[發明專利]多感知通道融合虛擬實驗的快速創作方法

有效

• 申請號: 202110307662.3
• 申請日: 2021-03-23
• 公開（公告）號: CN112905151B
• 公開（公告）日: 2022-10-25
• 發明（設計）人: 何漢武;鄧景威;吳悅明;蘇健豪
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: G06F8/10
• 分類號: G06F8/10;G06F8/20;G06F8/34
• 代理公司: 廣州市合本知識產權代理事務所(普通合伙) 44421
• 代理人: 梁華行

本發明涉及一種多感知通道融合虛擬實驗的快速創作方法，包括以下步驟：將虛擬實驗中的實驗步驟進行抽象描述；對多個實驗步驟以多種邏輯序列關系進行排列，形成具有邏輯序列關系的實驗步驟序列，并基于Petri網對實驗步驟序列作描述；對于其中步驟，設置步驟的可操作條件由步驟的索引號和邏輯運算符組成，邏輯運算符對步驟的索引號進行運算或對由步驟的索引號組成的表達式進行運算。本發明提出基于Petri網的實驗元素參數化描述方法對實驗步驟序列進行描述，突破傳統虛擬實驗一步步按既定程序走的約束，支持探究式實驗的創作開發。

技術領域

本發明涉及傳統虛擬實驗，具體涉及一種多感知通道融合虛擬實驗的快速創作方法。

背景技術

為克服傳統實驗教學需要克服場地、設備、人力短缺的問題，虛擬現實技術在實驗教學領域得到廣泛的應用，虛擬實驗巧妙運用多種交互手段，提高真實感，增強實驗教學效果。

現有的虛擬實驗系統大多需要定制化開發，開發效率低，成本高且需要有較高的編程能力。通用性的編輯系統的產生，為解決虛擬實驗系統開發所遇到的問題提供了解決途徑。如，Coelho H等人設計的編輯工具支持對嗅覺和觸覺模塊的可視化編輯，編輯的時候可佩戴VR頭顯，在VR環境下用手柄完成VR應用的設計。MujikaA等人設計的編輯系統應用于虛擬機械拆裝訓練，編輯系統分為編輯工具和模擬器，編輯工具通過繪制拓撲圖來可視化編輯拆裝序列，并將拆裝序列存儲XML文件中，模擬器讀取XML文件后即可開展拆裝訓練。

但是，現有的編輯工具仍存在以下的不足：(1)大多缺乏對多種通道融合的可視化編輯功能；(2)虛擬實驗對虛擬現實資源、實驗操作規范性有特殊要求，針對虛擬實驗特點而設計的編輯工具研究尚且不足；(3)只能編輯簡單的操作序列，對較復雜的操作序列編輯的能力不足。

發明內容

本發明的目的是構建基于Petri網的實驗步驟序列的參數化模型，提出一種多感知通道融合的虛擬實驗編輯方法，以解決目前存在的交互通道單一、無法進行復雜操作序列編輯等問題。該編輯方法允許嗅覺、溫感、聲音多種通道的可視化編輯和呈現；用戶可以通過虛擬實驗資源庫共享實驗資源，簡化開發過程；通過路由圖的可視化設計實現多種邏輯復雜的實驗步驟序列，實現探究式虛擬實驗的快速編輯。

提供一種多感知通道融合虛擬實驗的快速創作方法，包括以下步驟：

將虛擬實驗中的實驗步驟描述為p＝{t,f}，t是操作任務參數，表示步驟的完成條件或實驗現象，f是步驟序列式，分為父步驟式`f和子步驟式f`，表示步驟的可操作條件

對多個實驗步驟以多種邏輯序列關系進行排列，形成具有邏輯序列關系的實驗步驟序列，并基于Petri網將實驗步驟序列描述為P＝{p₁,p₂...p_i...p_n}＝{T,F}，T＝{t₁,t₂...t_i...t_n}，F＝{f₁,f₂...f_i...f_n}，n表示實驗步驟的個數，pi表示特定的實驗步驟，其索引號為i，其中，Petri網中庫所對應p的索引，庫所中的數字為p的索引號，變遷的前集對應操作任務參數t，變遷的后集對應t`，t`的使能由`f和f`的滿足情況決定，其中`f為其所屬步驟p的父步驟式，f`是輸入t`方向的有向弧連接的變遷所屬步驟的子步驟式，庫所、變遷間的有向弧由f決定，表示邏輯順序關系；

對于步驟pi，設置fi`和`fi均由步驟的索引號和邏輯運算符組成，邏輯運算符對步驟的索引號進行運算或對由步驟的索引號組成的表達式進行運算。

進一步的，定義操作動作分為需要操作和無需操作兩類；