CN110197526A - 一种基于空间无线定位和动作捕捉的应急逃生模拟方法 - Google Patents
一种基于空间无线定位和动作捕捉的应急逃生模拟方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110197526A CN110197526A CN201910365779.XA CN201910365779A CN110197526A CN 110197526 A CN110197526 A CN 110197526A CN 201910365779 A CN201910365779 A CN 201910365779A CN 110197526 A CN110197526 A CN 110197526A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- emergency escape
- training
- virtual reality
- motion capture
- wireless
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
- A62B—DEVICES, APPARATUS OR METHODS FOR LIFE-SAVING
- A62B3/00—Devices or single parts for facilitating escape from buildings or the like, e.g. protection shields, protection screens; Portable devices for preventing smoke penetrating into distinct parts of buildings
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
- G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
- G06F3/011—Arrangements for interaction with the human body, e.g. for user immersion in virtual reality
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T17/00—Three dimensional [3D] modelling, e.g. data description of 3D objects
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Geometry (AREA)
- Software Systems (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Emergency Management (AREA)
- Computer Graphics (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于空间无线定位和动作捕捉的应急逃生模拟方法，包括如下步骤：S1:需求调研分析,分析调研自然灾害应急逃生操作流程、规范等业务性知识。分析调研应急逃生培训需求、虚拟现实技术的进展，形成基于虚拟现实技术的应急逃生培训方案；S2:系统设计,本发明基于虚拟现实技术的沉浸式学习环境提高学员培训真实感；以典型现场应急逃生任务为学习样本，采用虚拟现实技术实现自然灾害现场应急逃生虚拟现实仿真建模，建立自然灾害现场应急逃生演示课件，使学员能够沉浸于学习环境，解决传统培训方法受设备、场地等条件限制，增强学员培训参与感和真实感，丰富感性认识，加深对自然灾害及应急逃生后果的理解，提高培训效果。
Description
技术领域
本发明属于应急逃生模拟技术领域，具体为一种基于空间无线定位和动作捕捉的应急逃生模拟方法。
背景技术
地震是一种不可避免的自然现象，震中哪些地点安全，哪些极度危险；灾难发生时如何应对；这些都是人类面对的共同课题。传统的地震安全应急培训主要是通过举办多种形式的学习班、培训班、研讨班对学员进行理论强化，建立专业培训基地进行现场操作演练等。但受场地、天气、技术水平的限制，培训范围和效果并不理想。如何采用先进的培训手段，在保证人身设备安全的情况下，让学员在应急逃生培训中学习和训练相应的操作和安全防护技能提高培训效率是亟待解决的问题。
由于灾害应急逃生的特殊性，且受安全的考虑，无法有效的对学员进行逃生技能培训。为应对当前自然灾害对公众生命财产安全的巨大威胁，需要开发应急逃生可视化培训系统，有必要采用在融合高精度无线空间定位技术和高精度动作捕获技术的虚拟现实技术，以灾害现场逃生任务为蓝本进行针对性演示培训和操作训练，让学员能亲身体验实际的应急逃生过程，加深学习印象，提高学员逃生技能和安全意识，为此我们推出了一种基于空间无线定位和动作捕捉的应急逃生模拟方法。
发明内容
本发明的目的在于：为了解决如何实现准确虚拟应急逃生模拟的技术问题，提供一种基于空间无线定位和动作捕捉的应急逃生模拟方法。
本发明采用的技术方案如下：
一种基于空间无线定位和动作捕捉的应急逃生模拟方法，包括如下步骤：
S1:需求调研分析,分析调研自然灾害应急逃生操作流程、规范等业务性知识。分析调研应急逃生培训需求、虚拟现实技术的进展，形成基于虚拟现实技术的应急逃生培训方案；
S2:系统设计,在需求调研的基础上，针对基于虚拟现实技术的应急逃生培训需求，进行系统详细设计；
S3:虚拟现实软硬件环境搭建,在系统设计的基础上，配置虚拟显示软硬件环境，包括场地准备、虚拟现实等硬件设备安装和软件环境安装；
S4:三维场景建模,基于系统设计方案，进行三维场景建模；
S5:业务操作演示课件,在需求调研的基础上，根据业需求，建立应急逃生操作演示三维虚拟现实课件。
S6:无线传输模块集成,集成无线传输模块，实现受训学员自由移动；
S7:高精度无线定位模块集成,集成高精度无线定位模块,实现受训学员高精度空间定位；
S8:高精度动作捕捉模块集成,集成高精度动作捕捉定位模块,实现受训学员动作实时、高精度捕捉；
S9:交互式业务操作训练模块,对捕获的动作进行识别，实现交互式业务操作训练；
S10:受训学员应急逃生安全检测模块,建立应急逃生安全检测模型，对受训学员的操作和状态进行实时安全性检测。
其中，所述S9包括如下步骤：
S901、通过高精度空间定位和动作捕获，获得受训学员身体被标签部分的实时位置和运动特征，进而基于这些信息转化为角色的骨骼动画，在虚拟现实环境中以实时展现受训学员位置和动作。
S902、通过动作识别，识别受训人员有效的操作动作，进行应急逃生交互式训练。
其中，所述S10包括如下步骤:在训练过程中，通过应急逃生安全检测模块实时检测受训学员角色在三维空间中的碰撞，判断是否促发危险，对训练效果进行评价。
其中，所述S901包括如下步骤：
S9011、被定位物体上布满标记点，利用红外发光装置发射出红外光线照射在标记点上，该种标记点表面为反光材料，增强其对照明近红外光的反射能力，从而达到图像中标记球与周围环境明显区分的目的；
S9012、近红外摄像机捕捉到目标物上标记点所反射的红外光后，将多台摄像机从不同角度采集到的图像传输到计算机中，再通过视觉算法过滤掉无用的信息，从而获得标记点的位置。
其中，所述S9012中该定位法需要多个CCD对目标进行跟踪定位，需要至少两幅以上的具有相同标记点的图像进行亚像素提取、匹配操作计算出目标物的空间位置。
其中，还包括虚拟现实无线传输方法，虚拟现实无线传输方法包括利用TPCAST无线模块通过无线高清技术，无线传输的速度可达到每秒3.5GB，实现头盔与PC之间的多根数据线升级为无线方式连接，可传输2K分辨率画面，无线传输延时小于2ms。
其中，所述还包括利用专有的流传输技术来压缩用于Wi-Fi传输的VR信号，从而实现无线传输。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明基于虚拟现实技术的沉浸式学习环境提高学员培训真实感；
以典型现场应急逃生任务为学习样本，采用虚拟现实技术实现自然灾害现场应急逃生虚拟现实仿真建模，建立自然灾害现场应急逃生演示课件，使学员能够沉浸于学习环境，解决传统培训方法受设备、场地等条件限制，增强学员培训参与感和真实感，丰富感性认识，加深对自然灾害及应急逃生后果的理解，提高培训效果。
2、本发明提供高精度空间定位和高精度动作捕获提供学员训练交互式体验。
通过高精度空间定位和高精度动作捕获，提升学员在虚拟现实环境中的沉浸性和交互性，使学员全身心地投入到学习环境中去。通过在沉浸式模拟培训平台中熟悉应急逃生操作，可以在实际逃生中最大限度避免由于紧张导致误操作带来的危险，避免在应急逃生中因心理影响而引发生命财产安全，提高学员应急逃生能力。
2、本发明基于高精度空间定位和高精度动作捕获的安全性检测方法，提升学员安全意识。
通过模拟自然灾害，受训学员亲身体验并学习应急逃生技能，应对自然灾害，可以迅速提高分析问题和解决问题能力。相对于其他培训中心的虚拟现实培训系统，本项目以自然灾害现场应急逃生任务为培训重点，在培训过程中对高精度空间定位和高精度动作捕获对学员动作的安全性实时检测，对促发危险进行实时报警，并对操作所造成的严重后果进行展示，警示性更强，对错误操作的针对性也更强，更能提高学员的安全逃生意识。
附图说明
图1为本发明的流程示意简图；
图2为本发明中交互式业务操作训练流程示意简图；
图3为本发明中高精度空间定位技术和动作捕获示意简图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1～3，一种基于空间无线定位和动作捕捉的应急逃生模拟方法，包括如下步骤：
S1:需求调研分析,分析调研自然灾害应急逃生操作流程、规范等业务性知识。分析调研应急逃生培训需求、虚拟现实技术的进展，形成基于虚拟现实技术的应急逃生培训方案；
S2:系统设计,在需求调研的基础上，针对基于虚拟现实技术的应急逃生培训需求，进行系统详细设计；
S3:虚拟现实软硬件环境搭建,在系统设计的基础上，配置虚拟显示软硬件环境，包括场地准备、虚拟现实等硬件设备安装和软件环境安装；
S4:三维场景建模,基于系统设计方案，进行三维场景建模。
S5:业务操作演示课件,在需求调研的基础上，根据业需求，建立应急逃生操作演示三维虚拟现实课件。
S6:无线传输模块集成,集成无线传输模块，实现受训学员自由移动；
S7:高精度无线定位模块集成,集成高精度无线定位模块,实现受训学员高精度空间定位；
S8:高精度动作捕捉模块集成,集成高精度动作捕捉定位模块,实现受训学员动作实时、高精度捕捉；
S9:交互式业务操作训练模块,对捕获的动作进行识别，实现交互式业务操作训练；
S10:受训学员应急逃生安全检测模块,建立应急逃生安全检测模型，对受训学员的操作和状态进行实时安全性检测。
其中，所述S9包括如下步骤：
S901、通过高精度空间定位和动作捕获，获得受训学员身体被标签部分的实时位置和运动特征，进而基于这些信息转化为角色的骨骼动画，在虚拟现实环境中以实时展现受训学员位置和动作。
S902、通过动作识别，识别受训人员有效的操作动作，进行应急逃生交互式训练。
其中，所述S10包括如下步骤:在训练过程中，通过应急逃生安全检测模块实时检测受训学员角色在三维空间中的碰撞，判断是否促发危险，对训练效果进行评价。
其中，所述S901包括如下步骤：
S9011、被定位物体上布满标记点，利用红外发光装置发射出红外光线照射在标记点上，该种标记点表面为反光材料，增强其对照明近红外光的反射能力，从而达到图像中标记球与周围环境明显区分的目的；
S9012、近红外摄像机捕捉到目标物上标记点所反射的红外光后，将多台摄像机从不同角度采集到的图像传输到计算机中，再通过视觉算法过滤掉无用的信息，从而获得标记点的位置。
其中，所述S9012中该定位法需要多个CCD对目标进行跟踪定位，需要至少两幅以上的具有相同标记点的图像进行亚像素提取、匹配操作计算出目标物的空间位置。
其中，还包括虚拟现实无线传输方法，虚拟现实无线传输方法包括利用TPCAST无线模块通过无线高清技术，无线传输的速度可达到每秒3.5GB，实现头盔与PC之间的多根数据线升级为无线方式连接，可传输2K分辨率画面，无线传输延时小于2ms。
其中，所述还包括利用专有的流传输技术来压缩用于Wi-Fi传输的VR信号，从而实现无线传输。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种基于空间无线定位和动作捕捉的应急逃生模拟方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1:需求调研分析,分析调研自然灾害应急逃生操作流程、规范等业务性知识。分析调研应急逃生培训需求、虚拟现实技术的进展，形成基于虚拟现实技术的应急逃生培训方案；
S2:系统设计,在需求调研的基础上，针对基于虚拟现实技术的应急逃生培训需求，进行系统详细设计；
S3:虚拟现实软硬件环境搭建,在系统设计的基础上，配置虚拟显示软硬件环境，包括场地准备、虚拟现实等硬件设备安装和软件环境安装；
S4:三维场景建模,基于系统设计方案，进行三维场景建模；
S5:业务操作演示课件,在需求调研的基础上，根据业需求，建立应急逃生操作演示三维虚拟现实课件；
S6:无线传输模块集成,集成无线传输模块，实现受训学员自由移动；
S7:高精度无线定位模块集成,集成高精度无线定位模块,实现受训学员高精度空间定位；
S8:高精度动作捕捉模块集成,集成高精度动作捕捉定位模块,实现受训学员动作实时、高精度捕捉；
S9:交互式业务操作训练模块,对捕获的动作进行识别，实现交互式业务操作训练；
S10:受训学员应急逃生安全检测模块,建立应急逃生安全检测模型，对受训学员的操作和状态进行实时安全性检测。
2.如权利要求1所述的一种基于空间无线定位和动作捕捉的应急逃生模拟方法，其特征在于：所述S9包括如下步骤：
S901、通过高精度空间定位和动作捕获，获得受训学员身体被标签部分的实时位置和运动特征，进而基于这些信息转化为角色的骨骼动画，在虚拟现实环境中以实时展现受训学员位置和动作；
S902、通过动作识别，识别受训人员有效的操作动作，进行应急逃生交互式训练。
3.如权利要求1所述的一种基于空间无线定位和动作捕捉的应急逃生模拟方法，其特征在于：所述S10包括如下步骤:在训练过程中，通过应急逃生安全检测模块实时检测受训学员角色在三维空间中的碰撞，判断是否促发危险，对训练效果进行评价。
4.如权利要求2所述的一种基于空间无线定位和动作捕捉的应急逃生模拟方法，其特征在于：所述S901包括如下步骤：
S9011、被定位物体上布满标记点，利用红外发光装置发射出红外光线照射在标记点上，该种标记点表面为反光材料，增强其对照明近红外光的反射能力，从而达到图像中标记球与周围环境明显区分的目的。
S9012、近红外摄像机捕捉到目标物上标记点所反射的红外光后，将多台摄像机从不同角度采集到的图像传输到计算机中，再通过视觉算法过滤掉无用的信息，从而获得标记点的位置。
5.如权利要求4所述的一种基于空间无线定位和动作捕捉的应急逃生模拟方法，其特征在于：所述S9012中该定位法需要多个CCD对目标进行跟踪定位，需要至少两幅以上的具有相同标记点的图像进行亚像素提取、匹配操作计算出目标物的空间位置。
6.如权利要求1所述的一种基于空间无线定位和动作捕捉的应急逃生模拟方法，其特征在于：还包括虚拟现实无线传输方法，虚拟现实无线传输方法包括利用TPCAST无线模块通过无线高清技术，无线传输的速度可达到每秒3.5GB，实现头盔与PC之间的多根数据线升级为无线方式连接，可传输2K分辨率画面，无线传输延时小于2ms。
7.如权利要求6所述的一种基于空间无线定位和动作捕捉的应急逃生模拟方法，其特征在于：还包括利用专有的流传输技术来压缩用于Wi-Fi传输的VR信号，从而实现无线传输。
8.一种采用权利要求1-7任一所述的基于空间无线定位和动作捕捉的应急逃生模拟方法的模拟系统。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910365779.XA CN110197526A (zh) | 2019-04-30 | 2019-04-30 | 一种基于空间无线定位和动作捕捉的应急逃生模拟方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910365779.XA CN110197526A (zh) | 2019-04-30 | 2019-04-30 | 一种基于空间无线定位和动作捕捉的应急逃生模拟方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110197526A true CN110197526A (zh) | 2019-09-03 |
Family
ID=67752307
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910365779.XA Pending CN110197526A (zh) | 2019-04-30 | 2019-04-30 | 一种基于空间无线定位和动作捕捉的应急逃生模拟方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110197526A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112419474A (zh) * | 2020-08-08 | 2021-02-26 | 国网宁夏电力有限公司 | 一种基于特高压直流换流站仿真的三维巡检培训系统 |
| CN113066192A (zh) * | 2021-04-25 | 2021-07-02 | 中国人民解放军陆军军医大学第一附属医院 | 一种基于ar成像在全虚拟环境中实时蒙版的方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106406525A (zh) * | 2016-09-07 | 2017-02-15 | 讯飞幻境(北京)科技有限公司 | 虚拟现实交互方法、装置及设备 |
| CN106910139A (zh) * | 2017-02-22 | 2017-06-30 | 北京石油化工学院 | 一种煤矿突透水灾害应急疏散模拟方法 |
| CN107423733A (zh) * | 2017-09-06 | 2017-12-01 | 成都豪宇韬鹰科技有限公司 | 基于标记点身份识别的动作捕捉系统 |
| CN108230804A (zh) * | 2017-12-25 | 2018-06-29 | 郑玉宣 | 一种虚拟现实矿山应急演练和操作技能培训方法及系统 |
| CN108961898A (zh) * | 2018-07-09 | 2018-12-07 | 天维尔信息科技股份有限公司 | 一种基于虚拟现实的消防演练模拟场景系统 |
-
2019
- 2019-04-30 CN CN201910365779.XA patent/CN110197526A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106406525A (zh) * | 2016-09-07 | 2017-02-15 | 讯飞幻境(北京)科技有限公司 | 虚拟现实交互方法、装置及设备 |
| CN106910139A (zh) * | 2017-02-22 | 2017-06-30 | 北京石油化工学院 | 一种煤矿突透水灾害应急疏散模拟方法 |
| CN107423733A (zh) * | 2017-09-06 | 2017-12-01 | 成都豪宇韬鹰科技有限公司 | 基于标记点身份识别的动作捕捉系统 |
| CN108230804A (zh) * | 2017-12-25 | 2018-06-29 | 郑玉宣 | 一种虚拟现实矿山应急演练和操作技能培训方法及系统 |
| CN108961898A (zh) * | 2018-07-09 | 2018-12-07 | 天维尔信息科技股份有限公司 | 一种基于虚拟现实的消防演练模拟场景系统 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112419474A (zh) * | 2020-08-08 | 2021-02-26 | 国网宁夏电力有限公司 | 一种基于特高压直流换流站仿真的三维巡检培训系统 |
| CN113066192A (zh) * | 2021-04-25 | 2021-07-02 | 中国人民解放军陆军军医大学第一附属医院 | 一种基于ar成像在全虚拟环境中实时蒙版的方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103369303B (zh) | 动作行为分析记录及重现的系统及方法 | |
| CN105551059A (zh) | 光学和惯性体感数据融合的变电仿真人体运动捕捉方法 | |
| CN110969905A (zh) | 混合现实的远程教学互动、教具互动系统及其互动方法 | |
| JP2020080147A (ja) | 保全活動サポートシステムおよび保全活動サポート方法 | |
| CN109126056B (zh) | 体育训练系统 | |
| CN104486586B (zh) | 一种基于视频地图的灾难救生模拟训练方法及系统 | |
| CN105469679A (zh) | 基于Kinect的心肺复苏辅助训练系统及方法 | |
| CN107281710A (zh) | 一种矫正动作误差的方法 | |
| CN108109460A (zh) | 一种具有增强现实功能化工厂的教学参观设备 | |
| CN110197526A (zh) | 一种基于空间无线定位和动作捕捉的应急逃生模拟方法 | |
| CN108010400A (zh) | 一种智能舞蹈步伐学习装置及方法 | |
| WO2021227805A1 (zh) | 地下空间品质评价及其可视化呈现方法及系统 | |
| CN110543828A (zh) | 基于可穿戴设备和多模态智能分析的学生注意力分析系统 | |
| CN111095357A (zh) | 定位系统 | |
| CN105844704A (zh) | 核安保3d虚拟仿真方法 | |
| Rafian et al. | Remote sighted assistants for indoor location sensing of visually impaired pedestrians | |
| CN102779452A (zh) | 微创手术培训考评方法 | |
| CN112469972A (zh) | 使用质询问题检验地图数据 | |
| CN112037090B (zh) | 基于vr技术和6dof姿态跟踪的知识教育系统 | |
| US11281287B2 (en) | Method of generating an augmented reality environment | |
| CN104269081A (zh) | 轻型测地系统模拟训练装置及轻型测地系统模拟训练方法 | |
| Baeck et al. | Drone based near real-time human detection with geographic localization | |
| RU2580091C1 (ru) | Автоматизированная система контроля и оценки выполнения контрольных упражнений практического экзамена на получение права управления транспортными средствами различных категорий | |
| CN110675679A (zh) | 一种基于vr技术的仿真足迹提取的训练方法及装置 | |
| KR101187843B1 (ko) | 증강현실을 이용한 열차유지보수 교육시스템 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20190903 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |