基于unity3D和手部运动捕捉的VR化学实验室实施方法与系统

基于unity3d和手部运动捕捉的vr化学实验室实施方法与系统
技术领域
1.本发明涉及计算机技术领域，尤其涉及一种基于unity3d和手部运动捕捉的vr化学实验室实施方法与系统。


背景技术：

2.实际上，教育资源分布不均，而教育竞争却处处存在。有的学校没有相关的器材来提供相应的硬件支持来做实验。大量高中同学反应参加各大学科竞赛时由于缺乏实验的训练，导致没有达到预期的理想目标。同时，实验纳入了中高考的考试范围，但是在实际教学中很少让学生亲自动手操作，导致学科思维没法渗透到每个细节。其根本原因是经费有限。为了降低成本，本发明提出基于unity3d和手部运动捕捉的vr化学实验室实施方法与系统。
3.化学实验对于初高中同学掌握化学基础知识、培养化学实验基本能力有着至关重要的作用。然而，受到场地、仪器、安全等因素的影响，随时随地的开展化学实验是难以实现的。本发明立足实现一个基于虚拟现实技术的化学实验环境，即在虚拟现实（virtual reality，vr）设备上全真模拟出现实中的环境，营造一个虚拟空间来给用户提供高度仿真的实验体验，以便用户学习实验课程。通过感知用户手部动作，并形成视觉反馈，从而实现与真实实验高度匹配的临场体验。
4.因此，现有技术还有待于改进和发展。


技术实现要素：

5.鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于unity3d和手部运动捕捉的vr化学实验室实施方法与系统，旨在解决现有化学实验成本较高导致用户缺少实验训练无法对化学知识深入理解的问题。
6.为了解决上述技术问题，本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案如下：一种基于unity3d和手部运动捕捉的vr化学实验室实施方法，其中，包括：通过建模软件构建vr实验场景中的模组和化学实验室模型；通过unity3d引擎构建所述vr实验场景中实验所需的虚拟环境；识别用户的手部初始位置，输入用户手部的初始位置坐标与vr实验场景中的手部模型匹配，将手部动作实时映射到所述vr实验场景中的手部模型；根据用户的操作弹出相应的文字和语音提示，指导用户操作。
7.所述的基于unity3d和手部运动捕捉的vr化学实验室实施方法，其中，所述vr实验场景中的模组包括物体三维的位置数据信息和材质信息。
8.所述的基于unity3d和手部运动捕捉的vr化学实验室实施方法，其中，所述vr实验场景中的化学实验室模型包括生活区和实验区，其中，所述生活区包括用户的工位以及文档柜，所述实验区包括试验台、加热器以及实验仪器。
9.所述的基于unity3d和手部运动捕捉的vr化学实验室实施方法，其中，所述通过
unity3d引擎构建所述vr实验场景中实验所需的虚拟环境的步骤包括：通过unity3d引擎提供物理计算系统，在所述物理计算系统中定义实验仪器的属性，所述实验仪器的属性包括质量、体积、材质、密度、表面粗糙度以及弹性中的一种或多种；利用unity3d的碰撞体功能，将碰撞检测模块附着在实验仪器和试剂上，在两个或多个试剂的位置参数发生部分重叠时，根据实验的不同现象以及不同化学试剂的不同化学物理性质，在化学试剂上赋予不同的触发脚本，演绎自主设计的动画以及特效效果。
10.所述的基于unity3d和手部运动捕捉的vr化学实验室实施方法，其中，所述识别用户的手部初始位置，输入用户手部的初始位置坐标与vr实验场景中的手部模型匹配，将手部动作实时映射到所述vr实验场景中的手部模型的步骤包括：检测到用户的手部放于设备之上悬空，待设备初始化成功后识别用户的手部初始位置；输入用户手部的初始位置坐标与vr实验场景中的手部模型匹配；建立物理空间和信息空间映射关系，将手部动作实时映射到所述vr实验场景中的手部模型。
11.所述的基于unity3d和手部运动捕捉的vr化学实验室实施方法，其中，所述根据用户的操作弹出相应的文字和语音提示，指导用户操作的步骤包括：将正确的操作序列导出为拓扑操作排序，根据用户的操作弹出相应的文字和语音提示，指导用户操作；若用户的实验操作符合规范并且符合正确的操作顺序，则不会报错；若用户的实验操作顺序错误，或不符合规范，则触发报错系统，弹出语音和文字的提醒操作。
12.所述的基于unity3d和手部运动捕捉的vr化学实验室实施方法，其中，还包括：检测用户登录的账号以及选择的模式，所述模式包括教师模式和学生模式。
13.所述的基于unity3d和手部运动捕捉的vr化学实验室实施方法，其中，当检测到用户选择教师模式时，赋予用户创建房间并分享当前画面的权限；当检测到用户选择学生模式时，赋予用户搜索权限，使用户通过房间号搜索找到目标房间观看教学。
14.所述的基于unity3d和手部运动捕捉的vr化学实验室实施方法，其中，选择教师模式的用户与选择学生模式的用户通过视频、音频以及聊天框进行交流。
15.一种基于unity3d和手部运动捕捉的vr化学实验室系统，其中，包括：vr场景构建模块，用于通过建模软件构建vr实验场景中的模组和化学实验室模型；硬件交互模块，用于通过unity3d引擎构建所述vr实验场景中实验所需的虚拟环境；手部识别模块，用于识别用户的手部初始位置，输入用户手部的初始位置坐标与vr实验场景中的手部模型匹配，将手部动作实时映射到所述vr实验场景中的手部模型；文字和语音提示模块，用于根据用户的操作弹出相应的文字和语音提示，指导用
户操作。
16.有益效果：本发明公开了一种基于unity3d和手部运动捕捉的vr化学实验室实施方法与系统，方法包括：通过建模软件构建vr实验场景中的模组和化学实验室模型；通过unity3d引擎构建所述vr实验场景中实验所需的虚拟环境；识别用户的手部初始位置，输入用户手部的初始位置坐标与vr实验场景中的手部模型匹配，将手部动作实时映射到所述vr实验场景中的手部模型；根据用户的操作弹出相应的文字和语音提示，指导实验者操作。本发明通过使用vr设备、unity3d引擎构建了虚拟化学实验室，将学生置入原有课堂无法实现的、更加贴近教学内容的场景中，加深学生对特定情境和特殊内容的真实感知，促进学生对知识的深入理解，操作者可以在虚拟化学实验室里通过硬件交互的手段来对实验器材进行操作，进行反复的训练，逐步提高操作熟练度，从而提高训练效果，加深对实验的理解，同时减少成本，提高安全性。
附图说明
17.图1为本发明实施例提供的基于unity3d和手部运动捕捉的vr化学实验室实施方法的具体实施方式的流程图。
18.图2为本发明实施例提供的基于unity3d和手部运动捕捉的vr化学实验室系统的功能模块示意图。
19.图3为本发明优选实施例1的步骤流程图。
20.图4为本发明优选实施例2的步骤流程图。
21.图5为本发明优选实施例3的步骤流程图。
具体实施方式
22.为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
23.为了解决现有技术中的问题，如图1所示，本实施例提供一种基于unity3d和手部运动捕捉的vr化学实验室实施方法，其包括以下步骤：s100、通过建模软件构建vr实验场景中的模组和化学实验室模型；s200、通过unity3d引擎构建所述vr实验场景中实验所需的虚拟环境；s300、识别用户的手部初始位置，输入用户手部的初始位置坐标与vr实验场景中的手部模型匹配，将手部动作实时映射到所述vr实验场景中的手部模型；s400、根据用户的操作弹出相应的文字和语音提示，指导用户操作。
24.本发明通过使用vr设备、unity3d引擎构建了虚拟化学实验室，将学生置入原有课堂无法实现的、更加贴近教学内容的场景中，学生可以亲自动手操作实验仪器，加深学生对特定情境和特殊内容的真实感知，促进学生对知识的深入理解，操作者可以在虚拟化学实验室里通过硬件交互的手段来对实验器材进行操作，进行反复的训练，逐步提高操作熟练度，从而提高训练效果，加深对实验的理解，同时减少成本，提高安全性。
25.在一些实施方式中，所述vr实验场景中的模组包括物体三维的位置数据信息和材质信息。
26.vr实验场景里的模组是通过建模软件blender的设计后输出的，通过实际的考察以及对实验室的构造深入了解后，经调研并结合已有实验室设计图纸，自主设计并建模出一个完美的虚拟实验室模型，根据实际的大小1:1进行还原的，使操作者有身临其境的感觉。
27.在一些实施方式中，所述vr实验场景中的化学实验室模型包括生活区和实验区，其中，所述生活区包括但不限于用户的工位以及文档柜，所述实验区包括但不限于试验台、加热器以及实验仪器。
28.具体地，对所述vr实验场景中的化学实验室模型进行规划，划分为生活区和实验区，生活区可以设置用户的工位便于用户进行展示和讲解，还可以设置文档柜，使用户能够从中获取一些资料或是存储实验记录；在实验区里面则可以便于用户进行实验操作，在实验区设置有实验台、加热器以及各种需要使用的实验仪器，比如酒精灯、烧杯、试管、烧瓶、玻璃皿、玻璃棒、广口瓶、铁架台、火柴等，这些实验仪器也是自主调研设计并通过建模软件blender建模而成。
29.在本实施例中，所述通过unity3d引擎构建所述vr实验场景中实验所需的虚拟环境的步骤包括：s201、通过unity3d引擎提供物理计算系统，在所述物理计算系统中定义实验仪器的属性，所述实验仪器的属性包括质量、体积、材质、密度、表面粗糙度以及弹性中的一种或多种；s202、利用unity3d的碰撞体功能，将碰撞检测模块附着在实验仪器和试剂上，在两个或多个试剂的位置参数发生部分重叠时，根据实验的不同现象以及不同化学试剂的不同化学物理性质，在化学试剂上赋予不同的触发脚本，演绎自主设计的动画以及特效效果。
30.具体地，模型组可以在unity3d物理引擎下使用从而可以通过unity3d引擎构建实验所需的虚拟环境，利用unity3d引擎提供一个真实可靠的物理计算系统，它可以将物件附上自然界所具备的属性，在这个物理计算系统里可以定义实验仪器真实的质量、体积、材质、密度、表面粗糙程度、弹性（刚体），为接下来的化学试剂的碰撞反应打下了基础。
31.然后利用unity3d中特有的碰撞体功能，将碰撞检测模块实体附着在实验仪器和试剂上，这样操作后当两个试剂的位置参数发生部分重叠后就会触发动画以及特效，全方面地仿真了真实的化学实验，通过利用unity3d引擎里独特而具有特色的动画以及粒子系统（粒子指的是渲染特效的最小单位元），根据每个实验的不同现象以及不同化学试剂的不同化学物理性质，会在化学试剂上赋予不同的触发脚本（unity3d引擎要求的脚本语言为c#），演绎自主设计的动画以及特效效果，完美再现实验的效果，使用户能够观察到相应的实验现象包括视觉现象、听觉现象、嗅觉现象（这些现象可以以文字的形式呈现给用户）。
32.在本实施例中，所述识别用户的手部初始位置，输入用户手部的初始位置坐标与vr实验场景中的手部模型匹配，将手部动作实时映射到所述vr实验场景中的手部模型的步骤包括：s301、检测到用户的手部放于设备之上悬空，待设备初始化成功后识别用户的手部初始位置；s302、输入用户手部的初始位置坐标与vr实验场景中的手部模型匹配；s303、建立物理空间和信息空间映射关系，将手部动作实时映射到所述vr实验场
景中的手部模型。
33.本发明采用手势识别捕捉硬件作为输入设备，通过识别用户的手部动作来得知用户的手势，具体为检测到用户的手部放于设备之上悬空，设备开始初始化，待设备初始化成功后识别用户的手部初始位置，手势识别捕捉硬件将手的初始位置坐标输入到软件中通过电脑上的手部模型进而对软件中的模型进行物理计算，实现交互使现实中的手与vr实验场景中的手部模型匹配，然后借助对传感器工作区域的远近场划分，可以建立合理的物理空间和信息空间映射关系，将手部动作实时映射到所述vr实验场景中的手部模型，通过带动手部模型来对实验室里的物体进行操作。
34.在本实施例中，所述根据用户的操作弹出相应的文字和语音提示，指导用户操作的步骤包括：s401、将正确的操作序列导出为拓扑操作排序，根据用户的操作弹出相应的文字和语音提示，指导用户操作；s402、若用户的实验操作符合规范并且符合正确的操作顺序，则不会报错；s403、若用户的实验操作顺序错误，或不符合规范，则触发报错系统，弹出语音和文字的提醒操作。
35.具体地，在最初开发时，开发者已经将正确的操作序列导出为拓扑操作排序，根据用户的操作弹出相应的文字和语音提示，指导实验者的操作，其中，文字提示的载体是unity3d物理引擎里的ngui插件制成的，在用户进行操作时，还会检测用户的操作顺序会否正确并且符合规范，若用户的实验操作符合规范并且符合正确的操作顺序，则不会报错；若用户的实验操作顺序错误，或不符合规范，则触发报错系统，弹出语音和文字的提醒操作，通过这样的设计可以切实提高操作者的操作水平和能力。
36.在一些实施方式中，所述基于unity3d和手部运动捕捉的vr化学实验室实施方法还包括：s500、检测用户登录的账号以及选择的模式，所述模式包括教师模式和学生模式。
37.在一些实施方式中，当检测到用户选择教师模式时，赋予用户创建房间并分享当前画面的权限，用户创建房间后生成房间号；当检测到用户选择学生模式时，赋予用户搜索权限，使用户能通过房间号搜索找到目标房间观看教学，选择教师模式的用户与选择学生模式的用户通过视频、音频以及聊天框进行交流。
38.具体地，本发明中构建的基于unity3d和手部运动捕捉的vr化学实验室还可以支持用户进行远程教学，在用户登录账号以后，系统会检测用户登录的账号，不同的账号对应不同的权限，当检测到用户为老师时，则选择教师模式，赋予用户创建房间并分享当前画面的权限，使用户可以创建房间进行教学，将自己看到的画面分享供其他人进行观看，而检测到用户为学生时，选择学生模式，赋予用户搜索权限，使用户能通过房间号搜索找到目标房间观看教学，学生可通过观看教师的操作以及文字和语音的提示进一步了解实验操作的细节，在房间中，老师和学生可以通过视频、音频以及聊天框来进行交流以完成答疑，同时，学生也可在观看教师示意后自己亲自戴上vr头盔动手操作，教师在一旁进行指导，实现远程教学的高效化，克服了远程网络教学的弊端。
39.在一些实施方式中，所述步骤s500的具体步骤如下：s501、建立用户登录与注册模块。
40.具体地，开放用户的注册和登录功能，使不同用户能够拥有不同的权限，并且也便于监控用户的操作记录，其具体包括步骤：s5011、在客户端中，通过c#语言中的socket类（用于进行网络连接与通讯）实现客户端与服务器的连接；s5012、在服务器端采用mysql数据库对用户的账户信息进行记录。客户端与服务器采用socket类中自带方法send（数据发送）与receive（数据接收）来进行数据的传输；s5013、当用户进行注册时，用户端通过send方法将用户名和密码送至服务器，服务器对用户名和密码进行合法性检验后，将用户名和密码作为参数对已有的通过mysqlcommand类（用于参数化sql语句）生成的参数化sql语句进行赋值，而后执行该sql语句，修改数据库的内容，完成用户注册，并完成对于用户的身份验证，为不同身份的用户赋予不同的权限；s5014、在用户登录时，用户将用户名和密码传至服务器，服务器通过参数化sql语句进行查询，将查询到的行数送回客户端，若行数为1，则客户端登录成功。
41.s502、完善房间功能，具体包括步骤：s5021、当用户选择老师模式创建房间时，服务器将房间号与创建房间用户的ip地址储存在mysql数据库中，通过c#语言中的process类（用于调节进程）实现对命令行指令的调用，从而实现对ffmpeg（用于音频的编码、解码及传输的接口）的调用，通过ffmpeg对房主的屏幕进行录制，将其转为视频流发送至服务器；s5022、通过unity3d的microphone类获取到房主的麦克风输入，再用ffmpeg将音频输入转换为音频流发送至服务器，发送功能采用ffmpeg中的推流指令实现；s5023、当有用户查询房间时，服务器在数据库中按房间号查询，查询成功时，将该房间号对应的视频流和音频流传输到客户端，实现了学生模式下观看老师操作的功能。
42.s503、建立师生反馈系统，具体包括步骤：s5031、在unity3d中创建一张极薄的告示板，固定在某个位置上，告示板的显示内容为服务器送来的字符流；s5032、学生在房间中的发言主要通过聊天框进行显示，学生输入字符串后，通过socket类的send发送到服务器，服务器再回送至老师端；s5033、告示板作为老师端输出的视频流的一部分，再由服务器广播给所有学生，就完成了一个线上提问的过程。
43.s504、使启动器板块和播放器板块独立化运转，具体包括步骤：s5041、在用户登录注册，房间创建过程中，实例实施者对程序进行拆分。将需要用到键鼠输入的部分进行封装，此封装称为启动器；将进行直播和观看直播的代码部分进行封装，此封装称为播放器；s5042、启动器启动后，按照次序输入用户名，密码，选择模式，房间号，填写完毕后，采用filestream类（用于读写文件）将这些信息记录在配置文件lab.ini中，同时自动启动播放器；s5043、播放器根据路径读取配置文件，并依据配置文件进行运行。
44.本发明通过构建账户系统，开放用户的注册和登录，以及服务器传输视频流和音频流，使得用户可以实现隔空教学，在教学的过程中可以同时实现答疑，可以帮助学生更快
地理解和巩固相关的化学实验知识，并学习相关实验安全操作要领，可以广泛应用于初高中的化学课堂、课外辅导等领域，提高学生化学学习兴趣度、为学生掌握基础化学知识提供有效助力。
45.本发明还提供一种基于unity3d和手部运动捕捉的vr化学实验室系统，如图2所示，其包括：vr场景构建模块10，用于通过建模软件构建vr实验场景中的模组和化学实验室模型；硬件交互模块20，用于通过unity3d引擎构建所述vr实验场景中实验所需的虚拟环境；手部识别模块30，用于识别用户的手部初始位置，输入用户手部的初始位置坐标与vr实验场景中的手部模型匹配，将手部动作实时映射到所述vr实验场景中的手部模型；文字和语音提示模块40，用于根据用户的操作弹出相应的文字和语音提示，指导用户操作。
46.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
47.实施例1如图3所示，此为优选实施例1的流程图，实施例1是燃烧性质验证实验。
48.实现方法步骤为：(1)unity3d引擎加载实验室环境，包括预设的实验器材，实验室内的物件组。
49.(2)初始化硬件设备，将图像流输送到vr设备端，同时检测手势识别硬件工作是否正常。
50.(3)手势识别硬件检测手部动作。处理模块根据手部的深度图像分析手部深度信息、识别手部敲击动作；初始时，用户可以通过手势识别硬件驱动中所带显示器查看手部图像，当用户确认手指的关节点已经被正确跟踪上的时候，就可以自由的抓握任何想操控的物体了。
51.(4)操作者抓握燃烧匙时，手部模型的指尖部分与燃烧匙的碰撞体发生位置重叠即产生碰撞。产生碰撞后，unity3d运行抓握脚本来实现抓握，即燃烧匙跟随手部模型的运动而运动。
52.(5)操作者将燃烧匙放入氧气瓶中。此时燃烧匙底部的碰撞体与氧气瓶中的碰撞体产生碰撞。碰撞后火焰燃烧的更剧烈。此时更新文字提示。此处做几点说明：(5.1)此处产生的火焰为unity3d里的粒子系统产生的。粒子系统的原理就是将一帧一帧的图片按照锥体的从顶点到底面的顺序弹出，以实现动态的喷射效果。此处以火焰的图片作为元素即可生成火焰。
53.(5.2)此时将火焰周围的点光源加强即可得到剧烈燃烧时的火光效果。
54.(6)操作者将燃烧的碳块通过操纵燃烧匙的形式将其放到二氧化碳瓶中。碰撞检测如上文所述，此时检测到燃烧匙底部已到达二氧化碳瓶中。
55.(7)当检测到碰撞后，触发脚本将粒子系统及其点光源关闭，即火焰熄灭。同时更
新文字提示。
56.操作者也可将有关的两部分操作进行单独操作，此处不影响实验效果。
57.实施例2如图4所示，此为优选实施例2的流程图，实施例2是焰色反应实验。
58.实现方法步骤为：(1)unity3d引擎加载实验室环境。
59.(2)初始化硬件设备，将图像流输送到vr设备端，同时检测手势识别硬件工作是否正常。手势识别硬件检测手部动作。原理此处不再赘述。
60.(3)弹出文字与语音提示告知操作者实验背景信息。
61.(4)操作者抓握玻璃棒时，手部模型与玻璃棒上预设的碰撞体重合。检测到碰撞后，触发抓握脚本，使得玻璃棒可以同手一起运动。
62.(5)将玻璃棒底端放入盐酸中，玻璃棒底部与盐酸内部的碰撞体产生碰撞，弹出提示让操作者将玻璃棒放到酒精灯上灼烧。同时将状态变量由a变为b。此处做出说明：(5.1)状态变量指的是用不同数字来代表不同的状态。比如上文中的数字a代表最初始状态，而b代表已经经过盐酸洗涤的步骤之后这个状态。一般在文中若没有做特殊说明，由a变为b的实际含义为只能由状态a变为状态b，若为其它状态，则弹出错误警告提示。
63.(6)操作者将玻璃棒底部放到酒精灯火焰上，位于玻璃棒底部的碰撞体与火焰即粒子系统中的粒子产生碰撞，此时触发脚本，提示操作者已经可以蘸取试剂。同时将状态变量由b为c。
64.(7)操作者在四个试剂中任选其一进行蘸取，当玻璃棒底端的碰撞体和试剂xi发生碰撞后，状态变量由c变为di。之后提示操作者进行酒精灯灼烧操作。
65.(8)当操作者将玻璃棒移到酒精灯上方，玻璃棒底端碰撞体与酒精灯火焰即粒子系统发生碰撞后酒精灯火焰变为状态di所对应的颜色i，此时弹出提示告知操作者背后的原理。若实验要继续，则跳转步骤(5)；若想结束实验，则实施例二演示结束。
66.实施例3如图5所示，此为优选实施例3的流程图，实施例3是氢气的制备实验。
67.(1)unity3d引擎加载实验室环境。
68.(2)初始化硬件设备，将图像流输送到vr设备端，同时检测手势识别硬件工作是否正常。手势识别硬件检测手部动作。原理此处不再赘述。
69.(3)弹出文字与语音提示告知操作者实验背景信息。
70.(4)按照提示要求将所需仪器依次安装好，其中包含位置识别和回归矫正归位。此处做出以下几点说明：(4.1)位置识别与回归矫正：以物体的几何中心为代表点，即此处的位置决定了该物体是否判定为放回到指定位置附近。由于手动操作具有不精确性，为了保证用户体验，我们将指定位置扩大为在精确位置为圆心的一个圆里。本实施例将半径调为2.5个单位长。这意味着用户只需将物体放置到距离精确位置2.5单位长之内的位置即可校正回归到精确位置。
71.(4.2) 回归矫正的方式：物体被检测到可以矫正回归后，物体将以一定的速度缓缓地移动，直到移动到物体的指定精确位置为止。在位置回归到指定精确位置后，旋转度也
回归到指定参数。此时便完成了校正回归。
72.(4.3)顺序的保证：按照上文类似状态变量的方法可严格控制安装仪器的先后顺序。
73.(5)按g键点燃火柴。
74.(6)点燃火柴后，抓握住火柴的一段，用火柴头部的火焰即粒子系统触发第一个酒精灯的粒子系统，实现点燃的效果。之后弹出下一步的提示。
75.(7)观察到溶液变绿。此处对有关脚本做出说明：(7.1)溶液原本为蓝色，蓝色对应着一个rgb值。rgb色彩模式是工业界的一种颜色标准，是通过对红(r)、绿(g)、蓝(b)三个颜色通道的变化以及它们相互之间的叠加来得到各式各样的颜色的，rgb即是代表红、绿、蓝三个通道的颜色。同样地，终态的绿色也对应着一个rgb值。在一个三维坐标图中标注出两个颜色所对应的点，连线并沿着这条线进行由始至终的线性变化，再给定的时间长度内完成上述线性变换即可完成缓慢变色。
76.(8)等待一段时间后弹出提示可以点燃第二个酒精灯，若在提示出现之前点燃就会产生操作错误提示。此处经合理评估后将等待时间设定为12秒。
77.(9)点燃第二个酒精灯后，触发导管口的粒子系统，发出淡蓝色火焰。同时烧杯内壁不透明度由浅变深即为水雾影响下的效果。
78.(10)按下p键可以收拾仪器，结束实验。
79.综上，本发明公开了一种基于unity3d和手部运动捕捉的vr化学实验室实施方法与系统，方法包括：通过建模软件构建vr实验场景中的模组和化学实验室模型；通过unity3d引擎构建所述vr实验场景中实验所需的虚拟环境；识别用户的手部初始位置，输入用户手部的初始位置坐标与vr实验场景中的手部模型匹配，将手部动作实时映射到所述vr实验场景中的手部模型；根据用户的操作弹出相应的文字和语音提示，指导实验者操作。本发明通过使用vr设备、unity3d引擎构建了虚拟化学实验室，将学生置入原有课堂无法实现的、更加贴近教学内容的场景中，学生可以亲自动手操作实验仪器，加深学生对特定情境和特殊内容的真实感知，促进学生对知识的深入理解，操作者可以在虚拟化学实验室里通过硬件交互的手段来对实验器材进行操作，进行反复的训练，逐步提高操作熟练度，从而提高训练效果，加深对实验的理解，同时减少成本，提高安全性。
80.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。