一种基于AR和LBS技术的社交化教育游戏平台的制作方法

一种基于ar和lbs技术的社交化教育游戏平台
技术领域
1.本发明涉及基于位置服务、增强现实技术和教育技术领域，具体涉及一种基于ar和lbs技术的社交化教育游戏平台。


背景技术：

2.目前，我国高校教学场所主要在于教室或者实验室，大学生的学习场所也仍然局限在教室、图书馆、寝室等地方，虽然mooc慕课、考虫、哔哩哔哩课堂等网络教育媒体的出现突破了课堂的学习范围，赋予大学生主动学习的机会，将大学生的学习范围拓展到了寝室和家庭等场合，但是以上这些仍然是属于传统的教学方式，只是在教学场所方面拓宽了选择，将被动的教育拓宽到可以随时随地主动接受教育，它们在社交方面的推动力依然存在不足，因为这些教育媒体只是课堂讲授的碎片化分解，并未应用激发用户动机的社交、竞争、冒险等游戏化元素，无法有效激起用户的兴趣，但随着基于位置服务、增强现实技术的逐渐成熟，使教育的社交化成为可能，该手机端的app在线习题可以提升学生的积极性和参与度，利用碎片时间充实学生的知识面。
3.近几十年来，地理定位服务的人气正不断上升，据统计，仅2010年使用这项服务的美国人就达到3320万，而2009年的同类用户还仅为1230万，虽然多数定位服务与导航系统相关，但foursquare，scvngr和gowalla等要求用户进行地理签到活动的应用，却创造了一种基于游戏机制的新型社交服务，2016年，niantic工作室将位置服务与增强现实结合在一起，推出社交型游戏pokemon go，迅速火遍全球，无论是男女还是老少都前仆后继地加入到这款游戏中，在大街上人们纷纷掏出智能手机进行定位地图、通过增强现实与游戏角色互动的活动，独特的游戏机制使得人们纷纷走出家门，大家在街道得以相识和交流，体现了该类应用的强大社交特性，上述案例说明，位置服务与增强现实的结合在移动社交应用中起到了较大的促进作用，可激发用户参与动机，对于教学的改革有着潜在应用价值。
4.因此，提供一种新的技术方案改善上述问题，是本领域技术人员急需解决的问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提供一种基于ar和lbs技术的社交化教育游戏平台，以解决上述技术问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
7.一种基于ar和lbs技术的社交化教育游戏平台，包括：用户移动终端、无线传输网络和云端服务器。
8.在上述的方案中，所述用户移动终端用于采集用户的位置信息以及采集用户的操作信息。
9.在上述的方案中，所述云端服务器通过所述无线传输网络与所述用户移动终端相互通信，所述云端服务器用于接收所述用户移动终端采集的位置信息以及用户的操作信息，并进行分析处理后获取定位信息，以及将ar知识交互信息发送至相应的用户移动终端。
10.在上述的方案中，所述用户移动终端包括教师移动终端，所述教师移动终端包括教师请求模块和教师设置模块，所述教师请求模块包括教师注册单元、教师登录单元和教师请求帮助单元，所述教师注册单元包括注册账户获取模块和信息完善模块，所述注册账户获取模块用于将采集的教师工号信息、手机信息和教师设置的注册密码信息发送至所述云端服务器，并接收所述云端服务器发送的注册结果信息，所述信息完善模块用于接收已注册教师账号对应的头像、职位、姓名和职称，所述教师登录单元用于采集用户输入的账号、密码和短信验证码，并接收所述云端服务器发送的登录结果信息，所述教师请求帮助单元用于采集教师输入的帮助请求操作信息，并接收所述云端服务器发送的帮助应答信息；所述教师设置模块用于教师对所述云端服务器发送信息的音量和音效进行设置。
11.在上述的方案中，所述教师移动终端还包括教师发布任务模块、评价模块和任务审核模块，所述教师发布任务模块包括编写单元、位置获取单元和上传单元，所述编写单用于教师在线编写知识共享包；所述位置获取单元用于通过unity调用教师移动终端的jar包，并加载教师移动终端中高德地图的安卓sdk来获取教师位置，并将教师位置地图发送至教师移动终端显示界面，所述上传单元用于将教师编写的知识共享包和教师地理位置发送至所述云端服务器形成知识任务；所述评价模块用于接收所述云端服务器发送的教师编写的知识任务对应的答案，并将完成任务的奖励评分发送至所述云端服务器；所述任务审核模块用于接收所述云端服务器发送的学生知识任务发布请求，并对学生知识任务发布请求进行审核，以及将审核结果发送至所述云端服务器。
12.在上述的方案中，所述用户移动终端还包括学生移动终端，所述学生移动终端包括学生请求模块和学生设置模块，所述学生请求模块包括学生注册单元、学生登录单元和学生请求帮助单元，所述学生注册单元包括注册账户获取模块和信息完善模块，所述注册账户获取模块用于将采集的学生学号信息、手机信息和学生设置的注册密码信息发送至所述云端服务器，并接收所述云端服务器发送的注册结果信息，所述信息完善模块用于接收已注册学生账号对应的头像、班级、姓名和学院，所述学生登录单元用于采集用户输入的账号、密码和短信验证码，并接收所述云端服务器发送的登录结果信息，所述学生请求帮助单元用于采集学生输入的帮助请求操作信息，并接收所述云端服务器发送的帮助应答信息；所述学生设置模块用于学生对所述云端服务器发送信息的音量和音效进行设置。
13.在上述的方案中，所述学生移动终端还包括问题回答模块，所述问题回答模块包括任务获取单元、答案上传单元和知识共享包获取单元，所述任务获取单元包括任务搜寻模块、位置图像上传模块和获取结果接收模块，所述任务搜寻模块用于用户在限定区域内搜寻所述云端服务器发送的知识任务，并获取任务所在的地理位置，所述位置匹配模块用于学生上传任务获取请求，并在到达任务所在的地理位置时，上传地理位置处的图像信息至所述云端服务器，同时，在学生移动过程中，发送虚拟搜寻区域内学生对应的操作虚拟对象的移动过程至学生移动终端显示界面，所述获取结果接收模块用于接收所述云端服务器发送的任务获取成功信息，在接收到所述云端服务器发送的任务获取成功信息时，发送虚拟搜寻区域内学生对应的操作虚拟对象获取任务画面至学生移动终端显示界面；所述答案上传单元用于将学生上传的对应于接收到的知识任务对应的答案发送至所述云端服务器；所述知识共享包获取单元用于在学生上传知识任务对应的答案完成时，接收所述云端服务器发送的知识任务中包含的知识共享包。
14.在上述的方案中，所述学生移动终端还包括学生发布任务模块，所述学生发布任务模块包括共享任务发布单元、修改任务发布单元和编写任务发布单元，所述共享任务发布单元用于学生将获取的知识共享包以及知识共享包所要投放的地理位置发送至所述云端服务器形成知识任务；所述修改任务发布单元用于学生将获取的知识共享包进行修改，并将修改后的知识共享包和所要投放的地理位置发送至所述云端服务器，形成知识任务；所述编写任务发布单元用于学生编写知识共享包，并将知识共享包上传至所述云端服务器形成知识任务。
15.在上述的方案中，所述云端服务器包括信息校验模块、存储模块和帮助应答模块，所述信息校验模块用于对学生注册信息、学生登录信息、教师注册信息和教师登录信息进行验证；所述存储模块与所述信息校验模块相连接，所述存储模块用于对学生注册信息、教师注册信息和帮助应答信息进行存储；所述帮助应答模块与所述存储模块相连接，所述帮助应答模块用于接收所述用户移动终端发送的帮助请求信息，并调用所述存储模块中帮助请求信息对应的帮助应答信息，发送至所述用户移动终端。
16.在上述的方案中，所述云端服务器还包括位置匹配模块，所述位置匹配模块包括实景图获取单元和图像匹配单元，所述实景图获取单元用于根据任务投放的地理位置获取地理位置对应的实景图像；所述图像匹配单元与所述实景图获取单元相连接，所述图像匹配单元用于对所述实景图获取单元获取的实景图像和所述用户移动终端发送的图像进行匹配，所述图像匹配单元包括特征提取模块和相似度比较模块，所述特征提取模块包括第一特征提取单元、第二特征提取单元、第三特征提取单元和特征融合单元，所述第一特征提取单元用于通过gabor滤波器分别与实景图像和用户移动终端发送的图像进行卷积运算，获取实景图像的gabor特征图以及用户移动终端发送图像的gabor特征图，所述第二特征提取单元与所述第一特征提取单元相连接，所述第二特征提取单元用于通过gabor特征编码算法对所述第一特征提取单元获取的实景图像的gabor特征图进行特征提取获取实景图像的gabor编码特征，并对用户移动终端发送图像的gabor特征图进行特征提取，获取用户移动终端发送图像的gabor编码特征，所述第三特征提取单元用于通过实景图像和用户移动终端发送的图像输入至卷积自动编码网络，提取实景图像的深度特征和用户移动终端发送图像的深度特征，所述特征融合单元与所述第二特征提取单元和所述第三特征提取单元相连接，所述特征融合单元用于将所述第二特征提取单元获取的实景图像的gabor编码特征和所述第三特征提取单元获取的用户移动终端发送图像的深度特征进行串联融合，获取实景图像的融合特征，并将所述第二特征提取单元获取的用户移动终端发送图像的gabor编码特征和所述第三特征提取单元获取的用户移动终端发送图像的深度特征进行串联融合，获取用户移动终端发送图像的融合特征；所述相似度比较模块与所述特征提取模块相连接，所述相似度比较模块包括计算单元和比较单元，所述计算单元用于计算实景图像融合特征与用户移动终端发送图像融合特征的相似度，所述比较单元与所述计算单元相连接，所述比较单元用于将所述计算单元获取的相似度与相似度预设值进行比价，并根据比较结果发送反馈信息至所述用户移动终端。
17.在上述的方案中，所述云端服务器还包括任务投放模块和奖励分配模块，所述任务投放模块包括任务标记单元和投放单元，所述任务标记单元用于根据所述用户移动终端发送的地理位置，将任务待投放的地理位置标记在虚拟搜寻区域的地图中，所述投放单元
与所述标记单元相连接，所述投放单元用于将所述用户移动终端发送的知识共享包投放至虚拟搜寻区域地图中标记的地理位置处；所述奖励分配模块包括列表创建单元、答题奖励单元和分享奖励单元，所述列表创建单元用于创建学生账号对应的评分列表；所述答题奖励单元用于接收所述用户移动终端发送的奖励评分，并将奖励评分发送至学生账号对应的评分列表中，并根据奖励评分对答题奖励总分和综合总分进行累加；所述分享奖励单元接收所述用户移动终端发送的学生任务发布审核通过信息，并对审核通过的任务给出固定分享评分，以及将固定评分发送至学生账号对应的评分列表中，根据分享评分对分享奖励总分和综合总分进行累加。
18.在上述的方案中，所述云端服务器还包括排名模块，所述排名模块与所述奖励分配模块相连接，所述排名模块用于调用所述排名模块中评分列表，并获取评分列表中的综合总分信息，以及根据所有学生账号对应的综合总分信息进行分数从高到低排名。
19.综上所述，本发明的有益效果是：主要针对大学生群体，设计了能将学习范围扩展到课堂外、提高大学生活动范围、推动知识共享的教育领域社交化游戏平台，在平台的开发技术上，选择了国内使用率高、兼容性较好的游戏引擎unity，加大了平台开发效率，并且该社交化游戏平台，符合当今社会对于社交的需求趋势，可有效提升学生用户的学习积极性，也可满足学生用户的社交需求，此外，该平台所创造的新型互动模式将学习范围拓展到课堂之外，让学生走出寝室拥抱大自然，并且激发学生形成主动学习社交圈，提高学生的活力，最终营造出一个积极向上和谐的学习氛围。
附图说明
20.构成本技术的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
21.图1为本发明中基于ar和lbs技术的社交化教育游戏平台的组成示意图。
22.图2为本发明中教师移动终端的组成示意图。
23.图3为本发明中学生移动终端的组成示意图。
24.图4为本发明中云端服务器的组成示意图。
25.图5为本发明中位置匹配模块的组成示意图。
具体实施方式
26.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
27.如图1所示，本发明的一种基于ar和lbs技术的社交化教育游戏平台，包括：用户移动终端、无线传输网络和云端服务器。
28.下面结合附图对本发明上述各模块间的连接关系做进一步详细说明。
29.所述用户移动终端用于采集用户的位置信息以及采集用户的操作信息；所述云端服务器通过所述无线传输网络与所述用户移动终端相互通信，所述云端服务器用于接收所述用户移动终端采集的位置信息以及用户的操作信息，并进行分析处理后获取定位信息，以及将ar知识交互信息发送至相应的用户移动终端。
30.在本实施例中，该社交化教育游戏平台程序采用unity引擎进行开发，位置服务定位的功能通过调用高德地图sdk来实现，地图的显示通过高德瓦片地图来实现，增强现实的功能通过高通vuforia sdk实现，游戏界面相关的图片素材采用photoshop制作和加工。
31.如图2所示，所述用户移动终端包括教师移动终端，所述教师移动终端包括教师请求模块和教师设置模块，所述教师请求模块包括教师注册单元、教师登录单元和教师请求帮助单元，所述教师注册单元包括注册账户获取模块和信息完善模块，所述注册账户获取模块用于将采集的教师工号信息、手机信息和教师设置的注册密码信息发送至所述云端服务器，并接收所述云端服务器发送的注册结果信息，所述信息完善模块用于接收已注册教师账号对应的头像、职位、姓名和职称，所述教师登录单元用于采集用户输入的账号、密码和短信验证码，并接收所述云端服务器发送的登录结果信息，所述教师请求帮助单元用于采集教师输入的帮助请求操作信息，并接收所述云端服务器发送的帮助应答信息；所述教师设置模块用于教师对所述云端服务器发送信息的音量和音效进行设置。
32.进一步地，所述教师移动终端还包括教师发布任务模块、评价模块和任务审核模块，所述教师发布任务模块包括编写单元、位置获取单元和上传单元，所述编写单用于教师在线编写知识共享包；所述位置获取单元用于通过unity调用教师移动终端的jar包，并加载教师移动终端中高德地图的安卓sdk来获取教师位置，并将教师位置地图发送至教师移动终端显示界面，所述上传单元用于将教师编写的知识共享包和教师地理位置发送至所述云端服务器形成知识任务；所述评价模块用于接收所述云端服务器发送的教师编写的知识任务对应的答案，并将完成任务的奖励评分发送至所述云端服务器；所述任务审核模块用于接收所述云端服务器发送的学生知识任务发布请求，并对学生知识任务发布请求进行审核，以及将审核结果发送至所述云端服务器。
33.在本实施例中，在位置服务的实现上，在unity里调用安卓的jar包，从而加载高德地图的安卓sdk来实现在平台内进行位置定位，在增强现实的实现上，首先使用vuforiasdk所提供arcamera替换unity默认camera，并通过加载vuforialicense来启用arcamera，加载与识别对象相对应的模型文件，实现在拍摄界面显示对象。
34.如图3所示，所述用户移动终端还包括学生移动终端，所述学生移动终端包括学生请求模块和学生设置模块，所述学生请求模块包括学生注册单元、学生登录单元和学生请求帮助单元，所述学生注册单元包括注册账户获取模块和信息完善模块，所述注册账户获取模块用于将采集的学生学号信息、手机信息和学生设置的注册密码信息发送至所述云端服务器，并接收所述云端服务器发送的注册结果信息，所述信息完善模块用于接收已注册学生账号对应的头像、班级、姓名和学院，所述学生登录单元用于采集用户输入的账号、密码和短信验证码，并接收所述云端服务器发送的登录结果信息，所述学生请求帮助单元用于采集学生输入的帮助请求操作信息，并接收所述云端服务器发送的帮助应答信息；所述学生设置模块用于学生对所述云端服务器发送信息的音量和音效进行设置。
35.进一步地，所述学生移动终端还包括问题回答模块，所述问题回答模块包括任务获取单元、答案上传单元和知识共享包获取单元，所述任务获取单元包括任务搜寻模块、位置图像上传模块和获取结果接收模块，所述任务搜寻模块用于用户在限定区域内搜寻所述云端服务器发送的知识任务，并获取任务所在的地理位置，所述位置匹配模块用于学生上传任务获取请求，并在到达任务所在的地理位置时，上传地理位置处的图像信息至所述云
端服务器，同时，在学生移动过程中，发送虚拟搜寻区域内学生对应的操作虚拟对象的移动过程至学生移动终端显示界面，所述获取结果接收模块用于接收所述云端服务器发送的任务获取成功信息，在接收到所述云端服务器发送的任务获取成功信息时，发送虚拟搜寻区域内学生对应的操作虚拟对象获取任务画面至学生移动终端显示界面；所述答案上传单元用于将学生上传的对应于接收到的知识任务对应的答案发送至所述云端服务器；所述知识共享包获取单元用于在学生上传知识任务对应的答案完成时，接收所述云端服务器发送的知识任务中包含的知识共享包。
36.进一步地，所述学生移动终端还包括学生发布任务模块，所述学生发布任务模块包括共享任务发布单元、修改任务发布单元和编写任务发布单元，所述共享任务发布单元用于学生将获取的知识共享包以及知识共享包所要投放的地理位置发送至所述云端服务器形成知识任务；所述修改任务发布单元用于学生将获取的知识共享包进行修改，并将修改后的知识共享包和所要投放的地理位置发送至所述云端服务器，形成知识任务；所述编写任务发布单元用于学生编写知识共享包，并将知识共享包上传至所述云端服务器形成知识任务。
37.如图4所示，所述云端服务器包括信息校验模块、存储模块和帮助应答模块，所述信息校验模块用于对学生注册信息、学生登录信息、教师注册信息和教师登录信息进行验证；所述存储模块与所述信息校验模块相连接，所述存储模块用于对学生注册信息、教师注册信息和帮助应答信息进行存储；所述帮助应答模块与所述存储模块相连接，所述帮助应答模块用于接收所述用户移动终端发送的帮助请求信息，并调用所述存储模块中帮助请求信息对应的帮助应答信息，发送至所述用户移动终端。
38.如图5所示，所述云端服务器还包括位置匹配模块，所述位置匹配模块包括实景图获取单元和图像匹配单元，所述实景图获取单元用于根据任务投放的地理位置获取地理位置对应的实景图像；所述图像匹配单元与所述实景图获取单元相连接，所述图像匹配单元用于对所述实景图获取单元获取的实景图像和所述用户移动终端发送的图像进行匹配，所述图像匹配单元包括特征提取模块和相似度比较模块，所述特征提取模块包括第一特征提取单元、第二特征提取单元、第三特征提取单元和特征融合单元，所述第一特征提取单元用于通过gabor滤波器分别与实景图像和用户移动终端发送的图像进行卷积运算，获取实景图像的gabor特征图以及用户移动终端发送图像的gabor特征图，所述第二特征提取单元与所述第一特征提取单元相连接，所述第二特征提取单元用于通过gabor特征编码算法对所述第一特征提取单元获取的实景图像的gabor特征图进行特征提取获取实景图像的gabor编码特征，并对用户移动终端发送图像的gabor特征图进行特征提取，获取用户移动终端发送图像的gabor编码特征，所述第三特征提取单元用于通过实景图像和用户移动终端发送的图像输入至卷积自动编码网络，提取实景图像的深度特征和用户移动终端发送图像的深度特征，所述特征融合单元与所述第二特征提取单元和所述第三特征提取单元相连接，所述特征融合单元用于将所述第二特征提取单元获取的实景图像的gabor编码特征和所述第三特征提取单元获取的用户移动终端发送图像的深度特征进行串联融合，获取实景图像的融合特征，并将所述第二特征提取单元获取的用户移动终端发送图像的gabor编码特征和所述第三特征提取单元获取的用户移动终端发送图像的深度特征进行串联融合，获取用户移动终端发送图像的融合特征；所述相似度比较模块与所述特征提取模块相连接，所述相
似度比较模块包括计算单元和比较单元，所述计算单元用于计算实景图像融合特征与用户移动终端发送图像融合特征的相似度，所述比较单元与所述计算单元相连接，所述比较单元用于将所述计算单元获取的相似度与相似度预设值进行比价，并根据比较结果发送反馈信息至所述用户移动终端。
39.在本实施例中，学生可以根据自身的实际情况，学生抵达目标后，在移动终端显示界面上点击开始答题，手机会自动打开摄像头，学生可以透过手机里显示的影像在周围环境中寻找答题面板并进行答题。
40.进一步地，所述云端服务器还包括任务投放模块和奖励分配模块，所述任务投放模块包括任务标记单元和投放单元，所述任务标记单元用于根据所述用户移动终端发送的地理位置，将任务待投放的地理位置标记在虚拟搜寻区域的地图中，所述投放单元与所述标记单元相连接，所述投放单元用于将所述用户移动终端发送的知识共享包投放至虚拟搜寻区域地图中标记的地理位置处；所述奖励分配模块包括列表创建单元、答题奖励单元和分享奖励单元，所述列表创建单元用于创建学生账号对应的评分列表；所述答题奖励单元用于接收所述用户移动终端发送的奖励评分，并将奖励评分发送至学生账号对应的评分列表中，并根据奖励评分对答题奖励总分和综合总分进行累加；所述分享奖励单元接收所述用户移动终端发送的学生任务发布审核通过信息，并对审核通过的任务给出固定分享评分，以及将固定评分发送至学生账号对应的评分列表中，根据分享评分对分享奖励总分和综合总分进行累加。
41.进一步地，所述云端服务器还包括排名模块，所述排名模块与所述奖励分配模块相连接，所述排名模块用于调用所述排名模块中评分列表，并获取评分列表中的综合总分信息，以及根据所有学生账号对应的综合总分信息进行分数从高到低排名。
42.在本实施例中，知识任务的奖励还可以计入到期末评价和素质拓展等与学生有关的成绩中去。
43.在本实施例中，通过查看所述排名模块发布至学生移动终端的信息，同学们可以查看自己在班级里的排名和在学校里的总排名，排名系统可以激发学生的竞争心理，在学习中，学习的积极性和趣味性十分重要，而学生之间的竞争心理可以促进这两种学习性质，让学生参与竞争是提高学生学习积极性和加强其能力的重要途径。
44.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。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。