[發(fā)明專利]基于Unity3D的高自由度實驗類三維虛擬仿真方法和系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2018-12-20
• 公開（公告）號: CN109634426B
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發(fā)明（設計）人: 吳猛;謝海春;欒敏文
• 申請（專利權）人: 南京鐘山虛擬現(xiàn)實技術研究院有限公司
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01;G06T19/00
• 代理公司: 南京行高知識產權代理有限公司 32404
• 代理人: 王菊花

本發(fā)明提供一種基于Unity3D的高自由度實驗類三維虛擬仿真方法，包括：定義通用規(guī)則和指定規(guī)則；接收用戶輸入的操作指令，判斷所述操作指令是否滿足通用規(guī)則，如果滿足，按照通用規(guī)則更新所述實體虛擬模型的狀態(tài)，否則繼續(xù)判斷所述操作指令是否滿足指定規(guī)則，如果滿足，按照指定規(guī)則更新所述實體虛擬模型的狀態(tài)，否則對時間進行還原處理，將用戶輸出的操作指令疊加在實體虛擬模型，計算解析出所述操作指令對實體虛擬模型狀態(tài)的影響值，更新實體虛擬模型的狀態(tài)。本發(fā)明能夠預先根據(jù)物體間的狀態(tài)變化規(guī)律定義出規(guī)則，操作過程中根據(jù)物體的屬性判斷是否利用規(guī)則改變其狀態(tài)，使用戶在操作時自由度更高，便于用戶操作訓練以及教學考核。

技術領域

本發(fā)明涉及虛擬實驗仿真技術領域，具體而言涉及一種基于Unity3D的高自由度實驗類三維虛擬仿真方法和系統(tǒng)。

背景技術

現(xiàn)今三維虛擬仿真已廣泛應用于教學，教師通過仿真系統(tǒng)，能夠將知識點十分形象、逼真、生動的表現(xiàn)出來，提高學生學習的代入感，增加課堂教學效果。為了提高實驗教學的質量和效率，三維虛擬仿真實驗也逐漸成為實驗教學改革的重點，研發(fā)人員已經開發(fā)出了很多實驗類的三維虛擬仿真系統(tǒng)。

現(xiàn)有實驗類三維仿真系統(tǒng)多數(shù)有固定的操作流程，此類系統(tǒng)要求操作者必須以固定且正確的流程進行操作，自由度較低，甚至有些仿真系統(tǒng)僅僅以播放動畫來表達實驗流程，用戶參與感較差。而對用戶操作的行為進行諸多限制，會導致虛擬仿真系統(tǒng)中用戶犯錯的概率大大降低，操作練習的效果差強人意。因此，此類仿真系統(tǒng)多用作展示或者教師教學使用，并不能達到學生自主操作練習或者教師進行操作考核的目的。

另外，現(xiàn)有的仿真系統(tǒng)普遍往往由于對用戶考察深度不夠，導致操作后可能僅有一種狀態(tài)發(fā)生，仿真系統(tǒng)自由度較低。在真實世界中，實際用于操作的物體有很多種狀態(tài)，當物體間相互接觸進行相應操作后，又會產生很多新的狀態(tài)，因此高自由度的操作會導致物體的狀態(tài)發(fā)生多種變化，這些變化抽象后的數(shù)據(jù)量十分龐大，會使得系統(tǒng)管理變得困難。

發(fā)明內容

本發(fā)明目的在于提供一種基于Unity3D的高自由度實驗類三維虛擬仿真方法和系統(tǒng)，預先根據(jù)物體間的狀態(tài)變化規(guī)律定義出規(guī)則，操作過程中根據(jù)物體的屬性判斷是否利用規(guī)則改變其狀態(tài)，一套完整的規(guī)則可以基本涵蓋用戶所有的操作情況以及操作后的處理情況，使用戶在操作時自由度更高，便于用戶操作訓練以及教學考核。

為達成上述目的，結合圖1，本發(fā)明提出一種基于Unity3D的高自由度實驗類三維虛擬仿真方法，所述方法包括：

S1：預先根據(jù)物體間的狀態(tài)變化規(guī)律以定義通用規(guī)則和指定規(guī)則，所述通用規(guī)則是指適用于至少兩種實驗操作的實驗規(guī)則，所述指定規(guī)則是指適用于特定實驗中指定操作的實驗規(guī)則；

S2：接收用戶輸入的針對任意一個實體虛擬模型的操作指令，判斷所述操作指令是否滿足通用規(guī)則，如果滿足，按照通用規(guī)則更新所述實體虛擬模型的狀態(tài)，進入步驟S5，否則進入步驟S3；

S3：判斷所述操作指令是否滿足指定規(guī)則，如果滿足，按照指定規(guī)則更新所述實體虛擬模型的狀態(tài)，進入步驟S5，否則進入步驟S4；

S4：對時間進行還原處理，將用戶輸出的操作指令疊加在實體虛擬模型，計算解析出所述操作指令對實體虛擬模型狀態(tài)的影響值，更新實體虛擬模型的狀態(tài)；

S5：結束流程。

進一步的實施例中，所述實體虛擬模型的狀態(tài)包括實體屬性和相關屬性；

所述實體屬性包括實體虛擬模型的基礎狀態(tài)以及經操作后的若干種變化狀態(tài)；

所述相關屬性包括通過Unity3D賦予實體虛擬模型的屬性。

進一步的實施例中，所述相關屬性包括GameObject、Transform、Animator、UI。

進一步的實施例中，所述方法還包括：