一种基于肢体动作交互的森林经营作业模拟方法技术

一种基于肢体动作交互的森林经营作业模拟方法，属于森林经理学技术领域。包括森林经营交互场景和肢体动作模型构建两大方面，森林经营交互类型含有：U I交互、伐木、修枝及补植，虚拟森林经营工具含有：手模型、油锯模型、锄头模型及高枝剪模型，森林经营交互类型与虚拟森林经营工具组成森林经营交互场景，森林经营交互场景与肢体动作模型组成基于肢体动作交互的森林经营交作业模拟，肢体动作模型含有：伐木动作模型、修枝动作模型、补植动作模型及U I交互动作模型。本发明专利技术基于虚拟现实与可视化平台CAVE2，模拟场景具有沉浸感强，交互自然的特点，适合交互频繁，交互类型多样的森林经营可视化模拟。

【技术实现步骤摘要】
一种基于肢体动作交互的森林经营作业模拟方法
本专利技术涉及一种基于肢体动作交互的森林经营作业模拟方法，属于森林经理学

技术介绍
森林经营是精准提升森林质量的重要手段，在森林生长周期中，合理的森林经营作业对于提升林木干形和森林蓄积量有重要作用。但由于森林生长周期漫长，在现实中开展森林经营模拟较为困难，且实现培训森林经营作业存在一定的安全隐患，而应用计算机模拟森林经营作业能在一定程度上能弥补这些不足。目前常见的森林经营模拟提供给用户的交互方式较为简单，大多通过键盘、鼠标或手柄进行漫游交互，难以满足森林经营作业方法模拟的交互需求。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足,本专利技术提供一种基于肢体动作交互的森林经营作业模拟方法。一种基于肢体动作交互的森林经营作业模拟方法,含有以下步骤：利用CAVE2系统的红外追踪模块，研建应用于森林经营作业模拟的肢体动作交互模型，实现沉浸感强、交互自由的伐木、补植和修枝森林经营作业可视化模拟。本专利技术的优点是基于虚拟现实与可视化平台CAVE2，研建了基于肢体动作交互的森林经营作业模拟方法，模拟场景具有沉浸感强，交互自然的特点，适合交互频繁，交互类型多样的森林经营可视化模拟。本专利技术的基于人机交互的虚拟现实技术为森林经营作业模拟提供了新的思路，在森林经营作业模拟中不仅可以提供逼真的森林环境，而且交互方式形象、直观，使用户身临其境。其中，沉浸式虚拟现实与可视化系统CAVE2具有沉浸感强、交互自由，虚拟仿真范围广，可多人同时观察虚拟场景的特点，在森林经营模拟方面具有较大的优势。附图说明当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本专利技术以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定，如图其中：图1a森林经营工具之一示意图。图1b森林经营工具之二示意图。图1c森林经营工具之三示意图。图1d森林经营工具之四示意图。图2虚拟森林场景。图3森林经营作业模拟。图4为本专利技术的基于肢体动作交互的森林经营作业模拟方法总体技术流程图。下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。具体实施方式显然，本领域技术人员基于本专利技术的宗旨所做的许多修改和变化属于本专利技术的保护范围。本
技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本专利技术的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当称元件、组件被“连接”到另一元件、组件时，它可以直接连接到其他元件或者组件，或者也可以存在中间元件或者组件。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。本
技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。为便于对实施例的理解，下面将结合做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本专利技术的限定。实施例1：如图1a、图1b、图1c、图1d、图2、图3及图4所示，一种基于肢体动作交互的森林经营作业模拟方法,含有以下步骤：针对现有森林经营可视化模拟存在沉浸感、交互性差的问题，本专利技术利用CAVE2系统的红外追踪模块，研建应用于森林经营作业模拟的肢体动作交互模型，实现沉浸感强、交互自由的伐木、补植和修枝等森林经营作业可视化模拟。如图4所示，一种基于肢体动作交互的森林经营作业模拟方法,含有以下步骤：包括森林经营交互场景和肢体动作模型构建两大方面，森林经营交互类型含有：UI交互、伐木、修枝及补植，虚拟森林经营工具含有：手模型、油锯模型、锄头模型及高枝剪模型，森林经营交互类型与虚拟森林经营工具组成森林经营交互场景，森林经营交互场景与肢体动作模型组成基于肢体动作交互的森林经营交作业模拟，肢体动作模型含有：伐木动作模型、修枝动作模型、补植动作模型及UI交互动作模型。1.森林经营交互场景包括:(1)森林经营作业交互类型:根据森林经营作业交互需求，构建交互类型表，如表1所示。表1交互类型森林经营作业交互类型UI交互补植伐木修枝(2)虚拟森林经营工具包括：根据表1，构建森林经营作业对应的工具模型：手模型(图1a)对应三维UI信息查询，油锯模型(图1b)对应伐木作业，锄头模型(图1c)对应补植作业，高枝剪模型(图1d)对应修枝作业。2.肢体动作交互模型包括：(1)UI交互肢体动作模型包括：UI界面便于直观显示森林信息，是交互式森林经营模拟的重要组成部分，传统的二维UI界面不适用于CAVE2，因此选择三维UI界面来展示林木信息。肢体的上下左右运动与UI选择项的上下左右移动对应；肢体的旋转与UI点击对应。基于以上分析，构建映射UI操作的肢体动作模型如下。肢体动作包括：Dis表示肢体在当前帧的运动距离，UI_Dis表示肢体运动距离集合；Dir表示肢体在当前帧的运动方向，UI_Dir表示肢体运动方向的集合。UI_Dis+＝[Dis]，UI_Dir+＝[Dir]，约束条件：Orientation_Dis(UI_Dis)表示肢体动作在上下左右方向的移动距离，minDis为UI选择项移动需要的最小距离；Rotation_Angle(UI_Dir)判断肢体动作旋转的角度，minAngle为UI按钮点击需要的最小旋转角度。Orientation_Dis(UI_Dis)＞minDis，Rotation_Angle(UI_Dir)＞minAngle(2)伐木肢体动作模型包括：肢体动作包括：Dis表示肢体在当前帧的运动距离，preDis表示上一帧的距离，Log_FarDis为远离集合，Log_NearDis为靠近集合，Log_AllDis为远离与靠近的集合，Dir为肢体在当前帧的运动方向，Log_Dir为肢体运动方向集合。Log_FarDis+＝[Dis＞preDis]，Log_NearDis+＝[Dis＜preDis]，Log_AllDis+＝[Log_FarDis，Log_NearDis]，Log_Dir+＝[Dir]约束条件：Diff(Log_FarDis，Log_NearDis)表示远离集合与靠近集合数据量的差值，maxDiff为允许的数据量最大差值；Num(Log_AllDis)表示肢体动作重复的次数，minNum为需要重复的最少次数；Angl本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于肢体动作交互的森林经营作业模拟方法，其特征在于含有以下步骤：利用CAVE2系统的红外追踪模块，研建应用于森林经营作业模拟的肢体动作交互模型，实现沉浸感强、交互自由的伐木、补植和修枝森林经营作业可视化模拟。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于肢体动作交互的森林经营作业模拟方法，其特征在于含有以下步骤：利用CAVE2系统的红外追踪模块，研建应用于森林经营作业模拟的肢体动作交互模型，实现沉浸感强、交互自由的伐木、补植和修枝森林经营作业可视化模拟。


2.根据权利要求1所述的一种基于肢体动作交互的森林经营作业模拟方法，其特征在于包括森林经营交互场景和肢体动作模型构建两大方面，森林经营交互类型含有：UI交互、伐木、修枝及补植，虚拟森林经营工具含有：手模型、油锯模型、锄头模型及高枝剪模型，森林经营交互类型与虚拟森林经营工具组成森林经营交互场景，森林经营交互场景与肢体动作模型组成基于肢体动作交互的森林经营交作业模拟，肢体动作模型含有：伐木动作模型、修枝动作模型、补植动作模型及UI交互动作模型。


3.根据权利要求1所述的一种基于肢体动作交互的森林经营作业模拟方法，其特征在于肢体动作交互模型包括：
(1)UI交互肢体动作模型包括：
UI界面便于直观显示森林信息，是交互式森林经营模拟的重要组成部分，传统的二维UI界面不适用于CAVE2，因此选择三维UI界面来展示林木信息；肢体的上下左右运动与UI选择项的上下左右移动对应；肢体的旋转与UI点击对应；
基于以上分析，构建映射UI操作的肢体动作模型如下：
肢体动作包括：
Dis表示肢体在当前帧的运动距离，
UI_Dis表示肢体运动距离集合；
Dir表示肢体在当前帧的运动方向，
UI_Dir表示肢体运动方向的集合；
UI_Dis+＝[Dis]，
UI_Dir+＝[Dir]，
约束条件：Orientation_Dis(UI_Dis)表示肢体动作在上下左右方向的移动距离，minDis为UI选择项移动需要的最小距离；Rotation_Angle(UI_Dir)判断肢体动作旋转的角度，minAugle为UI按钮点击需要的最小旋转角度；
Orientation_Dis(UI_Dis)＞minDis，
Rotation_Angle(UI_Dir)＞minAngle
(2)伐木肢体动作模型包括：
肢体动作包括：Dis表示肢体在当前帧的运动距离，preDis表示上一帧的距离，Log_FarDis为远离集合，Log_NearDis为靠近集合，Log_AllDis为远离与靠近的集合，Dir为肢体在当前帧的运动方向，Log_Dir为肢体运动方向集合：
Log_FarDis+＝[Dis＞preDis]，
Log_NearDis+＝[Dis＜preDis]，
Log_AllDis+＝[Log_FarDis，Log_NearDis]，
Log_Dir+＝[Dir]
约束条件：Diff(Log_FarDis，Log_NearDis)表示远离集合与靠近集合数据量的差值，maxDiff为允许的数据量最大差值；Num(Log_AllDis)表示肢体动作重复的次数，minNum为需要重复的最少次数；Angle(Log_Dir)表示肢体动作与使用者的角度变化，maxAngle表示允许肢体动作偏离的最大角度；
Diff(Log_FarDis，Log_NearDis)＜maxDiff，
Num(LogAllDis)＞minN...

【专利技术属性】
技术研发人员：张怀清，朱念福，杨廷栋，
申请(专利权)人：中国林业科学研究院资源信息研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11