虚拟仿真教学实训平台的仿真方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及教学实训分析技术领域，具体公开虚拟仿真教学实训平台的仿真方法及系统，通过获取各学生的个人信息，对各学生进行身份比对，进而对各学生对应课程的练习视频中各帧画面进行形态分析，进而分析得出各学生对应的形态符合指数，并生成各学生的形态评价报告，在一定程度上有利于学生提高主观能动性，使得学生更好地掌握旋转技术的关键细节，提高了分析结果的参考性，同时还能为为学生技术提升提供正确可靠的依据，提高了检查结果准确性，有效的保障了分析的科学性和可靠性，有效的提高了学生学习兴趣与学习积极主动性，在一定程度上有效降低课堂教学难度，提高了课堂教学效果，保障了学生旋转分析的全面性。保障了学生旋转分析的全面性。保障了学生旋转分析的全面性。

【技术实现步骤摘要】
虚拟仿真教学实训平台的仿真方法及系统


[0001]本专利技术涉及教学实训分析
，尤其涉及虚拟仿真教学实训平台的仿真方法及系统。

技术介绍

[0002]随着教育信息化进程的不断推进，教学过程中出现了很多以技术为支撑的教育教学新形式，虚拟仿真实验便是近些年受关注度较高的教学方式，目的在于替代危险或者不易实施的实验进行教学，在实验教学中发挥巨大的影响，解决传统实验教学无法解决的诸多问题，为现代教学模式的研究提供了新思路。
[0003]在旋转技术教学过程中，由于旋转动作较难、速度过快、技术要点多以及细节很难观察到，这对教师的要求较高，一些细微错误很难通过肉眼及时发现反馈与学生，由此可见，当前技术对于旋转技术分析还存在以下几点问题：1、当前仍然是通过人工方式去评判学生的旋转形态，在一定程度上不利于学生提高主观能动性，无法掌握旋转技术的关键细节，参考性不强，无法为学生技术提升提供正确可靠的依据，而且检查结果准确性不足，存在很大的误差，无法有效的保障分析的科学性和可靠性。
[0004]2、当前技术无法有效提高学生学习兴趣与学习积极主动性，在一定程度上无法有效降低课堂教学难度，无法提高课堂教学效果，无法保障学生旋转分析的全面性，无法有效规避当前线上人工分析模式中存在的随机性强、主观性大的弊端，智能化和自动化水平不高。

技术实现思路

[0005]鉴于以上现有技术存在的问题，本专利技术提供虚拟仿真教学实训平台的仿真方法及系统，用于解决据上述技术问题。
[0006]本专利技术第一方面提供了虚拟仿真教学实训平台的仿真方法，该方法包括以下步骤：步骤一、学生动作获取：由学生准备姿势站立在拍摄空间内，通过布设的监测仪器对学生进行旋转动作获取，并通过计算机对视频进行VR动画制作，进而获取各学生的旋转视频，将其与各学生对应的个人信息同步上传至目标教学平台；步骤二、信息比对分析：从目标教学平台中获取各学生的旋转视频，结合各学生对应的个人信息，进而对各学生进行身份比对，若比对成功，则执行步骤三，反之则将学生标记为未比对学生并同步执行步骤五；步骤三、学生形态分析：根据各学生的旋转视频，进而对各学生的旋转视频进行形态分析，并综合分析得出各学生对应的形态符合指数；步骤四、学生形态评价：依据各学生对应的形态符合指数，进而得出各学生对应的形态评价等级，并生成各学生对应的形态评价报告；
步骤五、学生预警终端：获取各未比对学生对应的个人信息，并对其进行平台预警处理。
[0007]示例性地，所述步骤一中个人信息包括学号和姓名。
[0008]示例性地，所述步骤二中对各学生进行身份比对，比对过程包括以下步骤：A1、根据各学生对应的个人信息，从中提取出各学生的学号，并将各学生按照学号排列顺序进行编号，依次标记为1,2,...i,...m，根据各学生对应的学号和姓名，从学生数据库中提取出各学生对应的参考面部图像，并依据其进而构建各学生的参考面部直角坐标系，进而得出各学生参考面部图像中眼部中心点、嘴部中心点和鼻部中心点对应坐标，将其构成参考面部坐标集合，其中，表示为第i个学生的参考各面部坐标集合，i表示为各学生对应的编号，i=1，2,...m，m表示学生的总数，j表示为各面部坐标，j=j1、j2和j3，其中，j1、j2和j3分别表示为眼部中心点坐标、嘴部中心点坐标和鼻部中心点坐标；A2、根据目标教学平台中获取各学生对应课程的练习视频，进而从中提取出各学生对应的面部图像，依据各学生对应的参考面部坐标集合的分析方式同理分析得出面部坐标集合，其中，表示为第i个学生的各面部坐标；A3、通过计算得出各学生对应的面部符合系数，并将各学生对应的面部符合系数与预定义的参考面部符合系数进行比对，若某学生对应的面部符合系数大于或等于参考面部符合系数，则判定该学生身份比对成功，反之则判定该学生身份未比对成功。
[0009]示例性地，所述步骤三学生形态分析中包括体态分析和动作分析。
[0010]示例性地，所述体态分析用于对各学生的旋转视频进行形态分析，分析过程包括以下步骤：B1、将各学生的旋转视频分割为各帧旋转画面，将各学生的旋转视频对应各帧旋转画面聚焦在脊柱部位，进而得出各学生的旋转视频对应各帧旋转画面的脊柱弯曲角度，并将其记为，k表示为各帧旋转画面对应的编号，k=1,2,... u，u表示旋转画面的总帧数；B2、根据各学生的旋转视频对应各帧旋转画面，将各学生的旋转视频对应各帧旋转画面导入人体模型图中，进而得出各学生的旋转视频对应各帧旋转画面的膝关节中心点位置、脚踝中心点位置和头部中心点位置，并将各学生的旋转视频对应各帧旋转画面导入人体坐标系中，以各学生的旋转视频对应各帧旋转画面的膝关节中心点位置为原点，以连接各学生的旋转视频对应各帧旋转画面的膝关节中心点位置和脚踝中心点位置的线条为一边，再以连接各学生的旋转视频对应各帧旋转画面的膝关节中心点位置和头部中心点位置的线条为另一边，由此得出各学生的旋转视频对应各帧旋转画面的重心偏转角度，并将其记为；B3、根据各学生的旋转视频对应各帧旋转画面，根据人体模型图进而得出各学生
的旋转视频对应各帧旋转画面中的肘关节、肩关节和腕关节，依据各学生的旋转视频对应各帧旋转画面的中心偏转角度的分析方式同理获取各学生的旋转视频对应各帧旋转画面中各手臂弯曲角度，并利用均值计算公式得出各学生的旋转视频对应各帧旋转画面中平均手臂弯曲角度，并将其记为；B4、依据分析公式：，分析得出各学生对应旋转视频中各帧旋转画面的体态标准评估系数，其中，、分别表示为预定义的许可脊柱弯曲角度差、许可手臂弯曲角度差，、和分别表示为旋转数据库存储的标准脊柱弯曲角度、标准重心偏转角度和标准手臂弯曲角度，e表示为自然常数，、和分别表示为设定的脊柱弯曲角度、重心偏转角度和手臂弯曲角度对应的权重因子，且，且。
[0011]示例性地，所述动作分析用于对各学生的旋转视频进行形态分析，分析过程包括以下步骤：C1、获取各学生的旋转视频对应各帧旋转画面，将各学生的旋转视频对应各帧旋转画面按照预设顺序进行排序，进而得出各学生的旋转视频对应各单位旋转动作中的各旋转画面，将各学生的旋转视频对应各单位旋转动作中的各旋转画面导入VR虚拟模型中，即可得出各学生的旋转视频对应各单位旋转动作中各关节位移角速度，并将其构建成各关节位移角速度集合，其中，d表示为各单位旋转动作对应的编号，d=1,2,... f，表示为关节位移角速度，、、、、、和，、、、、、和分别表示为肩关节、肘关节、腕关节、髋关节、膝关节、踝关节和趾关节，表示为第i个学生的旋转视频对应第d个单位旋转动作中第个关节位移角速度；C2、通过计算公式，计算得出各学生旋转视频对应各单位旋转动作的位移角速度评估系数，其中，表示为关节总编号，和分别表示为旋转数据库存储的单位旋转动作中第g个关节对应的标准位移角速度和
位移角速度许可差值。
[0012]示例性地，所述步骤三中分析得出各学生对应的形态符合指数，分析过程如下：D1、根据各学生的旋转视频，进而获取各学生对应的旋转数量和旋转时间，将其分别标记为和；D2、通过计算本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.虚拟仿真教学实训平台的仿真方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、学生动作获取：由学生准备姿势站立在拍摄空间内，通过布设的监测仪器对学生进行旋转动作获取，并通过计算机对视频进行VR动画制作，进而获取各学生的旋转视频，将其与各学生对应的个人信息同步上传至目标教学平台；步骤二、信息比对分析：从目标教学平台中获取各学生的旋转视频，结合各学生对应的个人信息，进而对各学生进行身份比对，若比对成功，则执行步骤三，反之则将学生标记为未比对学生并同步执行步骤五；步骤三、学生形态分析：根据各学生的旋转视频，进而对各学生的旋转视频进行形态分析，并综合分析得出各学生对应的形态符合指数；步骤四、学生形态评价：依据各学生对应的形态符合指数，进而得出各学生对应的形态评价等级，并生成各学生对应的形态评价报告；步骤五、学生预警终端：获取各未比对学生对应的个人信息，并对其进行平台预警处理。2.根据权利要求1所述的虚拟仿真教学实训平台的仿真方法，其特征在于，所述步骤一中个人信息包括学号和姓名。3.根据权利要求1所述的虚拟仿真教学实训平台的仿真方法，其特征在于，所述步骤二中对各学生进行身份比对，比对过程包括以下步骤：A1、根据各学生对应的个人信息，从中提取出各学生的学号，并将各学生按照学号排列顺序进行编号，依次标记为1,2,...i,...m，根据各学生对应的学号和姓名，从学生数据库中提取出各学生对应的参考面部图像，并依据其进而构建各学生的参考面部直角坐标系，进而得出各学生参考面部图像中眼部中心点、嘴部中心点和鼻部中心点对应坐标，将其构成参考面部坐标集合，其中，表示为第i个学生的参考各面部坐标集合，i表示为各学生对应的编号，i=1,2,... m，m表示学生的总数，j表示为各面部坐标，j=j1、j2和j3，其中，j1、j2和j3分别表示为眼部中心点坐标、嘴部中心点坐标和鼻部中心点坐标；A2、根据目标教学平台中获取各学生对应课程的练习视频，进而从中提取出各学生对应的面部图像，依据各学生对应的参考面部坐标集合的分析方式同理分析得出面部坐标集合，其中，表示为第i个学生的各面部坐标；A3、通过计算得出各学生对应的面部符合系数，并将各学生对应的面部符合系数与预定义的参考面部符合系数进行比对，若某学生对应的面部符合系数大于或等于参考面部符合系数，则判定该学生身份比对成功，反之则判定该学生身份未比对成功。4.根据权利要求1所述的虚拟仿真教学实训平台的仿真方法，其特征在于，所述步骤三学生形态分析中包括体态分析和动作分析。5.根据权利要求4所述的虚拟仿真教学实训平台的仿真方法，其特征在于，所述体态分析用于对各学生的旋转视频进行形态分析，分析过程包括以下步骤：B1、将各学生的旋转视频分割为各帧旋转画面，将各学生的旋转视频对应各帧旋转画
面聚焦在脊柱部位，进而得出各学生的旋转视频对应各帧旋转画面的脊柱弯曲角度，并将其记为，k表示为各帧旋转画面对应的编号，k=1,2,...u，u表示旋转画面的总帧数；B2、根据各学生的旋转视频对应各帧旋转画面，将各学生的旋转视频对应各帧旋转画面导入人体模型图中，进而得出各学生的旋转视频对应各帧旋转画面的膝关节中心点位置、脚踝中心点位置和头部中心点位置，并将各学生的旋转视频对应各帧旋转画面导入人体坐标系中，以各学生的旋转视频对应各帧旋转画面的膝关节中心点位置为原点，以连接各学生的旋转视频对应各帧旋转画面的膝关节中心点位置和脚踝中心点位置的线条为一边，再以连接各学生的旋转视频对应各帧旋转画面的膝关节中心点位置和头部中心点位置的线条为另一边，由此得出各学生的旋转视频对应各帧旋转画面的重心偏转角度，并将其记为；B3、根据各学生的旋转视频对应各帧旋转画面，根据人体模型图进而得出各学生的旋转视频对应各帧旋转画面中的肘关节、肩关节和腕关节，依据各学生的旋转视频对应各帧旋转画面的中心偏转角度的分析方式同理获取各学生的旋转视频对应各帧旋转画面中各手臂弯曲角度，并利用均值计算公式得出各学生的旋转视频对应各帧旋转画面中平均手臂弯曲...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖洋洋，苏横军，艾龙龙，
申请(专利权)人：南昌菱形信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：