[发明专利]基于虚拟现实和体感技术的火灾逃生训练系统

权利要求书

1.一种基于虚拟现实和体感技术的火灾逃生训练系统，包括主控器、输入设备、输出设备和训练模块，其中输入设备包括键盘、鼠标和体感设备；输出设备包括虚拟现实显示器、耳机和显示屏；训练模块包括模型数据库、训练信息库、触发器和动作分类器；其特征在于：

所述主控器用于接收输入设备输入的信息，并将信息保存在训练模块中，控制训练模块的进程以及通过输出设备输出信息；

所述键盘和鼠标用于人工输入训练信息，所述体感设备用于采集人体运动信息；

所述虚拟现实显示器用于显示虚拟现实场景的画面，所述耳机用于播放声音；

所述模型数据库用于存储系统需要的虚拟现实中的场景、物品、人物、轨迹、动画、动作、声音、奖励动画；所述训练信息库用于记录场景标识、难度、训练方式、奖励效果标识和训练记录；所述触发器用于检测虚拟现实场景中人物和物品间的碰撞、触碰，或人物是否到达指定位置范围内，每个触发器都有具体的功用，包括毛巾、水杯、饮水机放置的位置有触发器，当体验者对应的主角行走到这些东西附近，触发器反馈信号给主控器，然后主控器才会利用动作分类器检测是否做出相应动作，包括走到毛巾附近是否做出拿毛巾动作，教学楼、家庭和超市外的触发器则用于检测是否成功逃离火灾现场；所述动作分类器用于提前对不同种类的动作进行了学习和记录，并在训练过程中实时根据体感设备采集的人体动作的特征进行分类；

所述训练系统在开发阶段通过体感设备对人体的动作进行采集，获得骨骼数据，即将人体抽象成由几十个骨骼点组成的“火柴人”，并为训练过程中需要用到的动作按类别进行人工标识，这些动作包括：行走、拿起毛巾、使用水杯弄湿毛巾、使用饮水机弄湿毛巾和用湿毛巾捂住口鼻，每一种标识的动作都包含多个样本，样本由多人进行采集，每人每个动作采集多次，然后通过机器学习的算法对已经具备标识的样本的特征进行学习，样本的特征包括人体骨骼与骨骼之间形成的角度、骨骼点的速度、加速度，学习的过程由机器学习算法自动进行，并最终生成一个动作分类器；

所述训练信息库包括场景标识、难度、训练方式、奖励效果标识和训练记录，其中场景标识包括学校、家庭、超市；难度信息包括简单、中等、困难；训练方式包括教学训练、整体训练、分布训练；奖励效果标识包括多种奖励类型；训练记录包括受训者的受训情况；

在学校场景下的教学训练方式下，主控器从模型数据库中载入相应的训练模型，并控制输出设备自动开始播放教学动画，首先耳机播放火灾报警器的声音，火灾报警器周围显示箭头，并在屏幕前方显示字幕，耳机播放相应的提示语音，然后画面突出显示燃烧的火焰，火焰周围显示箭头，屏幕前方的字幕和语音给出相应的提示，之后播放虚拟人物拿毛巾的动画，字幕和语音给出动作提示，接着依次播放主角使用水杯弄湿毛巾和使用饮水机弄湿毛巾的动画，字幕和语音给出相应的提示，然后场景切换到教室外的走廊上，安全出口周围显示箭头，镜头自动向安全出口移动，字幕和语音为给出相应的动作提示，最后显示画面自动从楼梯向下移动到教学楼外，字幕和语音给出相应的动作提示，教学部分结束后，主控器更新训练记录，然后退出。

2.根据权利要求1所述的火灾逃生训练系统，其特征在于：训练前主控器判断是否有训练任务由输入设备输入，如果通过键盘和鼠标人工输入了训练信息，则主控器将这些信息记录到训练信息库中，并安排相应的训练，如果没有人工输入训练信息，则从训练信息库中调取受训者之前的练习记录，并根据该记录自动安排当前的训练。

3.根据权利要求1所述的火灾逃生训练系统，其特征在于：在训练过程中，通过主控器通过接收体感设备采集的人体动作的骨骼数据，使用动作分类器对动作进行标识，并根据动作的标识判断体验者当前进行哪一种动作，然后调用数据库中的动作模型，控制场景中的主角做出相应动作，该动作与受训者做出的动作为同一种类的动作，但不一定完全一致，动作分类器能够识别的动作类别受限于样本的类别，样本类别以外的动作，分类器一律不识别。