本发明涉及三维沙盘,具体为一种三维实景沙盘双向智能互动系统及方法。
背景技术:
1、随着科技的飞速发展,三维实景沙盘双向智能互动系统作为一种创新的技术手段,在多个领域得到了广泛应用,三维实景沙盘双向智能互动系统是在传统沙盘模型的基础上,通过融合多媒体展示、互动功能,以及先进的计算机技术而发展起来的,该系统不仅保留了传统沙盘模型的直观性和物理性,还通过声、光、电、图像、三维动画等技术的结合,使沙盘具备了更高的信息展示能力和交互性。
2、在申请公布号为cn116630584a的中国发明申请中,公开了基于vr全景的ar互动的数字沙盘系统及方法。本发明实施例通过构建数字沙盘的vr全景场景;接收数字沙盘的参观需求,规划vr参观路线;标记多个重点场景位置;在进行数字参观时,按照vr全景场景,实时生成第一人称场景;在多个重点场景位置,基于ar技术,对用户的第一人称场景进行互动指引。能够根据参观需求,规划vr参观路线,实时生成第一人称场景,进行vr参观展示,并在多个重点场景位置,基于ar技术进行互动指引。
3、结合以上发明,现有技术存在以下不足:
4、1、现有技术往往忽视了用户在长时间沉浸于vr环境或互动操作中可能遭遇的不适感,如视觉疲劳、晕动症等,这种不适感不仅源于设备本身的局限性,更因用户间的生理差异与耐受能力不同而显得尤为复杂,每位用户对于光线强度、色彩饱和度、运动速度等参数的敏感度各异,而现有系统大多采用统一或有限的设置选项,未能提供基于用户个体差异的舒适度调节方案,从而限制了用户体验的持续优化与个性化定制;
5、2、用户出现的不适症状与vr设备的各项参数设置之间可能存在着潜在的关联性和相互影响,例如,过高的分辨率或帧率设置虽能提升画面质量,却也可能加剧视觉负担;不恰当的视角移动速度则可能诱发晕动反应,然而,现有技术尚未深入探究这一领域,缺乏系统化的症状监测与设备参数优化机制,导致在面对用户反馈时,系统往往难以迅速准确地识别问题根源,并给出有效的调整建议,从而限制了问题解决的效率和用户体验的进一步提升。
技术实现思路
1、(一)解决的技术问题
2、针对现有技术的不足,本发明提供了一种三维实景沙盘双向智能互动系统及方法,通过vr设备和身体数据监测装置,以预设频率采集用户的身体数据,从身体数据中提取用户身体状态特征参数,将用户身体状态特征参数作为输入变量,对逻辑回归模型进行训练,将训练好的模型部署到中央控制器上,根据模型预测结果判断用户是否处于身体不适状态,计算每个身体状态特征参数和vr设备参数之间的相关度,若判断结果为用户出现不适症状,根据相关性分析结果,发送调节指令自动调整vr设备参数,直至用户不适症状消失或达到预设的安全阈值,解决了背景技术中提到的问题。
3、(二)技术方案
4、为实现以上目的,本发明通过以下技术方案予以实现:一种三维实景沙盘双向智能互动方法,包括以下步骤:
5、使用3d扫描仪对目标场景进行扫描,获取三维数据,将三维数据导入建模软件,进行模型构建和优化,将三维实景沙盘模型导入vr系统,进行环境搭建和调试;
6、通过vr设备和身体数据监测装置,以预设频率采集用户的身体数据,从身体数据中提取用户身体状态特征参数,包括心率特征参数、血压特征参数以及眼球运动特征参数;
7、初始化逻辑回归模型,将用户身体状态特征参数作为输入变量,对逻辑回归模型进行训练,将训练好的模型部署到中央控制器上,根据模型预测结果判断用户是否处于身体不适状态;
8、计算每个身体状态特征参数和vr设备参数之间的相关度,若判断结果为用户出现不适症状,根据相关性分析结果,发送调节指令自动调整vr设备参数,直至用户不适症状消失或达到预设的安全阈值。
9、进一步的,vr设备包括头戴式显示器、传感器阵列以及眼球追踪设备,传感器阵列包括陀螺仪、加速度计和磁力计,身体数据监测装置包括心率监测器、血压计以及生理信号传感器,生理信号传感器包括皮肤电导率传感器和呼吸频率传感器。
10、进一步的,通过身体数据监测装置,以预设频率采集用户的心率、血压、眼球运动数据,并通过蓝牙或wifi传输至中央控制器,提取与用户身体状态特征参数,包括心率特征参数、血压特征参数以及眼球运动特征参数。
11、进一步的,心率特征参数包括平均心率、心率标准差,血压特征参数包括平均收缩压/舒张压、血压波动范围,眼球运动特征参数包括眼球移动速度、异常运动频率,其中,异常运动频率通过统计异常运动模式的次数获取。
12、进一步的,统计异常运动模式的次数具体过程如下:
13、定义异常运动模式,使用眼球追踪设备采集用户的眼球运动数据,包括眼球的位置、速度以及加速度信息,提取与眼球运动相关的特征,包括扫视参数、注视参数以及眼球震颤参数,将每个时间点的眼球运动特征与设定的阈值进行比较,判断是否存在异常,统计检测到的异常运动次数。
14、进一步的,将用户身体状态特征参数作为输入变量,初始化逻辑回归模型的权重和偏置为小随机数,使用损失函数作为训练目标,损失函数的公式为:
15、
16、其中,l()表示损失函数,n是样本数量,表示第i个样本的异常预测值,yi表示实际值,σ()表示sigmoid函数,xi表示输入变量,ω表示权重向量,b表示偏置项。
17、进一步的,使用梯度下降来更新权重和偏置,以最小化损失函数,梯度计算公式为:
18、
19、
20、其中,l表示损失函数。
21、进一步的,获取用户的身体状态特征参数,包括心率特征参数、血压特征参数以及眼球运动特征参数等,获取vr设备参数,包括vr设备的显示参数和运动追踪灵敏度,计算每个身体状态特征参数和vr设备参数之间的相关度,计算公式如下:
22、
23、其中,r表示相关度,xj、yj分别是两组数据的观测值,分别是两组数据的均值,j表示数据的标记,j=1,2,…,m,m表示数据数量。
24、进一步的,若判断结果为用户出现不适症状,根据相关性分析结果,发送调节指令,根据调节指令自动调整vr设备参数包括vr设备显示参数和运动追踪灵敏度,持续监测用户身体数据,并实时调整vr设备参数,直至用户不适症状消失或达到预设的安全阈值。
25、一种三维实景沙盘双向智能互动系统,包括:
26、三维实景构建模块,使用3d扫描仪对目标场景进行扫描,获取三维数据,将三维数据导入建模软件,进行模型构建和优化,将三维实景沙盘模型导入vr系统,进行环境搭建和调试;
27、数据采集与特征提取模块,通过vr设备和身体数据监测装置,以预设频率采集用户的身体数据,从身体数据中提取与用户身体状态特征参数,包括心率特征参数、血压特征参数以及眼球运动特征参数;
28、中央控制器,初始化逻辑回归模型,将用户身体状态特征参数作为输入变量,对逻辑回归模型进行训练,将训练好的模型部署到中央控制器上,根据模型预测结果判断用户是否处于身体不适状态;
29、自动调节模块,通过计算每个身体状态特征参数和vr设备参数之间的相关度,进行相关性分析,若判断结果为用户出现不适症状,根据相关性分析结果,发送调节指令自动调整vr设备参数,直至用户不适症状消失或达到预设的安全阈值。
30、(三)有益效果
31、本发明提供了一种三维实景沙盘双向智能互动系统及方法,具备以下有益效果:
32、(1)通过3d扫描仪获取的三维数据,能够高度精确地捕捉目标场景的形状、尺寸、纹理等细节,将三维实景沙盘模型导入vr系统后,使得构建的三维实景沙盘模型在视觉上几乎与现实世界无异,用户可以在虚拟环境中自由漫游、观察,甚至与模型进行交互,能够显著提高用户的参与度和理解深度。
33、(2)通过实时监测用户的生理反应(如心率、血压)和眼球运动,能够更精准地理解用户的情绪状态、注意力集中程度乃至身体状况,从而动态调整vr环境中的交互内容、难度或刺激强度,使体验更加个性化,符合用户的即时状态。
34、(3)针对用户个体差异和身体状态,通过实时收集和分析用户的身体状态特征参数,逻辑回归模型能够迅速识别出异常身体状态,当检测到用户出现不适症状时,及时触发预警机制,以减少或消除用户的不适感。
35、(4)通过实时监测用户身体数据并据此自动调整vr设备的参数,能够迅速响应并减轻用户因长时间使用或参数设置不当而导致的不适感,如眩晕、恶心等,从而显著提升用户在三维实景沙盘互动过程中的舒适度和整体体验,每个用户的生理反应和耐受力不同,通过持续监测和自动调节,实现了对用户个体差异的适应,从而促进了更加个性化和精准的互动体验。