CN111375203A - 一种vr运动智能教学竞技系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种VR运动智能教学竞技系统，包括VR运行系统和智能教学竞技系统，VR运行系统为智能教学竞技系统提供运行基础，VR运行系统包括模型创建单元、虚拟场景单元、用户操作单元和数据通信单元；智能教学竞技系统设有教学模块、对战模块和游戏模块。本发明涉及VR竞技教学技术领域，具体提供了一种VR运动智能教学竞技系统，该系统通过VR运行系统作为支撑，在高精细度虚拟场景的基础上，实现了教学、竞技对战和游戏于一体的全新运动体验，实现“寓教于乐”，提高了学习和竞技对战的趣味性，激发用户对网球运动的兴趣，在不同虚拟场景的背景下，降低球类运动的门槛，不再受限于时间地点，用户能够随时随地与虚拟教练对战。
Description
技术领域
本发明涉及VR竞技教学技术领域，具体是指一种VR运动智能教学竞技系统。
背景技术
随着信息技术的发展，虚拟现实(VR)行业的崛起，VR软件硬件应用的普及，使得虚拟现实(VR)成为拉近企业与用户之间的距离，取代人类想象力不可或缺的工具方式。
虚拟现实(VR)是一种综合性的信息技术，通过多媒体技术与计算机仿真技术相结合建立虚拟模型模拟真实场景，用户通过一些必要的设备用听觉、视觉、触觉等自然方式与虚拟环境中的人或物进行交流、交互，从而产生身临其境的感受及体验。虚拟现实技术有三个典型特征，即交互性、沉浸感和构想性。虚拟现实的技术的应用领域非常广泛，最初主要用于军事仿真，及特殊训练场景，如飞行模拟等。从技术层面来说，虚拟现实技术是一种实时的、交互式的三维环境。近些年，体育领域与虚拟现实(VR)广泛结合，多种球类竞技运动教学均可通过虚拟现实(VR)实现，但是，市面现有VR运动智能教学竞技系内的三维场景细节缺失，不够精细，比例失真，体验超出一定时间眼睛会感觉到不舒服，甚至出现眩晕感觉，虽然对于球拍有一定的定位功能，但是没有对轨迹进行记录、分析、比对的功能，同时不能实现对网球正手反手挥拍动作的训练。
发明内容
针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种用于球类运动，结合教学、竞技对战和游戏于一体的全新运动体验的VR运动智能教学竞技系统。
本发明采取的技术方案如下：本发明一种VR运动智能教学竞技系统，包括VR运行系统和智能教学竞技系统，所述VR运行系统为智能教学竞技系统提供运行基础，所述VR运行系统包括模型创建单元、虚拟场景单元、用户操作单元和数据通信单元，所述模型创建单元负责根据真实训练场景创建3D虚拟训练场景，所述虚拟场景单元负责系统场景模型的渲染与呈现，所述虚拟场景单元用于真实模拟用户日常操作，再现网球场景，将模型创建单元创建完成的三维虚拟3D虚拟训练场景导入Unity中，并通过Unity光照、粒子系统进行调整，提高画面体现的真实效果，所述用户操作单元负责用户操作管理，并根据监控用户操作，把用户操作转化成各个事件，从而实现对整体系统的多操控，用户可以直接通过使用鼠标键盘或者手柄输入用户信息登录，进入系统后，用户使用绑定好带有视图跟踪器(viewtracker)的球拍进行实际的操控，包括选项卡的选择和项目的体验，所述数据通信单元负责虚拟场景的配置和用户数据备份，所述数据通信单元设有本地数据库和服务器，所述本地数据库用于用户基本信息、项目基本配置文件和3D虚拟训练场景的存储，为用户操作系统提供高速、及时的实时数据，能够对快速变化的实时数据进行长期高效的历史存储，所述服务器用于用户数据备份、项目基本配置文件的备份、系统授权管理和支付管理，保证软件外泄而因没有授权无法使用，保证支付系统可以实时有效；所述智能教学竞技系统设有教学模块、对战模块和游戏模块，所述教学模块用于学科知识学习和球类运动正手反手挥拍练习，教学模块能够在虚拟场景单元创建的特殊虚拟环境下进行，提高了学习的趣味性，挥拍练习可以满足用户跟随虚拟教练的标准化动作学习网球正手反手挥拍轨迹的需求，在虚拟教练的动作、语音引导下提升用户网球正手反手挥拍动作的准确性，所述对战模块用于与虚拟教练的竞技对战训练，对战中虚拟教练会根据球员表现进行语音指导，并根据网球落点位置给予对应加减分，最终计入VR运动智能教学竞技系统排行榜，在对战模块下，用户能够进入逼真的实战环节，有助于快速提升用户的实战操作，所述游戏模块通过内设小游戏提升用户击球准确性，在用户游戏的过程中提升用户竞技水平。
进一步地，所述模型创建单元创建3D虚拟训练场景包括下列步骤：
(1)将实际的网球场景进行分析拆分，确定三维模型的大小和尺寸数据；
(2)根据三维模型的大小和尺寸数据用3dMax三维建模软件对实际的网球场景建模还原。
进一步地，所述虚拟场景单元包括渲染模块、声音模块、UI模块、特效模块和物理引擎模块，所述渲染模块用于提高3D虚拟训练场景呈现在屏幕上的质感；所述声音模块用于管理3D虚拟训练场景的声音文件，控制3D虚拟训练场景音频的加载、播放、停止和释放，从而高效的利用资源；所述UI模块用于呈现用户界面，并用于实现系统和用户之间的交互和信息交换，使用户方便有效率地去操作硬件以达成双向交互，完成用户所希望借助硬件完成的工作；所述特效模块用于调整3D虚拟训练场景中的光影特殊效果，比如，光影效果、人物技能特效、场景中的瀑布、落叶和UI特效等，具体到实际的项目中，这些细分还可能略有不同，以实际项目为准；所述物理引擎模块用于通过为刚性物体赋予真实的物理属性的方式计算运动、旋转和碰撞反映，使用对象属性(动量、扭矩或者弹性)来模拟刚体行为，使用户体验到更加真实的结果。
进一步地，所述本地数据库采用SQLite数据库，SQLite数据库是一款轻型的数据库，是遵守ACID的关系型数据库管理系统，它包含在一个相对小的C库中，设计目标是嵌入式的，而且已经在很多嵌入式产品中使用了它，它占用资源非常的低，同时能够跟很多程序语言相结合，同样比起Mysql、PostgreSQL这两款开源的世界著名数据库管理系统来讲，它的处理速度比他们都快。
进一步地，所述服务器的服务器逻辑采用PHP语言编写，操作简洁，实用性强，PHP可以与MySQL、ODBC、Oracle等很多主流的数据库建立起连接，，PHP是利用编译的不同函数与这些数据库建立起连接的，PHPLIB就是常用的为一般事务提供的基库。
采用上述结构本发明取得的有益效果如下：本方案一种VR运动智能教学竞技系统通过VR运行系统作为支撑，在高精细度虚拟场景的基础上，实现了教学、竞技对战和游戏于一体的全新运动体验，实现“寓教于乐”，提高了学习和竞技对战的趣味性，激发用户对网球运动的兴趣，在不同虚拟场景的背景下，降低球类运动的门槛，不再受限于时间地点，用户能够随时随地与虚拟教练对战。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明一种VR运动智能教学竞技系统的结构框图。
其中，1、VR运行系统，2、智能教学竞技系统，3、模型创建单元，4、虚拟场景单元，5、用户操作单元，6、数据通信单元，7、本地数据库，8、服务器，9、教学模块，10、对战模块，11、游戏模块，12、渲染模块，13、声音模块，14、UI模块，15、特效模块，16、物理引擎模块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
如图1所示，本发明一种VR运动智能教学竞技系统，包括VR运行系统1和智能教学竞技系统2，VR运行系统1为智能教学竞技系统2提供运行基础，VR运行系统包括模型创建单元3、虚拟场景单元4、用户操作单元5和数据通信单元6，模型创建单元3负责根据真实训练场景创建3D虚拟训练场景，虚拟场景单元4负责系统场景模型的渲染与呈现，虚拟场景单元4用于真实模拟用户日常操作，再现网球场景，将模型创建单元3创建完成的三维虚拟3D虚拟训练场景导入Unity中，并通过Unity光照、粒子系统进行调整，提高画面体现的真实效果，用户操作单元5负责用户操作管理，并根据监控用户操作，把用户操作转化成各个事件，从而实现对整体系统的多操控，用户可以直接通过使用鼠标键盘或者手柄输入用户信息登录，进入系统后，用户使用绑定好带有视图跟踪器(view tracker)的球拍进行实际的操控，包括选项卡的选择和项目的体验，数据通信单元6负责虚拟场景的配置和用户数据备份，数据通信单元6设有本地数据库7和服务器8，本地数据库7用于用户基本信息、项目基本配置文件和3D虚拟训练场景的存储，为用户操作系统提供高速、及时的实时数据，能够对快速变化的实时数据进行长期高效的历史存储，服务器8用于用户数据备份、项目基本配置文件的备份、系统授权管理和支付管理，保证软件外泄而因没有授权无法使用，保证支付系统可以实时有效；智能教学竞技系统2设有教学模块9、对战模块10和游戏模块11，教学模块9用于学科知识学习和球类运动正手反手挥拍练习，教学模块9能够在虚拟场景单元4创建的特殊虚拟环境下进行，提高了学习的趣味性，挥拍练习可以满足用户跟随虚拟教练的标准化动作学习网球正手反手挥拍轨迹的需求，在虚拟教练的动作、语音引导下提升用户网球正手反手挥拍动作的准确性，对战模块10用于与虚拟教练的竞技对战训练，对战中虚拟教练会根据球员表现进行语音指导，并根据网球落点位置给予对应加减分，最终计入VR运动智能教学竞技系统2排行榜，在对战模块10下，用户能够进入逼真的实战环节，有助于快速提升用户的实战操作，游戏模块11通过内设小游戏提升用户击球准确性，在用户游戏的过程中提升用户竞技水平。
其中，模型创建单元3创建3D虚拟训练场景包括下列步骤：
(1)将实际的网球场景进行分析拆分，确定三维模型的大小和尺寸数据；
(2)根据三维模型的大小和尺寸数据用3dMax三维建模软件对实际的网球场景建模还原。
虚拟场景单元4包括渲染模块12、声音模块13、UI模块14、特效模块15和物理引擎模块16，渲染模块12用于提高3D虚拟训练场景呈现在屏幕上的质感；声音模块13用于管理3D虚拟训练场景的声音文件，控制3D虚拟训练场景音频的加载、播放、停止和释放，从而高效的利用资源；UI模块14用于呈现用户界面，并用于实现系统和用户之间的交互和信息交换，使用户方便有效率地去操作硬件以达成双向交互，完成用户所希望借助硬件完成的工作；特效模块15用于调整3D虚拟训练场景中的光影特殊效果，比如，光影效果、人物技能特效、场景中的瀑布、落叶和UI特效等，具体到实际的项目中，这些细分还可能略有不同，以实际项目为准；物理引擎模块16用于通过为刚性物体赋予真实的物理属性的方式计算运动、旋转和碰撞反映，使用对象属性(动量、扭矩或者弹性)来模拟刚体行为，使用户体验到更加真实的结果。
本地数据库7采用SQLite数据库，SQLite数据库是一款轻型的数据库，是遵守ACID的关系型数据库管理系统，它包含在一个相对小的C库中，设计目标是嵌入式的，而且已经在很多嵌入式产品中使用了它，它占用资源非常的低，同时能够跟很多程序语言相结合，同样比起Mysql、PostgreSQL这两款开源的世界著名数据库管理系统来讲，它的处理速度比他们都快。
服务器8的服务器逻辑采用PHP语言编写，操作简洁，实用性强，PHP可以与MySQL、ODBC、Oracle等很多主流的数据库建立起连接，，PHP是利用编译的不同函数与这些数据库建立起连接的，PHPLIB就是常用的为一般事务提供的基库。
比如，网球运动，智能教学竞技系统2中设置有网球学院、对战练习和网球游戏，网球学院可以实现网球英语课堂，正手反手挥拍练习，通过网球学院用户能够学习网球相关的英语，挥拍练习需要用户跟随虚拟教练的标准化动作学习网球正手反手挥拍轨迹，在虚拟教练的动作、语音引导下提升用户网球正手反手挥拍动作的准确性；对战练习可与虚拟教练进行网球对战，对战中虚拟教练会根据球员表现进行语音指导，并根据网球落点位置给予对应加减分，最终计入VR运动智能教学竞技系统2排行榜，在对战练习中，用户能够进入较为逼真的实战环节，将在网球学院中所学的正手反手挥拍轨迹加以应用，同时还能够提升击球角度、网球落地点等技巧方面的熟练度；网球游戏内包含打小怪兽和音乐网球两款游戏，打小怪兽需要用户使用身前的网球击打持续向用户移动的小怪兽，能够提升用户击球的准确性，音乐网球则是需要用户根据音乐节奏按照箭头指示不断击回迎面而来的网球，主要能够锻炼用户正手反手挥拍的节奏感，训练灵敏度，提升对网球运动的兴趣。
具体使用时，通过模型创建单元3创建不同的虚拟场景，丰富了智能教学竞技的场景，满足不同用户训练场景的需求，并通过虚拟场景单元4的对场景精细度进行调整，提高体验度，用户操作单元5和数据通信单元6配合实现用户自主登录以及信息本体存储，便于管理，智能教学竞技系统2在VR运行系统1的支撑基础上，实现了教学、竞技对战和游戏的一体化结合，实现“寓教于乐”，提高了学习和竞技对战的趣味性，激发用户对网球运动的兴趣，在不同虚拟场景的背景下，降低球类运动的门槛，不再受限于时间地点，用户能够随时随地与虚拟教练对战。
要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种VR运动智能教学竞技系统，其特征在于，包括VR运行系统和智能教学竞技系统，所述VR运行系统为智能教学竞技系统提供运行基础，所述VR运行系统包括模型创建单元、虚拟场景单元、用户操作单元和数据通信单元，所述模型创建单元负责根据真实训练场景创建3D虚拟训练场景，所述虚拟场景单元负责系统场景模型的渲染与呈现，所述虚拟场景单元用于真实模拟用户日常操作，所述用户操作单元负责用户操作管理，并根据监控用户操作，所述数据通信单元负责虚拟场景的配置和用户数据备份，所述数据通信单元设有本地数据库和服务器，所述本地数据库用于用户基本信息、项目基本配置文件和3D虚拟训练场景的存储，所述服务器用于用户数据备份、项目基本配置文件的备份、系统授权管理和支付管理；所述智能教学竞技系统设有教学模块、对战模块和游戏模块，所述教学模块用于学科知识学习和球类运动正手反手挥拍练习，所述对战模块用于与虚拟教练的竞技对战训练，所述游戏模块通过内设小游戏。
2.根据权利要求1所述的一种VR运动智能教学竞技系统，其特征在于，所述模型创建单元创建3D虚拟训练场景包括下列步骤：
(1)将实际的网球场景进行分析拆分，确定三维模型的大小和尺寸数据；
(2)根据三维模型的大小和尺寸数据用3dMax三维建模软件对实际的网球场景建模还原。
3.根据权利要求1所述的一种VR运动智能教学竞技系统，其特征在于，所述虚拟场景单元包括渲染模块、声音模块、UI模块、特效模块和物理引擎模块，所述渲染模块用于提高3D虚拟训练场景呈现在屏幕上的质感；所述声音模块用于管理3D虚拟训练场景的声音文件，控制3D虚拟训练场景音频的加载、播放、停止和释放；所述UI模块用于呈现用户界面，并用于实现系统和用户之间的交互和信息交换；所述特效模块用于调整3D虚拟训练场景中的光影特殊效果；所述物理引擎模块用于通过为刚性物体赋予真实的物理属性的方式计算运动、旋转和碰撞反映。
4.根据权利要求1所述的一种VR运动智能教学竞技系统，其特征在于，所述本地数据库采用SQLite数据库。
5.根据权利要求1所述的一种VR运动智能教学竞技系统，其特征在于，所述服务器的服务器逻辑采用PHP语言编写。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20200707 |