[发明专利]一种基于虚拟现实技术的化学实验评价系统及其方法

权利要求书

1.一种基于虚拟现实技术的化学实验评价系统，

包括实验教学大纲文本分析服务器(10)、虚拟现实分析服务器(20)、行为智能分析服务器(30)和实验数据分析服务器(40)；

其连接关系是：

实验教学大纲文本分析服务器(10)、虚拟现实分析服务器(20)和行为智能分析服务器(30)分别与实验数据分析服务器(40)连接；

其特征在于：

化学实验评价方法，包括下列步骤：

①分别进行实验教学大纲文本分析、虚拟现实分析和行为智能分析，分3路进行：

第1路：实验教学大纲文本分析(210)

A、输入实验教学大纲文本数据(211)；

B、提取实验步骤及实验要求文本数据(212)

采用文本语义提取和分析方法，提取实验步骤及实验要求内容文本数据；

C、生成实验步骤和实验要求文本数据(213)；

第2路：虚拟现实分析(220)

a、虚拟现实设备(221)

接入虚拟现实设备进行化学实验；

b、虚拟实验数据提取(222)

通过虚拟现实设备对学生化学实验过程数据进行提取；

c、生成虚拟实验文本数据(223)；

第3路：行为智能分析(230)

ⅰ、视频采集设备(231)

通过实验室内每个实验工作台上方摄像头收集视频数据；

ⅱ、学生实验操作行为智能识别(232)

应用行为智能识别算法对视频中学生实验操作行为进行提取和识别；

ⅲ、生成实验操作行为识别文本数据(233)；

②实验数据分析(240)

I、第1、2、3路归总：实验文本数据分析和计算实验分值(241)

应用数据分析技术将虚拟实验文本数据信息和实验操作行为识别文本数据信息进行合并，将合并后的文本数据信息与实验步骤和实验要求文本数据信息语义进行匹配、对比和分析，求出相似和重复的文本数据，生成分析文本数据，将分析文本数据占实验步骤和实验要求文本数据百分比×100作为化学实验分值；

II、输出实验分值(242)；

所述的第1路实验教学大纲文本分析的流程如下：

a、输入实验教学大纲文本数据(211)；

b、搜索匹配实验步骤、实验要求关键词(302)

应用字符串查找匹配算法，查找实验步骤和实验要求词汇，定位词汇在实验教学大纲文本中的位置；

c、TextRank算法提取实验步骤和实验要求内容文本(303)；

d、生成实验步骤和实验要求文本数据(304)；

所述的第2路虚拟现实分析包括建立虚拟场景模型、建立智能问答模型和虚拟现实实验分析：

1)建立虚拟场景模型的流程如下：

a、收集化学实验场景素材(401)；

b、CAD设计实验场景平面图(402)；

c、3DMAX设计实验场景三维模型(403)；

d、建立虚拟实验场景三维模型(404)；

2)建立智能问答模型的流程如下：

a、输入化学基础知识及化学实验知识(501)；

b、建立知识实体关系(502)

通过构建三元组方式建立知识图谱实体关系；

所述的三元组包括实体、关系和实体；

c、知识图谱存储(503)

应用neo4j图形数据库对知识图谱进行存储和展示；

d、建立智能问答模型(504)；

3)虚拟现实实验分析的流程如下：

a、虚拟现实设备(221)

虚拟现实平台接入虚拟现实设备；

b、虚拟现实平台模块融合(602)

将虚拟场景模型、智能问答模型移植到虚拟现实平台中，将虚拟场景模型、智能问答模型与虚拟现实平台及信息交互单元融合；

虚拟实验数据提取(222)；

d、生成虚拟实验文本数据(223)；

所述的第3路行为智能分析包括建立标准实验操作样本模型和实验操作行为识别；

1)建立标准实验操作样本模型的流程如下：

a、输入标准实验操作视频(701)；

b、IDT特征提取(702)

采用IDT特征提取算法，提取视频中实验操作的标准动作特征；

c、SVM分类器(703)

应用SVM分类器对实验操作的标准动作特征样本进行训练；

d、建立实验操作行为样本模型(704)；

2)实验操作行为识别的流程如下：

a、输入实验视频数据(801)；

b、IDT特征提取(802)

采用IDT特征提取算法，对视频中实验操作行为进行特征提取；

c、SVM分类器识别(803)

应用SVM分类器对视频中实验操作行为进行分类识别；

d、生成实验操作行为识别文本数据(233)；

所述的实验数据分析的流程如下：

a、输入实验步骤和实验要求、虚拟实验、实验操作行为识别文本数据(901)；

b、LDA算法对比分析文本数据(902)

虚拟实验文本数据和实验操作行为识别文本数据进行合并，将合并后的文本数据与实验步骤和实验要求文本数据采用LDA模型算法语义进行匹配、对比和分析,求出相似和重复的文本数据，生成分析文本数据；

c、计算实验分值(903)

将分析文本数据占实验步骤和实验要求文本数据百分比×100作为化学实验分值；

d、输出实验分值(242)。