[发明专利]一种基于虚拟与现实的多人协同教学实训的方法

说明书

本发明公开了一种基于虚拟与现实的多人协同教学实训的方法，包括以下控制步骤：(1)不同的学员分别选择所需要的实训内容课程，系统根据学员发出的虚拟场景信号分别生成相应的虚拟场景；(2)系统按照不同学员选定的人物类型生成低面数虚拟人物模型，再贴图渲染后完成在虚拟场景中创建完整虚拟人物模型；(3)学员对其完整虚拟人物模型发出的动作信号，系统转换成相应完整虚拟人物模型的动作；(4)系统将处于相同虚拟场景中的不同的完整虚拟人物模型实现协同完成实训内容课程任务。利用本方法能够虚拟出实训的环境实现多人协同教学实训，具有开发成本低、维护简单、实训内容丰富、交互性强的特点。

技术领域

本发明涉及虚拟与现实教育领域，更具体地说，尤其涉及一种基于虚拟与现实的多人协同教学实训的方法。

背景技术

随着社会的大力发展，国家对于学生的知识技能实训方面十分重视。但是许多学校面临相关资金不足的困境，因此在实践过程中，很多实训环节与现实差距较大，学生不能充分得到锻炼。而且在很多高危和极端实训环节中，存在实训危险大、实训材料大量浪费、实训设备容易报废等情况，这样不仅对学校造成安全和经费方面的压力，而且也容易导致学生的学习情况不佳。因此，设计一套基于虚拟与现实的教学实训方法迫在眉睫。传统的虚拟与现实教学实训方法存在许多不足之处：例如，基础硬件设施投入费用高，后期维护工作量大，实训内容有限，交互性不强，缺乏多人协同合作机制等。因此，亟待开发一种开发成本低、维护简单、实训内容丰富、交互性强的多人协调教学实训方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于虚拟与现实的多人协同教学实训的方法，利用该方法能够虚拟出实训的环境实现多人协同教学实训，具有开发成本低、维护简单、实训内容丰富、交互性强的特点。

本发明采用的技术方案如下：

一种基于虚拟与现实的多人协同教学实训的方法，包括以下控制步骤：

(1)不同的学员分别选择所需要的实训内容课程发出创建虚拟场景信号，系统根据接收到不同的学员发出的虚拟场景信号分别生成相应的虚拟场景；

(2)系统按照不同学员选定的人物类型分别在步骤(1)生成的虚拟场景中相应生成低面数虚拟人物模型，再分别对所生成的低面数虚拟人物模型贴图渲染后完成在虚拟场景中对各个学员所选定人物类型创建完整虚拟人物模型；

(3)学员对其所创建的完整虚拟人物模型发出的动作信号，系统接收到的动作信号后转换成相应学员所创建的完整虚拟人物模型的动作；

(4)系统将处于相同虚拟场景中的不同学员所创建的完整虚拟人物模型实现协同完成实训内容课程任务。

优选的，在所述的步骤(1)中，生成虚拟场景时包括如下步骤：

(1.1)先生成简易虚拟场景模型；

(1.2)确定虚拟场景中各个物体的空间位置；

(1.3)按确定出的虚拟场景中各个物体的空间位置生成物体模型，得到完整的虚拟场景。

优选的，在所述的步骤(1.3)中，按确定出的物体的空间位置生成物体模型时，先通过一个距离变化函数表示虚拟场景中各个模型的某一物体曲面的变化情况，在该物体模型的各个物体曲面都将该物体曲面内部的点到该物体曲面的距离设为负，将该物体曲面外部的点到该物体曲面的距离设为正，所述的距离变化函数如下所示：

其中，d(p,s)＝infd(p,q)，

p表示物体曲面内部的点，s表示变化前的物体曲面，θ表示物体曲面内部的点集合，d(p,s)表示物体曲面的点到曲面的距离，q表示变化后的物体曲面；

再通过一个局部变化函数公式表示该物体模型的全局变化，所述的局部变化函数公式如下：