象虚拟动态三维模型运动在桌子上，改变智能终端420的位置捕获识别其他的特征点，智能终端420显示大象对应特征点的身体部位与“桌面”结合的场景。

[0067] 需要说明的是，特征点可以是被动式的识别图像，例如特定图案的图像，智能终端420通过捕获识别图像获取虚拟动态三维模型；也可以是主动式的光学追踪点，光学追踪点通过发射特定光线，被智能终端420捕获识别，获取虚拟动态三维模型。

[0068] S2、智能终端420根据识别出来的教学识别体410ID信息通过通信单元440发送请求到控制中心430，控制中心430响应请求，将三维虚拟动态模型传输到智能终端420设备，并将从智能终端420获取的实时显示的三维虚拟动态模型的图象帧同步显示出来。

[0069] 参考图3，图3是本发明中一种教学方法实施例中步骤S2的子步骤流程示意图，具体地，步骤S2包括：

[0070] S21、制作教学识别体410对应的三维虚拟动态模型，将三维虚拟动态模型存储在控制中心430中；

[0071] 使用3DsMax或其他的3D建模工具制作教学三维虚拟动态模型，需要注意的是制作模型时需参考教学模型或可穿戴衣物的尺寸和性别，例如在制作人体器官动态三维动态模型时，需要区分大人、小孩、男女器官的外观和大小差异，三维虚拟动态模型一般会占用较大存储空间，因此，将三维虚拟动态模型存储在控制中心430中，降低了智能终端420的存储压力和处理器负担。

[0072] S22、将三维虚拟动态模型的ID信息传输到智能终端420；

[0073] 控制中心430响应智能终端420的请求，根据接收到的ID信息，将对应ID信息的三维虚拟动态模型实时传输到智能终端420，智能终端420只存储空间占用较少的ID信息。

[0074] S23、所述控制中心(430)通过固定在教室讲台上方的显示屏幕(434)将获取的三维虚拟动态模型的图象帧同步显示出来。

[0075] 将三维虚拟动态模型的图象帧同步显示出来是控制中心430的关键功能之一，控制中心430第二显示单元433的显示屏幕固定教室讲台上方，显示屏幕的尺寸应以满足所有学生正常观看为宜，教学人员通过智能终端420捕获识别可穿戴衣物或教学模型上的特征点，向控制中心430发出请求，控制中心430在传输三维虚拟动态模型到智能终端420，同步显示在第二显示单元433的显示屏幕上，这样就克服了智能终端420不利于多数学生观看的弊端。

[0076] 作为一种实施方式，控制中心430也可以为带有多个显示器的服务器系统，显示器放置桌面上供学生观看，学生可以围绕一个放置多个显示器桌面进行观看学习。

[0077] S3、通过智能终端420对三维虚拟动态模型进行教学操作，通过控制中心430将三维虚拟动态模型动态变化显示出来。

[0078] 为了教学的需要，教育人员需要通过智能终端420对三维虚拟动态模型进行教学操作，例如，对人体器官三维虚拟动态模型进行旋转、缩放等操作，并同步在控制中心430的第二显示单元433上显示出来，以便于学生进行观察学习，第二显示单元433显示出来的直观，栩栩如生三维虚拟动态模型，极大地激发了学生的学习兴趣，提高了学生的学习效果。

[0079] 系统实施例1

[0080] 提供一种教学识别体410，用于搭载多个特征点，特征点位置与三维虚拟动态模型的显示部位相对应，其中，教学识别体410为设有特定特征点的可穿戴衣物或教学模型。

[0081] 作为一种系统实施方式，教学识别体410可以为可穿戴衣物，可穿戴衣物优选为T恤，在T恤上印制特定特征点，针对学生不同体型设计不同尺码的T恤来满足教学需要，学生穿上T恤后，智能终端420扫描识别特征点后呈现出人体器官三维动态模型，智能终端420捕获T恤上的特征点，将从控制中心430获取的人体器官三维动态模型叠加到实时捕获的现实场景中，通过识别T恤上不同位置上的特征点，在虚实融合过程中计算特征点的空间位置和方向，将从控制中心430获取的人体不同内部器官的三维模型分别映射到T恤的不同位置，将实时获取的虚拟三维模型与拍摄到的真实场景合成得到虚实融合的交互式场景，并实时显示器官的动态过程。

[0082] 作为一种系统实施方式，教学识别体410也可以为特定尺寸的设有特征点的教学模型，智能终端420捕获识别教学模型上特征点，向控制中心430发出请求，获取虚拟动态三维模型，例如教学模型可以为一头大象，在大象模型的特定部位设置特征点，特征点设置位置优选设置大象模型的头部、四肢、腹部以及尾部，有利于学生对大象的各个部位及整体轮廓进行观察学习，当智能终端420对放在桌面上的大象模型进行捕获识别时，智能终端420显示获取的大象虚拟动态三维模型运动在桌子上，改变智能终端420的位置捕获识别其他的特征点，智能终端420显示大象对应特征点的身体部位与“桌面”结合的场景。

[0083] 需要说明的是，特征点可以是被动式的可识别图案，例如特定图案的图像，智能终端420通过捕获识别二维码获取虚拟动态三维模型；也可以是主动式的光学追踪点，光学追踪点通过发射光线，被智能终端420捕获识别，获取虚拟动态三维模型。

[0084] 系统实施例2

[0085] 参考图4，图4是本发明中一种教学系统实施例组成逻辑连接示意图，提供一种包括上述教学识别体410的教学系统，包括：

[0086] 智能终端420，与控制中心430通信连接，用于识别教学识别体410上的特征点，并向控制中心430发出请求，显示三维虚拟动态模型并对其进行操作。

[0087] 需要说明的是本发明中的智能终端420可以是专用的用于扫描教学识别体410上的特征点的识别装置，也可以是一般的安装有识别客户端的手机，iPad等[0088] 参考图5，图5是本发明中一种教学系统实施例中智能终端420实施例组成逻辑连接示意图。

[0089] 具体地，智能终端420包括捕获识别单元424、第一处理单元422、输入输出单元421以及第一显示单元423，捕获识别单元424、输入输出单元421以及第一显示单元423分别与第一处理单元422电连接，捕获识别单元425用于捕获教学识别体410上的特征点并进行识别，第一处理单元422用于处理捕获识别单元424以及输入输出单元421的各种数据请求，第一显示单元423用于显示控制中心430传输过来关于教学识别体410的三维虚拟动态模型，输入输出单元421用于根据教学需要对三维虚拟动态模型进行操作。

[0090] 控制中心430，与智能终端420通信连接，响应智能终端420请求，将三维虚拟动态模型传输到智能识别设备并进行同步显示。

[0091] 参考图6，图6是本发明中一种教学系统实施例中控制中心430实施例组成逻辑连接示意图。

[0092] 具体地，控制中心430包括存储单元431、第二处理单元432、第二显示单元433及显示屏幕434，存储单元431及第二显示单元433分别于处理单元电连接，存储单元431用于存储三维虚拟动态模型及其ID信息，第二处理单元432用于处理智能终端420、存储单元431的数据请求并控制第二显示单元433显示特定图像，第二显示单元433用于控制显示屏幕显示教学识别体410的三维虚拟动态模型，显示屏幕434与第二显示单元433电连接，用于接收第二显示单元433的控制指令，显示三维虚拟动态模型。

[0093] 通信单元440，用于与智能终端420以及控制中心430组成一通信网络，使智能终端420与控制中心430进行通信。

[0094] 当智能控制终端420与控制中心430距离较近时，通信单元440可以为一无线通信单元。例如WiFi单元，方便教学人员操作智能终端，当智能控制终端420与控制中心430距离较远时，为了提高可靠性，通信单元440可以为一有线通信单元，例如有线路由器单元。

[0095] 实施本发明所述的一种教学方法、教学识别体410及教学系统，在教学识别体410上设置特征点，采用智能终端420对特征点进行识别后向控制中心430发出请求，控制中心430将与特征点匹配的三维虚拟动态模型传输到智能终端420上并通过第二显示单元433的显示屏幕进行同步显示，学生就可以看到教学资源更加直观和形象的立体视图，激发学生的学习兴趣；为了教学的需要，教学人员可以通过智能终端420的输入输出单元421对三维虚拟动态模型进行放大或缩小的操作，并同步显示在控制中心430的第二显示单元433显示屏幕434上，方便学生进行观察，实施本发明，解决了传统教学方式容易导致学生在被动接收知识的时候，容易精神不集中、麻木以及目前国内的增强现实技术研究主要在对具体的教学资料与增强现实技术结合起来形成课堂教学方向还没有将增强现实技术结合到课堂教学中的问题，提高了学生的学习效果。

[0096] 以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。