CN111477061A

CN111477061A - 一种基于vr技术的监管场所vr教育矫治系统

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Publication number: CN111477061A
Application number: CN202010492236.7A
Authority: CN
Inventors: 谭明新
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-06-02
Filing date: 2020-06-02
Publication date: 2020-07-31

Abstract

本发明提供了一种基于VR技术的监管场所VR教育矫治系统，包括VR主机服务器、VR终端设备、考核系统数据主机服务器、显示设备和声音设备；所述VR主机服务器包括主控模块、第一模块数据库、第二模块数据库、第三模块数据库、第四模块数据库和通信接口模块，所述通信接口模块用于实现主控模块与显示设备、声音设备和VR终端设备间的数据传输。本发明够有效打破空间、物理、时间、安全等壁垒，使在押服刑人员在监管场所内就能较为逼真的对社会场景进行虚拟体验，在押服刑人员通过本系统，让使用者能够具有较佳的身临其境的沉浸感、体验感，达到教育矫治，连接社会的作用，真正实现社会化教育的目的。

Description

一种基于VR技术的监管场所VR教育矫治系统

技术领域

本发明涉及监管场所教育矫治领域，具体地说，涉及一种基于VR技术的监管场所VR 教育矫治系统。

背景技术

监管场所作为一个特殊环境，由于其封闭性，受到空间、物理、时间、安全的局限因素影响，监管场所对在押服刑人员在社会化教育方面一直存在短板，而服刑人员因长期监禁，与世隔绝，当走出监狱踏入社会后，对社会发生的较大变化在一段时间内难以适应，且谋生手段欠缺，很容易再次走上犯罪道路，这也是长期困扰监管场所工作的现实短板。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于VR技术的监管场所VR教育矫治系统，其能够克服监管场所受到空间、物理、时间、安全等因素的局限，更好的实现教育矫治罪犯。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于VR技术的监管场所VR教育矫治系统，包括VR主机服务器、VR终端设备、考核系统数据主机服务器、显示设备和声音设备；

所述VR主机服务器包括主控模块、第一模块数据库、第二模块数据库、第三模块数据库、第四模块数据库和通信接口模块，所述通信接口模块用于实现主控模块与显示设备、声音设备和VR终端设备间的数据传输，所述VR终端设备包括VR头显、VR手柄、VR 定位跟踪器，与VR主机服务器进行交互，所述考核系统数据主机服务器用于建立考核系统，存储用户数据信息，所述考核系统通过对用户在VR场景互动过程中的操作步骤进行评估打分，自动生成评估报告，所述显示设备用于对VR主机服务器中的图像数据进行显示，所述声音设备用于对VR主机服务器中的声音数据进行播放，所述VR定位跟踪器用于锁定追踪用户在虚拟场景中的位置，实现与VR主机服务器的位置交互，所述主控模块能够根据用户场景选择构建操作场景模型，使用者能够通过显示设备、声音设备和VR终端设备与该操作场景模型进行交互，将用户带入真实的环境，用VR手柄去操作漫游浏览、任务完成、路线及地理信息查询、自定义规划策划；

所述第一模块数据库用于存储模拟出行、模拟办理证件、模拟公共业务、虚拟智能手机操作、模拟购物、城市乡村场景、场馆景点场景的数据；

所述第二模块数据库用于存储技能培训各类场景及操作数据；

所述第三模块数据库用于存储心理矫治场景数据；

所述第四模块数据库用于存储模拟火灾应急疏散数据，包括室内场景数据、疏散路线数据、虚拟烟火数据。

进一步的，用户选择对应模块数据库场景后，所述主控模块界面将显示对应模块数据库中的细分场景，选择进入后开始进行漫游、互动。

进一步的，在交互过程中，系统分为练习体验和考核体验，在练习体验中，所述主控模块的人工智能语音及图形将引导用户完成该项任务，当出现错误，人工智能将自动提醒用户进行纠错，并无法进入下一项任务，直至正确交互操作后才能进入下一项任务，练习体验主要是加深用户对场景和操作步骤的记忆，提高考核通过率；当进行考核阶段，所述主控模块的人工智能将不再进行提示和引导，用户每错一个步骤，所述考核系统将进行记录并扣分，完成考核后，所述考核系统会自动生成考核考核结果，详细列明扣分的原因，指导用户正确完成所有内容。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明通过第一模块数据库基于VR技术虚拟构建社会各类场景，能够有效打破空间、物理、时间、安全等壁垒，使在押服刑人员在监管场所内就能较为逼真的对社会场景进行虚拟体验，在押服刑人员通过本系统，让使用者能够具有较佳的身临其境的沉浸感、体验感，达到教育矫治，连接社会的作用，真正实现社会化教育的目的。

(2)本发明通过第二模块数据库进行基于VR技术的技能教育培训，能够较佳地克服监管场所传统培训的不足，减少监管场所在开展技能教育培训方面在场地、设备、人力方面的资源，同时也有效避免了在技能实操学习过程中的安全事故，通过虚拟训练，对使用者在操作环节进行人工语音和图形、视频提示，及时对使用者的违章操作进行纠正和教育，提高培训效率和安全意识。

(3)本发明通过第三模块数据库进行基于VR技术的心理矫治，有效的打破时空界限，通过创建虚拟生态疗法，使用全景摄像机拍摄各类大自然场景，使用者通过佩戴VR设备，进行360度全景观看，并配以相关音乐音效，使用户在听觉、视觉和触觉上有强烈的感知感受，仿佛置身于大自然中，在心理治疗师的协同引导下，达到生态疗法的效果。本系统适用于所有具有心理健康问题的人群。

(4)本发明通过第四模块数据库进行基于VR技术的火灾应急疏散演练，通过构建虚拟火情、烟雾和逃生路线，用户在佩戴VR设备后，眼前呈现出真实的火灾现场，在人工智能语音提示和逃生路线指示下完成火灾应急疏散练习，在模拟演练过程中，系统会及时纠正用户错误的逃生方法和路线，极大的避免了火灾事故中因错误的逃生步骤而导致的人员伤亡。本系统与传统的应急疏散演练最大的区别在于仿真模拟，加深用户的真实感受，当遇到真实火灾时能够不慌乱，按照模拟演练完成真实的应急疏散逃生，降低伤亡率。本系统适用于各类人员密集场所开展的应急疏散演练。

附图说明

图1为本发明实施例的基于VR技术的监管场所VR教育矫治系统的系统结构示意图；

图2为本发明实施例的基于VR技术的监管场所VR教育矫治系统的交互示意图。

具体实施方式

下面将结合本实施例中的附图，对本发明实施例中的方案进行清楚、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，应当理解的是，实施例仅仅是对本发明进行解释而并非限定，在本领域的技术人员在没有做出创造性教育矫治方法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。

结合图1所示，本实施例提供了一种基于VR技术的监管场所VR教育矫治系统，其包括VR主机服务器、VR终端设备、考核系统数据主机服务器、显示设备和声音设备； VR主机服务器包括主控模块、第一模块数据库、第二模块数据库、第三模块数据库、第四模块数据库和通信接口模块；通信接口模块用于实现主控模块与显示设备、声音设备和 VR终端设备间的数据传输；VR终端设备包括VR头显、VR手柄、VR定位跟踪器，与 VR主机服务器进行交互；考核系统数据主机服务器用于建立考核系统，存储用户数据信息，考核系统通过对用户在VR场景互动过程中的操作步骤进行评估打分，自动生成评估报告；显示设备用于对VR主机服务器中的图像数据进行显示；声音设备用于对VR主机服务器中的声音数据进行播放；VR定位跟踪器用于锁定追踪用户在虚拟场景中的位置，实现与VR主机服务器的位置交互；主控模块能够根据用户场景选择构建操作场景模型，使用者能够通过显示设备、声音设备和VR终端设备与该操作场景模型进行交互，将用户带入真实的环境，用VR手柄去操作漫游浏览、任务完成、路线及地理信息查询、自定义规划策划。

结合图2所示，详细说明用户在使用本实施例的监管场所VR教育矫治系统在进行交互时情形：

VR主机服务器是本实施例的总控服务器，存储所有模型、声音、图形数据，主控模块汇总显示四个模型数据库的模块场景内容，用户在在主控模块界面进行选择进入；第一模块数据库用于存储、显示模拟出行、模拟办理证件、模拟公共业务、虚拟智能手机操作、模拟购物等、城市乡村场景、场馆景点场景等数据；第二模块数据库用于存储、显示技能培训各类场景及操作数据；第三模块数据库用于存储、显示心理矫治场景数据；第四模块数据库用于存储、显示模拟火灾应急疏散数据，包括室内场景数据、疏散路线数据、虚拟烟火数据。用户选择对应模块数据库场景后，主控模块界面将显示对应模块数据库中的细分场景，选择进入后开始进行漫游、互动。在交互过程中，系统分为练习体验和考核体验，在练习体验中，主控模块的人工智能语音及图形将引导用户完成该项任务，当出现错误，人工智能将自动提醒用户进行纠错，并无法进入下一项任务，直至正确交互操作后才能进入下一项任务，练习体验主要是加深用户对场景和操作步骤的记忆，提高考核通过率。当进行考核阶段，主控模块的人工智能将不再进行提示和引导，用户每错一个步骤，考核系统将进行记录并扣分，完成考核后，考核系统会自动生成考核考核结果，详细列明扣分的原因，指导用户正确完成所有内容。用户在进行交互过程中，用户通过佩戴VR头显所看到的内容和交互过程，会同步显示在外置显示器上，供他人观看。

交互细节:

交互是基于射线检测做的一种响应式操作。

当VR手柄扳机按下时，进行对前方的射线检测，如果射线检测为交互对象。则进一步的识别交互对象，如果是声音，则播放声音，如果是按钮，则进入按钮事件对应的流程。如果射线检测不是交互对象，则不进行处理。

当VR手柄轮盘按下时，进行判断，判断轮盘对应的x,y的值。进一步识别x,y的值，通过不同的值控制不同的移动方向。

本实施例中的基于VR技术的监管场所VR教育矫治系统在进行搭建时，包括以下步骤：

1.进行图形数据采集，通过使用全景相机对所建场景进行内外全景拍摄，通过图像拼接实现全景图片；

2.建立主模块，搭建系统主框架；

3.进行三维建模，通过使用3D建模软件对照全景图片进行1:1三维建模；

4.进行人机互动，使用引擎开发软件，对VR人机互动进行编程，对人工智能提示、指导、纠错进行编程，实现VR人机互动；

5.搭建考核系统数据库，通过编程软件和引擎开发软件，对三维场景、人机互动环节与数据库实现连接，实现自动评估打分。

本发明的基于VR技术的监管场所VR教育矫治系统，通过第一模块数据库虚拟构建社会各类场景，1:1真实还原城市、街道、交通出行、公共服务、智能手机、场馆、景点等场景，使在押服刑人员通过本系统在视觉、听觉上身临其境般的感受社会、接触新科技，有效的降低或消除监禁型人格的形成，与社会“零距离”接触，与社会不脱节，对即将刑满的服刑人员也能起到在思想上和心理上能够有个较好的适应过程。本系统能够有效打破空间、物理、时间、安全等壁垒，使在押服刑人员在监管场所内就能较为逼真的对社会场景进行虚拟体验，如出行体验，使在押服刑人员在虚拟的汽车站、火车站、高铁站、地铁站、机场等场景体验进站、购票、安检、候车(机)、检票、上车(登机)等环节，使在押服刑人员在出监前熟悉上述场景的每个环节步骤，安全顺利到家；在司法办理体验中，使在押服刑人员在虚拟的派出所、司法局、社区场景完成户籍登记、生物信息采集、身份证办理、司法所报到、社区安置等任务环节，使在押服刑人员在出监前充分了解和掌握办理流程；在社会机构体验过程中，在押服刑人员在虚拟的银行办理银行卡，在虚拟的手机营业大厅办理手机卡，在虚拟的人社局办理社保、就业登记、医保等内容，在虚拟的医院场景中进行挂号、体检、就医等内容，在体验智能手机过程中，通过系统编程，在虚拟场景中呈现一部智能手机，押服刑人员通过VR手柄实现对手机的操作，手机中含有微信、支付宝、淘宝、百度、高德地图、滴滴打车、美团外卖、58同城、铁路12316、应用宝、抖音等各类常用APP，使服刑人员在虚拟场景中实现智能手机的操作运用；在超市购物体验中，虚拟还原超市场景，使服刑人员体验购物过程；在爱国主义教育体验中，1:1还原党史馆、红色爱国主义教育基地、天安门、长城、三峡大坝、北京鸟巢、上海东方明珠、港珠澳大桥、辽宁舰等虚拟场景，通过人工智能语音讲解，使服刑人员更直观的感受爱国主义教育；在中华传统文化体验中，构建故宫博物院、秦始皇兵马俑、敦煌莫高窟、苏州园林、曲阜三孔、故宫博物院、国家博物馆等景点，以及庙会、灯会、赛龙舟等民俗等虚拟场景，通过人工智能语音讲解，漫游式、沉浸式体验，达到对中华传统文化的认识和认可及教育。在押服刑人员通过本系统，让使用者能够具有较佳的身临其境的沉浸感、体验感，达到教育矫治，连接社会的作用，真正实现社会化教育的目的。

本系统通过第二模块数据库进行技能教育培训，技能教育是考核监狱和教育矫治局的一项重要指标，根据司法部要求，要每名服刑人员必须学会掌握一到两项劳动技能，并且要获得职业技能证书，由于监管场所较为特殊，生产项目较为单一，因此服刑人员能学习的技能并不多，且由于缺乏实操场地和设备，只能进行理论培训，因此这也成为监管场所对在押服刑人员技能教育工作的现实短板，本系统通过虚拟构建各类技能教育培训场景，体验者通过佩戴VR头显，手持VR手柄，进行各类技能实操训练，在虚拟实操过程中，系统会提示体验者技能实操操作步骤和注意事项，有效避免安全生产事故，通过反复练习，增强体验者对技能的掌握。

本系统通过第三模块数据库进行心理矫治，在押服刑人员因长期监禁，普遍具有不同程度的心理健康问题，如焦虑、忧郁、烦躁、冲动、压抑等心理健康问题，传统的心理矫治方法包括：精神分析、支持性心理治疗、行为治疗、认知心理治疗、团体心理治疗五种方法，而造成在押服刑人员心理疾病的根源就是因长期监禁引起的，而最好的治疗方法就是走出高墙，走进社会，走进大自然，美国一些心理学家认为,抑郁、压力大、焦虑等多数现代心理问题与远离自然有关,解决办法就是重归大自然怀抱,通过亲近自然帮助病人康复。这些心理学家组成国际生态疗法协会，现有100多名成员。英国埃塞克斯大学一项研究成果进一步证明了生态心理治疗的科学性。研究表明，生态疗法对于治疗轻度和中度抑郁症的效果等同于服用抗抑郁症药物。作为监管场所，在刑期未满的情况下，是不可能让在押服刑人员走出监狱，接受生态疗法的，本系统基于VR技术，创建虚拟生态疗法，使用全景摄像机拍摄各类大自然场景，使用者通过佩戴VR设备，在听觉、视觉和触觉上有强烈的感知，仿佛置身于大自然中，有效的打破空间的壁垒，达到生态疗法的效果。

本系统通过第四模块数据库进行火灾应急疏散演练，传统的火灾应急疏散演练都是在假象的情况下进行的，即没有真实火灾场面，因而演练效果始终有所不足，本系统通过建模火灾现场，包括大火、烟雾等效果，使体验者通过VR对火灾现场有更加真实的体验和感受，大幅提高消防应急疏散演练的效果。

技术实现说明：

1.数据库：数据库选用常见的都行,例如MySql/MsSql。

进一步的，数据库确定后需要针对VR实训打分标准进行数据库表的创建，数据库与 Web平台，即考核系统数据库，都需要存放单独的服务器。

进一步的，创建甲方数据库，即考核系统数据库，已经进行合作的甲方单位在此数据库中，后续的报告表头由对应的字段id判断是那个甲方，并显示在前端页面。

2.开发工具：选用开发引擎，开发者可开发者自行选择Unity或UE4；选择Unity必须掌握C#；选择UE4必须掌握C++。

3.VR设备：HTC Vive

4.虚拟场景建立

场景中模型的引入：选用在3d max中根据提供的实物照片或者效果图，制作场景，并且在photoshop中将多个贴图处理成少数图片，并在photoshop中设计了UI界面。来构建出相仿的虚拟实验室模型。

HTC VIVE设备引入：在场景中为了能通过HTC VIVE设备来体验虚拟场景，我们需要通过Asset Store导入Steam VR Plugin的资源包，这个资源包为我们提供了写好的场景，脚本，shader，预制体，材质等。应用这个资源包导入后就可以控制VR设备了。

5.加密：开发完成后，使用之前需要输入授权码，授权码可以以时间付费，或者按次数付费，或者买断制永久付费，根据业务需求进行选择。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种基于VR技术的监管场所VR教育矫治系统，其特征在于：包括VR主机服务器、VR终端设备、考核系统数据主机服务器、显示设备和声音设备；

所述VR主机服务器包括主控模块、第一模块数据库、第二模块数据库、第三模块数据库、第四模块数据库和通信接口模块，所述通信接口模块用于实现主控模块与显示设备、声音设备和VR终端设备间的数据传输，所述VR终端设备包括VR头显、VR手柄、VR定位跟踪器，与VR主机服务器进行交互，所述考核系统数据主机服务器用于建立考核系统，存储用户数据信息，所述考核系统通过对用户在VR场景互动过程中的操作步骤进行评估打分，自动生成评估报告，所述显示设备用于对VR主机服务器中的图像数据进行显示，所述声音设备用于对VR主机服务器中的声音数据进行播放，所述VR定位跟踪器用于锁定追踪用户在虚拟场景中的位置，实现与VR主机服务器的位置交互，所述主控模块能够根据用户场景选择构建操作场景模型，使用者能够通过显示设备、声音设备和VR终端设备与该操作场景模型进行交互，将用户带入真实的环境，用VR手柄去操作漫游浏览、任务完成、路线及地理信息查询、自定义规划策划；

所述第三模块数据库用于存储心理矫治场景数据；

2.根据权利要求1所述的一种基于VR技术的监管场所VR教育矫治系统，其特征在于：用户选择对应模块数据库场景后，所述主控模块界面将显示对应模块数据库中的细分场景，选择进入后开始进行漫游、互动。

3.根据权利要求2所述的一种基于VR技术的监管场所VR教育矫治系统，其特征在于：在交互过程中，系统分为练习体验和考核体验，在练习体验中，所述主控模块的人工智能语音及图形将引导用户完成该项任务，当出现错误，人工智能将自动提醒用户进行纠错，并无法进入下一项任务，直至正确交互操作后才能进入下一项任务，练习体验主要是加深用户对场景和操作步骤的记忆，提高考核通过率；当进行考核阶段，所述主控模块的人工智能将不再进行提示和引导，用户每错一个步骤，所述考核系统将进行记录并扣分，完成考核后，所述考核系统会自动生成考核考核结果，详细列明扣分的原因，指导用户正确完成所有内容。