[发明专利]一种虚拟实验教学资源的注记复杂度度量和优化配置方法

说明书

本发明属于虚拟现实技术的教学应用领域，提供一种虚拟实验教学资源的注记复杂度度量和优化配置方法，包括：(1)注记配置；(2)注记复杂度度量；(3)注记配置优化。本发明方法围绕虚拟实验教学资源中注记的视觉语义和交互效率的需求，建立了一套虚拟场景中注记的配置、复杂度度量和优化的方法，在虚拟场景中依据时空、属性维度静态、动态配置注记；采用基于特征组合和信息熵技术，获取注记复杂度的综合值；从不同角度求解注记的优化配置模型。本发明有助于虚拟实验教学资源开发人员、教师、管理者等相关用户评价、优化注记的配置和复杂度，满足高质量虚拟实验教育资源的应用需求。

技术领域

本发明属于虚拟现实技术的教学应用领域，更具体地，涉及一种虚拟实验教学资源的注记复杂度度量和优化配置方法。

背景技术

虚拟实验教学资源为大、中、小学实验教学的正常开展提供了有力保障。虚拟实验的沉浸感、交互式体验能够增强学习者对实验教学内容的认识和理解，提升实操能力、保障实验安全。注记可增强用户对虚拟场景中对象的熟悉和理解程度，然而，当前虚拟实验教学资源延续二维注记的规则，多关注基本视觉变量，忽略了视觉语义和交互效率方面的需求。鉴于虚拟实验教学资源在注记配置方面存在视线遮挡、视觉干扰，缺乏复杂度度量和优化配置模型，在实验教学中给学习者正确理解和掌握教学内容造成困扰，降低虚拟实验教学的成效。优化现有虚拟实验教学资源中注记的配置和复杂度评估，增强虚拟场景中注记的视觉感受和交互效率，将会促进虚拟实验教学资源在教育领域的广泛应用。

当前，虚拟实验教学资源在注记的配置、度量和优化方面存在如下问题：(1)虚拟实验教学资源中注记大多沿用传统二维配置思路，仅关注注记位置、大小、方向等基本视觉变量，较少考虑视觉语义和交互效率的需求；(2)随着虚拟实验教学资源的广泛应用，如何度量已有虚拟实验教学资源注记复杂度；(3)对注记优化配置的需求快速增长，缺乏通用注记优化配置模型，影响虚拟实验教学的学习体验和教学成效的提升。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种虚拟实验教学资源的注记复杂度度量和优化配置方法，为虚拟实验教学资源注记的配置、度量和优化提供一种新的方法和路径。

本发明的目的是通过以下技术措施实现的。

本发明提供一种虚拟实验教学资源的注记复杂度度量和优化配置方法，包括以下步骤：

(1)注记配置。使用瞄点、引线、注记框在待标注对象的内部或外部配置注记模型；基于立体视觉和交互性特征，从空间、时间和主题属性维度配置注记；根据与观察者的距离、视线、视场角参数，动态加载注记的LOD模型、调整视觉变量，实现连续性变化。

(2)注记复杂度度量。组合使用多种视觉变量构建语义视觉变量，描述注记语义的视觉显著性、可区分性特征，增强其视觉显著性表达；设置注记度量任务，构建注记复杂度基础度量指数；采用基于特征组合和信息熵技术，通过线性加权求得注记复杂度的综合值。

(3)注记配置优化。选取虚拟实验教学资源的注记质量评价因子，将单因子、单注记的评价函数复合成注记质量的总体评价函数，基于规则库和遗传算法建立注记质量评价模型；构建注记复杂度和注记质量优化的模型；从单视角单注记、单视角多注记、多视角多注记求取解注记配置优化的最优解。