CN110413112A - 一种基于虚拟现实技术的安全体验教育系统及其方法 - Google Patents

一种基于虚拟现实技术的安全体验教育系统及其方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于虚拟现实技术的安全体验教育系统，系统包括体验装置、操作终端和处理服务器，所述体验装置包括VR头盔显示器、手部动作传感器、脚部动作传感器和动作捕捉摄影机，动作捕捉摄影机用于发送位置捕捉激光和拍摄实验者的动作；操作终端用于用户输入选择命令，本发明能够基于虚拟现实为学生提供体验效果较好的虚拟火灾模式、地震模式和暴乱模式，且在体验过程中能够根据学生的动作和位置信息提醒学生的正确逃生步骤，从而提高了学生体验效果和安全意识，从而提高学生灾情的应对意识。

Description

一种基于虚拟现实技术的安全体验教育系统及其方法
技术领域
本发明涉及场景教育技术领域，更具体地说，特别涉及一种基于虚拟现实技术的安全体验教育系统及其方法。
背景技术
目前在学校逃生安全教育中，一般都是集体参与，由于学校学生众多，如果一起参加逃生教育体验，容易发生踩踏摔跤等一些危险，且由于并没有现实场景，逃生教育体验的效果并不明显，并不能提高学生的危险意识，为此我们提出一种基于虚拟现实技术的安全体验教育系统及其方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于虚拟现实技术的安全体验教育系统及其方法。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种基于虚拟现实技术的安全体验教育系统，系统包括体验装置、操作终端和处理服务器，所述体验装置包括VR头盔显示器、手部动作传感器、脚部动作传感器和动作捕捉摄影机，动作捕捉摄影机用于发送位置捕捉激光和拍摄实验者的动作；操作终端用于用户输入选择命令；处理服务器包括以下部件：
数据库模块、用于存储安全体验模式数据；
信号接收模块、用于接收操作终端发生的选择命令；
模式选择模块、用于根据选择命令从数据库中采集相应的安全体验模式数据；
数据处理模块、用于对安全体验模式数据的虚拟现实场景参数进行处理得到相应的虚拟现实初始化场景数据，同时对虚拟现实场景参数和手部传感器、脚部传感器及动作捕捉摄影机捕捉到的数据进行处理得到相应的虚拟现实安全体验场景数据；
数据输出模块、用于将虚拟现实安全体验场景数据发生给VR头盔显示器；
控制模块、用于数据库模块、信号接收模块、数据处理模块和数据输出模块之间的连接。
优选地，所述安全体验模式数据包括火灾模式数据、地震模式数据和暴乱模式数据。
优选地，所述VR头盔显示器包括：
接收显示模块，用于接收虚拟显示安全体验场景数据并将虚拟显示安全体验场景数据中的图像信息通过VR头盔显示器中的显示屏进行显示；
音频模块，用于将虚拟显示安全体验场景数据中的声音信息通过VR头盔显示器中扬声器进行输出。
优选地，所述VR头盔显示器、手部动作传感器和脚部动作传感器均设置有定位模块，所述定位模块设置有ID信息，定位模块用于接收动作捕捉摄影机发送的激光，通过激光被接收的时间计算定位模块相对于动作捕捉摄影机的位置形成位置信息、并将位置信息和ID信息发送给处理服务器。
优选地，处理服务器还包括以下部件：
动作模拟模块、用于将位置信息和ID信息处理为显示数据发送给接收显示模块；
对比模块、用于将动作模拟模块处理后的显示数据与安全体验模式数据进行对比，并将对比后差距信息发送给提醒模块；
提醒模块、用于接收对比后差距信息并发送提醒信息给音频模块。
优选地，所述对比后差距信息包括逃生移动速度差距信息和逃生位置差距信息，逃生移动速度差距信息为：在规定时间内体验者脚部传感器监测的移速与安全体验模式数据中规定的移速的差值，当体验者脚部传感器监测的移速小于安全体验模式数据中规定的移速时，将发送移动速度差距信息给提醒模块；逃生位置信息：在规定时间内当动作捕捉摄影机捕捉到体验者的位置信息不在规定的位置上时，将发送逃生位置差距信息给提醒模块。
一种基于虚拟现实技术的安全体验教育方法，包括以下步骤：
S1、体验装佩戴VR头盔显示器、手部动作传感器和脚部动作传感器；
S2、通过操作终端输入选择命令，选择火灾模式数据、地震模式数据和暴乱模式数据；
S3、处理服务器对虚拟现实场景参数和手部传感器、脚部传感器及动作捕捉摄影机捕捉到的数据进行处理得到相应的虚拟现实安全体验场景数据；
S4、接收虚拟显示安全体验场景数据并将虚拟显示安全体验场景数据中的图像信息通过VR头盔显示器中的显示屏进行显示；
S5、通过动作捕捉摄影机发射激光给定位模块，通过激光被接收的时间计算定位模块相对于动作捕捉摄影机的位置形成位置信息、并将位置信息和ID信息发送给处理服务器；
S6、处理服务器将动作模拟模块处理后的显示数据与安全体验模式数据进行对比，并将对比后差距信息发送给提醒模块；
S7、提醒模块接收对比后差距信息并发送提醒信息给音频模块，从而提示体验者。
优选地，对比后差距信息包括逃生移动速度差距信息和逃生位置差距信息，逃生移动速度差距信息为：在规定时间内体验者脚部传感器监测的移速与安全体验模式数据中规定的移速的差值，当体验者脚部传感器监测的移速小于安全体验模式数据中规定的移速时，将发送移动速度差距信息给提醒模块；逃生位置信息：在规定时间内当动作捕捉摄影机捕捉到体验者的位置信息不在规定的位置上时，将发送逃生位置差距信息给提醒模块。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明能够基于虚拟现实为学生提供体验效果较好的虚拟火灾模式、地震模式和暴乱模式，且在体验过程中能够根据学生的动作和位置信息提醒学生的正确逃生步骤，从而提高了学生体验效果和安全意识，从而提高学生灾情的应对意识。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一种基于虚拟现实技术的安全体验教育系统的框架图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
参阅图1所示，本发明提供一种基于虚拟现实技术的安全体验教育系统，系统包括体验装置、操作终端和处理服务器，体验装置包括VR头盔显示器、手部动作传感器、脚部动作传感器和动作捕捉摄影机，动作捕捉摄影机用于发送位置捕捉激光和拍摄实验者的动作；操作终端用于用户输入选择命令；处理服务器包括数据库模块、用于存储安全体验模式数据；信号接收模块、用于接收操作终端发生的选择命令；模式选择模块、用于根据选择命令从数据库中采集相应的安全体验模式数据；数据处理模块、用于对安全体验模式数据的虚拟现实场景参数进行处理得到相应的虚拟现实初始化场景数据，同时对虚拟现实场景参数和手部传感器、脚部传感器及动作捕捉摄影机捕捉到的数据进行处理得到相应的虚拟现实安全体验场景数据；数据输出模块、用于将虚拟现实安全体验场景数据发生给VR头盔显示器；控制模块、用于数据库模块、信号接收模块、数据处理模块和数据输出模块之间的连接。
本实施例中，安全体验模式数据包括火灾模式数据、地震模式数据和暴乱模式数据，保证学生能够体验的种类，全方位保证学生应对不同灾难的应急意识。
本实施例中，VR头盔显示器包括接收显示模块，用于接收虚拟显示安全体验场景数据并将虚拟显示安全体验场景数据中的图像信息通过VR头盔显示器中的显示屏进行显示；音频模块，用于将虚拟显示安全体验场景数据中的声音信息通过VR头盔显示器中扬声器进行输出。
本实施例中，VR头盔显示器、手部动作传感器和脚部动作传感器均设置有定位模块，定位模块设置有ID信息，定位模块用于接收动作捕捉摄影机发送的激光，通过激光被接收的时间计算定位模块相对于动作捕捉摄影机的位置形成位置信息、并将位置信息和ID信息发送给处理服务器。
本实施例中，处理服务器还包括动作模拟模块、用于将位置信息和ID信息处理为显示数据发送给接收显示模块；对比模块、用于将动作模拟模块处理后的显示数据与安全体验模式数据进行对比，并将对比后差距信息发送给提醒模块；提醒模块、用于接收对比后差距信息并发送提醒信息给音频模块。
本实施例中，对比后差距信息包括逃生移动速度差距信息和逃生位置差距信息，逃生移动速度差距信息为：在规定时间内体验者脚部传感器监测的移速与安全体验模式数据中规定的移速的差值，当体验者脚部传感器监测的移速小于安全体验模式数据中规定的移速时，将发送移动速度差距信息给提醒模块；逃生位置信息：在规定时间内当动作捕捉摄影机捕捉到体验者的位置信息不在规定的位置上时，将发送逃生位置差距信息给提醒模块。
一种基于虚拟现实技术的安全体验教育方法，包括以下步骤：
S1、体验者装佩戴VR头盔显示器、手部动作传感器和脚部动作传感器；
S2、通过操作终端输入选择命令，选择火灾模式数据、地震模式数据和暴乱模式数据；
S3、处理服务器对虚拟现实场景参数和手部传感器、脚部传感器及动作捕捉摄影机捕捉到的数据进行处理得到相应的虚拟现实安全体验场景数据；
S4、接收虚拟显示安全体验场景数据并将虚拟显示安全体验场景数据中的图像信息通过VR头盔显示器中的显示屏进行显示；
S5、通过动作捕捉摄影机发射激光给定位模块，通过激光被接收的时间计算定位模块相对于动作捕捉摄影机的位置形成位置信息、并将位置信息和ID信息发送给处理服务器；
S6、处理服务器将动作模拟模块处理后的显示数据与安全体验模式数据进行对比，并将对比后差距信息发送给提醒模块；
S7、提醒模块接收对比后差距信息并发送提醒信息给音频模块，从而提示体验者。
对比后差距信息包括逃生移动速度差距信息和逃生位置差距信息，逃生移动速度差距信息为：在规定时间内体验者脚部传感器监测的移速与安全体验模式数据中规定的移速的差值，当体验者脚部传感器监测的移速小于安全体验模式数据中规定的移速时，将发送移动速度差距信息给提醒模块；逃生位置信息：在规定时间内当动作捕捉摄影机捕捉到体验者的位置信息不在规定的位置上时，将发送逃生位置差距信息给提醒模块。
本实施例中，体验者小明头部佩戴VR头盔显示器、胳膊上佩戴手部动作传感器、腿部佩戴脚部动作传感器，通过手机APP选择命令地震模式，此时处理服务器对虚拟现实场景参数和手部传感器、脚部传感器及动作捕捉摄影机捕捉到的数据进行处理得到相应的虚拟现实安全体验场景数据，处理服务器接收虚拟显示安全体验场景数据并将虚拟显示安全体验场景数据中的图像信息通过VR头盔显示器中的显示屏进行显示，此时小明根据图像信息进行逃生操作，通过动作捕捉摄影机发射激光给小明身上的定位模块，通过激光被接收的时间计算定位模块相对于动作捕捉摄影机的位置形成位置信息、并将位置信息和ID信息发送给处理服务器，对比后差距信息包括逃生移动速度差距信息和逃生位置差距信息，逃生移动速度差距信息为：在规定时间内体验者脚部传感器监测的移速与安全体验模式数据中规定的移速的差值，当体验者脚部传感器监测的移速小于安全体验模式数据中规定的移速时，将发送移动速度差距信息给提醒模块，如VR头盔显示器中显示火灾已经蔓延到小明所在位置，而小明此时的移速为10km/h,小于规定的移速13KM/h,此时小明将接收到提醒信息，提醒小明跑快点；逃生位置信息：在规定时间内当动作捕捉摄影机捕捉到体验者的位置信息不在规定的位置上时，将发送逃生位置差距信息给提醒模块，如当火灾已经蔓延到小明位置时，此时小明旁边有躲避地点，而小明没有停留在躲避地点，此时小明通过VR头盔显示器能够听到提醒信息，从而能够根据提醒信息而改变逃生的位置，使小明能够正确移动到躲避地点。
虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是专利所有者可以在所附权利要求的范围之内做出各种变形或修改，只要不超过本发明的权利要求所描述的保护范围，都应当在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于虚拟现实技术的安全体验教育系统，系统包括体验装置、操作终端和处理服务器，其特征在于：所述体验装置包括VR头盔显示器、手部动作传感器、脚部动作传感器和动作捕捉摄影机，动作捕捉摄影机用于发送位置捕捉激光和拍摄实验者的动作；操作终端用于用户输入选择命令；处理服务器包括以下部件：
数据库模块、用于存储安全体验模式数据；
信号接收模块、用于接收操作终端发生的选择命令；
模式选择模块、用于根据选择命令从数据库中采集相应的安全体验模式数据；
数据处理模块、用于对安全体验模式数据的虚拟现实场景参数进行处理得到相应的虚拟现实初始化场景数据，同时对虚拟现实场景参数和手部传感器、脚部传感器及动作捕捉摄影机捕捉到的数据进行处理得到相应的虚拟现实安全体验场景数据；
数据输出模块、用于将虚拟现实安全体验场景数据发生给VR头盔显示器；
控制模块、用于数据库模块、信号接收模块、数据处理模块和数据输出模块之间的连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于虚拟现实技术的安全体验教育系统，其特征在于：所述安全体验模式数据包括火灾模式数据、地震模式数据和暴乱模式数据。
3.根据权利要求1所述的一种基于虚拟现实技术的安全体验教育系统，其特征在于，所述VR头盔显示器包括：
接收显示模块，用于接收虚拟显示安全体验场景数据并将虚拟显示安全体验场景数据中的图像信息通过VR头盔显示器中的显示屏进行显示；
音频模块，用于将虚拟显示安全体验场景数据中的声音信息通过VR头盔显示器中扬声器进行输出。
4.根据权利要求1所述的一种基于虚拟现实技术的安全体验教育系统，其特征在于：所述VR头盔显示器、手部动作传感器和脚部动作传感器均设置有定位模块，所述定位模块设置有ID信息，定位模块用于接收动作捕捉摄影机发送的激光，通过激光被接收的时间计算定位模块相对于动作捕捉摄影机的位置形成位置信息、并将位置信息和ID信息发送给处理服务器。
5.根据权利要求1所述的一种基于虚拟现实技术的安全体验教育系统，其特征在于，处理服务器还包括以下部件：
动作模拟模块、用于将位置信息和ID信息处理为显示数据发送给接收显示模块；
对比模块、用于将动作模拟模块处理后的显示数据与安全体验模式数据进行对比，并将对比后差距信息发送给提醒模块；
提醒模块、用于接收对比后差距信息并发送提醒信息给音频模块。
6.根据权利要求5所述的一种基于虚拟现实技术的安全体验教育系统，其特征在于：所述对比后差距信息包括逃生移动速度差距信息和逃生位置差距信息，逃生移动速度差距信息为：在规定时间内体验者脚部传感器监测的移速与安全体验模式数据中规定的移速的差值，当体验者脚部传感器监测的移速小于安全体验模式数据中规定的移速时，将发送移动速度差距信息给提醒模块；逃生位置信息：在规定时间内当动作捕捉摄影机捕捉到体验者的位置信息不在规定的位置上时，将发送逃生位置差距信息给提醒模块。
7.一种基于虚拟现实技术的安全体验教育方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、体验装佩戴VR头盔显示器、手部动作传感器和脚部动作传感器；
S2、通过操作终端输入选择命令，选择火灾模式数据、地震模式数据和暴乱模式数据；
S3、处理服务器对虚拟现实场景参数和手部传感器、脚部传感器及动作捕捉摄影机捕捉到的数据进行处理得到相应的虚拟现实安全体验场景数据；
S4、接收虚拟显示安全体验场景数据并将虚拟显示安全体验场景数据中的图像信息通过VR头盔显示器中的显示屏进行显示；
S5、通过动作捕捉摄影机发射激光给定位模块，通过激光被接收的时间计算定位模块相对于动作捕捉摄影机的位置形成位置信息、并将位置信息和ID信息发送给处理服务器；
S6、处理服务器将动作模拟模块处理后的显示数据与安全体验模式数据进行对比，并将对比后差距信息发送给提醒模块；
S7、提醒模块接收对比后差距信息并发送提醒信息给音频模块，从而提示体验者。
8.根据权利要求7所述的一种基于虚拟现实技术的安全体验教育方法，其特征在于：对比后差距信息包括逃生移动速度差距信息和逃生位置差距信息，逃生移动速度差距信息为：在规定时间内体验者脚部传感器监测的移速与安全体验模式数据中规定的移速的差值，当体验者脚部传感器监测的移速小于安全体验模式数据中规定的移速时，将发送移动速度差距信息给提醒模块；逃生位置信息：在规定时间内当动作捕捉摄影机捕捉到体验者的位置信息不在规定的位置上时，将发送逃生位置差距信息给提醒模块。
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Application publication date: 20191105