[發(fā)明專利]一種基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的沉浸式電力仿真系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211435692.3
• 申請(qǐng)日: 2022-11-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115686221A
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-02-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邵潔;范曉舟;張文琦
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 海南省電力學(xué)校（海南省電力技工學(xué)校）;華北電力大學(xué)（保定）
• 主分類號(hào): G06F3/01
• 分類號(hào): G06F3/01;G06F3/04815;G06F9/455;G06F18/22;G06F18/2325;G06T19/00;G06T15/00;G06T15/04;G09B9/00;G06Q50/06;G06Q50/20
• 代理公司: 北京和聯(lián)順知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11621
• 代理人: 喬尚輝

1.一種基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的沉浸式電力仿真系統(tǒng)，包括支撐層、技術(shù)層、應(yīng)用層和用戶層，所述支撐層包含實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的硬件設(shè)備，其特征在于，技術(shù)層包含虛擬場(chǎng)景以及業(yè)務(wù)邏輯系統(tǒng)，且業(yè)務(wù)邏輯系統(tǒng)包括解釋器模式和觀察者模式，用于實(shí)時(shí)反應(yīng)系統(tǒng)中因變量擾動(dòng)而引起的響應(yīng)，并將特征矢量模式識(shí)別算法引入Vive定位系統(tǒng)，對(duì)用戶特定手勢(shì)動(dòng)作的追蹤識(shí)別，并進(jìn)行仿真操作。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的沉浸式電力仿真系統(tǒng)，其特征在于，對(duì)用戶特定手勢(shì)動(dòng)作的追蹤識(shí)別的方法具體包括：

定義交互需要的特定手勢(shì)，將設(shè)定的手勢(shì)動(dòng)作從開(kāi)始到結(jié)束的軌跡作為標(biāo)準(zhǔn)模板，表示為S＝{S₁,S₂,…,S_m,…S_M}；

其中，m代表手勢(shì)模板的采樣點(diǎn)標(biāo)號(hào)，m＝1時(shí)表示采樣開(kāi)始，m＝M時(shí)表示采樣結(jié)束，M即表示標(biāo)準(zhǔn)手勢(shì)軌跡中包含的采樣點(diǎn)總數(shù)，為提高識(shí)別模式精度，系統(tǒng)將采樣間隔設(shè)為每秒采集50次；

當(dāng)用戶做出手勢(shì)動(dòng)作時(shí)，Vive定位器讀取手勢(shì)軌跡并轉(zhuǎn)化為測(cè)試數(shù)據(jù)T＝{T₁,T₂,…,T_n,…T_N}；

其中，n代表測(cè)試手勢(shì)采樣點(diǎn)序號(hào)，n＝1代表用戶開(kāi)始做出手勢(shì)動(dòng)作，n＝N表示用戶完成動(dòng)作，N即代表測(cè)試手勢(shì)軌跡中包含的全部采樣點(diǎn)；

選取對(duì)應(yīng)采樣點(diǎn)之間的歐氏距離D和矢量夾角θ作為特征參量，衡量測(cè)試手勢(shì)和模板手勢(shì)之間的貼近度；

假設(shè)m和n分別為S和T中的對(duì)應(yīng)采樣點(diǎn)，其中m點(diǎn)的空間矢量坐標(biāo)為m＝(m_x,m_y,m_z)，n點(diǎn)的空間矢量坐標(biāo)為n＝(n_x,n_y,n_z)，則歐式距離和矢量夾角的計(jì)算式分別為：

比較對(duì)應(yīng)軌跡點(diǎn)間特征參量的貼近度，貼近度越小則軌跡相似度越高；

選擇出與用戶動(dòng)作匹配度最高的模板手勢(shì)，驅(qū)動(dòng)虛擬系統(tǒng)中的虛擬人做出相應(yīng)動(dòng)作，完成人機(jī)交互。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的沉浸式電力仿真系統(tǒng)，其特征在于，還包括構(gòu)建手勢(shì)數(shù)據(jù)庫(kù)和深度學(xué)習(xí)策略，通過(guò)對(duì)前期輸入的手勢(shì)樣本進(jìn)行訓(xùn)練和聚類分析，構(gòu)建特征動(dòng)作聚類中心庫(kù)和手勢(shì)動(dòng)作編碼庫(kù)；

離線處理時(shí)，采集大量用戶手勢(shì)樣本，在對(duì)原始數(shù)據(jù)預(yù)處理后進(jìn)行特征點(diǎn)采集，得到手勢(shì)軌跡的特征序列信息點(diǎn)；

隨后，對(duì)于特征序列信息點(diǎn)進(jìn)行聚類分析，將聚類中心點(diǎn)與特征動(dòng)作序列含義保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中；

在線識(shí)別時(shí)，采用與離線處理相同的方法對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并采集軌跡特征點(diǎn)，然后利用特征動(dòng)作聚類中心庫(kù)對(duì)測(cè)試手勢(shì)特征序列進(jìn)行模式識(shí)別；

最后，計(jì)算兩個(gè)對(duì)應(yīng)序列特征點(diǎn)之間的特征參數(shù)，比較測(cè)試手勢(shì)的特征動(dòng)作序列與手勢(shì)特征動(dòng)作編碼庫(kù)中手勢(shì)模板的貼近度，判定后輸出識(shí)別結(jié)果。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的沉浸式電力仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述技術(shù)層虛擬場(chǎng)景的仿真環(huán)境建立方法包括：

利用3ds Max軟件對(duì)培訓(xùn)系統(tǒng)中的各類電氣設(shè)備、臺(tái)區(qū)線路、桿塔和臺(tái)區(qū)沿線的環(huán)境布景進(jìn)行模型搭建；

隨后根據(jù)不同培訓(xùn)項(xiàng)目的操作流程和注意事項(xiàng)撰寫項(xiàng)目腳本；

利用XML語(yǔ)言對(duì)腳本進(jìn)行全流程描述；

通過(guò)Unity3D開(kāi)發(fā)引擎導(dǎo)入所搭建的對(duì)象模型和語(yǔ)言程序，根據(jù)實(shí)際比例與位置關(guān)系進(jìn)行場(chǎng)景搭建；

通過(guò)培訓(xùn)內(nèi)容腳本開(kāi)發(fā)人機(jī)交互；

通過(guò)改進(jìn)的瑞利散射大氣模型引入到仿真系統(tǒng)中，模擬渲染虛擬環(huán)境大氣散射現(xiàn)象，形成虛擬場(chǎng)景。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的沉浸式電力仿真系統(tǒng)，其特征在于，還包括應(yīng)用LOD技術(shù)來(lái)處理不同的虛擬場(chǎng)景，為同一場(chǎng)景構(gòu)建具有不同細(xì)節(jié)層次的LOD模型；

并根據(jù)模型中的三角形數(shù)量將它們分類為M(M1,M2,...,Mn)；

將用戶視點(diǎn)到目標(biāo)物體的距離定義為視覺(jué)閾值，通過(guò)閾值將觀看距離劃分為不同的視覺(jué)段D(D1,D2,…,D3)；

系統(tǒng)根據(jù)視覺(jué)片段進(jìn)行模型切換。