基于VR场景的训练考核方法、装置、计算机设备及介质

技术领域

本发明涉及虚拟现实技术领域，特别涉及一种基于VR场景的训练考核方法、装置、计算机设备及介质。

背景技术

基于VR场景的训练是指通过虚拟现实技术和设备，在虚拟的实训环境中（包括实训室、实验室、车间厂房），进行某个学科的某一类的实训、实验操作，它是一系列的、有过程的人机互动仿真的操作过程。如：在制造业中基于车铣刨磨的虚拟实训。在医学专业中基于外科手术的虚拟实训。VR实训的目标是为了解决高难度、高风险、高成本的“三高”问题，在高职、本科教育中具有一定数量的应用，可以辅助教学，让学生更容易掌握实训操作技能。

在基于VR场景的训练考核中，老师为满足教学需求和目标，要求系统具备“训练”和“考核”两种模式。训练模式是指通过系统的提示和引导，让学生一步步完成操作，提示包括：语言、文字、动画、视频讲解等等。主要是让学生能够了解实际训练过程、步骤中的重要知识点、以及实际训练环境和设备。考核模式是指在没有任何提示和引导的状态下，对学生的操作计时、计分，在考核完成后，统计学生的得分、正误情况。从而评估学生对该实训的掌握情况。

目前行业中的VR实训的考核模式的线性操作，仅仅让学生按照正确的步骤，一步步完成系统既定的步骤。也就是说，在某一步骤，学生只能操作该步骤“正确”的物品，其他物品均不可以操作。这种方式虽然可以让学生学习并了解操作步骤，但严重的违背了实训的初衷，学生没有机会犯错，也就缺乏了实训中“探究”的核心环节。优秀的基于VR场景的训练考核系统，不仅要模拟正确的步骤，也要给学生“犯错”的机会，只有学生在操作中得到了错误的结果，才能更深的理解和明白正确操作的意义和必要性。基于以上技术实现和教学目标，VR实训目前存在着一些不完善的情况。这种情况的存在是由于“高自由度”的实现成本高，实现复杂度高而形成的。高自由度是指，在实训的步骤中，每一步学生均可以拿起任意物品，对其他物品进行操作，但只有一个操作是正确的。那么，当步骤中操作物品和被操作物品繁多时，操作的可能性呈倍数关系，给程序的开发提出了挑战。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种基于VR场景的训练考核方法，以解决了现有技术中基于VR场景的训练考核模式下高自由度实现复杂的技术问题。该方法包括：

针对VR操作虚拟场景中的每个子虚拟场景，获取对每个子虚拟场景输入的操作信息，其中，操作信息包括操作物品模型的信息和操作条件信息，每个子虚拟场景中的每个操作物品模型均允许执行操作；

根据每个子虚拟场景对应的预设操作信息，判断操作信息对每个子虚拟场景的操作是否正确，其中，预设操作信息包括正确操作信息和错误操作信息，正确操作信息包括正确操作物品模型的信息和正确操作条件信息，错误操作信息包括错误操作物品模型的信息和错误操作条件信息，在每个子虚拟场景中，每个正确操作物品模型和每个错误操作物品模型均允许执行操作动作；

在每个子虚拟场景中，根据操作信息显示操作结果，并显示操作是否正确的提示。

本发明实施例还提供了一种基于VR场景的训练考核装置，以解决了现有技术中基于VR场景的训练考核模式下高自由度实现复杂的技术问题。该装置包括：

可操作性元素确定模块，用于针对VR操作虚拟场景中的每个子虚拟场景，获取对每个子虚拟场景输入的操作信息，其中，操作信息包括操作物品模型的信息和操作条件信息，每个子虚拟场景中的每个操作物品模型均允许执行操作；

操作正误判断模块，用于根据每个子虚拟场景对应的预设操作信息，判断操作信息对每个子虚拟场景的操作是否正确，其中，预设操作信息包括正确操作信息和错误操作信息，正确操作信息包括正确操作物品模型的信息和正确操作条件信息，错误操作信息包括错误操作物品模型的信息和错误操作条件信息，在每个子虚拟场景中，每个正确操作物品模型和每个错误操作物品模型均允许执行操作动作；

操作结果显示模块，用于在每个子虚拟场景中，根据操作信息显示操作结果，并显示操作是否正确的提示。

本发明实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任意的基于VR场景的训练考核方法，以解决了现有技术中基于VR场景的训练考核模式下高自由度实现复杂的技术问题。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述任意的基于VR场景的训练考核方法的计算机程序，以解决了现有技术中基于VR场景的训练考核模式下高自由度实现复杂的技术问题。

与现有技术相比，本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到的有益效果至少包括：

将每个子虚拟场景中的操作物品模型的信息与操作条件信息作为判别机制解决“高自由度”的交互操作在程序中实现困难的问题，在基于VR场景的训练考核模式下即使用户操作错误的时候也能继续操作，避免了现有的训练考核中用户一旦操作错误就无法继续操作的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明实施例提供的一种基于VR场景的训练考核方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的一种计算机设备的结构框图；

图3是本发明实施例提供的一种基于VR场景的训练考核装置的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。

以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

在本发明实施例中，提供了一种基于VR场景的训练考核方法，如图1所示，该方法包括

步骤S101：针对VR操作虚拟场景中的每个子虚拟场景，获取对每个子虚拟场景输入的操作信息，其中，操作信息包括操作物品模型的信息和操作条件信息，每个子虚拟场景中的每个操作物品模型均允许执行操作；

步骤S102：根据每个子虚拟场景对应的预设操作信息，判断操作信息对每个子虚拟场景的操作是否正确，其中，预设操作信息包括正确操作信息和错误操作信息，正确操作信息包括正确操作物品模型的信息和正确操作条件信息，错误操作信息包括错误操作物品模型的信息和错误操作条件信息，在每个子虚拟场景中，每个正确操作物品模型和每个错误操作物品模型均允许执行操作动作；

步骤S103：在每个子虚拟场景中，根据操作信息显示操作结果，并显示操作是否正确的提示。

具体的，实现思路如下：首先，设定一套基于VR场景的训练考核的总操作步骤数（即确定子虚拟场景的数量），以及每个子虚拟场景中涉及到的操作物体（主动操作物品模型）和被操作物体（被动操作物品模型）。并根据预设操作信息（真实业务的实际操作）确定当前的操作是正确的还是错误的。其次，当用户操作正确时，给出相应的操作结果或状态变化，当操作错误，给出相应的结果、状态变化、错误提示。最后，根据步骤的分值表，对应正确或错误的步骤结果，后台计算操作分值，正确的步骤加分，错误的步骤扣分。

具体的，将VR场景中所有步骤涉及到的操作物体，包含主动操作物品模型和被动操作物品模型进行统计，形成列表M。作为场景装饰，不会被触发和操作的物品不在其内，如：操作台、置物架等。

具体的，若某一个子虚拟场景中，包括6个操作物体模型，则可计为

具体实施时，为了通过预设操作信息与用户的操作进行匹配后得出操作正确或错误的结果，通过以下步骤实现根据每个子虚拟场景对应的预设操作信息，判断操作信息对每个子虚拟场景的操作是否正确：

将操作信息中操作物品模型的信息定义的第一物品模型组与正确操作信息中正确操作物品模型的信息定义的第二物品模型组进行匹配，得到第一匹配结果，其中，第一物品模型组和第二物品模型组均包括主动操作物品模型和被动操作物品模型；将操作信息中操作条件信息定义的主动操作物品模型对被动操作物品模型的第一操作动作与正确操作信息中正确操作条件信息定义的主动操作物品模型对被动操作物品模型的第二操作动作进行匹配，得到第二匹配结果；当第一匹配结果和第二匹配结果均为匹配成功时，判断操作正确；否则，判断操作错误。

具体实施时，为了具体实现预设操作信息与用户操作的匹配，通过以下步骤实现根据所述操作信息显示操作结果：

当判断操作正确时，根据正确操作条件信息获取被动操作物品模型的正确触发状态；根据第一物品模型组、第一操作动作和正确触发状态，在每个子虚拟场景中显示正确操作结果；当判断操作错误时，将操作信息中操作物品模型的信息定义的第一物品模型组与错误操作信息中错误操作物品模型的信息定义的错误物品模型组进行匹配，将第一操作动作与错误操作信息中错误操作条件信息定义的主动操作物品模型对被动操作物品模型的错误操作动作进行匹配，确定出第一物品模型组中被动操作物品模型的错误触发状态，其中，错误物品模型组、错误操作动作和错误触发状态存在对应关系；根据第一物品模型组、第一操作动作和错误触发状态，在每个子虚拟场景中显示错误操作结果。

具体的，将某子虚拟场景中正确操作物品模型及操作条件信息进行标记，形成列表R。操作条件信息包括操作动作和操作后被动操作物品模型的触发状态。当A物品操作C物品时（主动操作和被动操作的关系），A和C的标记均变化为A0、C0（A0、C0均为被动操作物品模型的触发状态），其中

具体的，将错误操作物品模型加入列表W，列表W可标记为

具体的，根据第一物品模型组、第一操作动作和正确触发状态，在每个子虚拟场景中显示正确操作结果。每个子虚拟场景只有一个正确操作结果，记为S1。

具体的，根据第一物品模型组、第一操作动作和错误触发状态，在每个子虚拟场景中显示错误操作结果。产生的若干个错误的操作，记为S2。在S2中Wrong{N}定义为第一物品模型组、第一操作动作和错误触发状态，

具体的，对于错误操作物品模型，不会触发正确的操作和正确触发状态。具体实现时，需要在程序和VR场景模型两端进行定义，由操作对象触发被操作对象。例如上述具体操作例子，螺丝的正确触发条件为十字凹槽中被物体完全填满，并持续产生2圈旋转，2个条件并发。螺丝正确触发的状态为水平的基于螺丝模型轴心旋转。以上是第一物品模型组、第一操作动作和正确触发状态。当用锤子拧螺丝时，不能满足条件“十字凹槽中被物体完全填满”，则无法正常操作下去，得不到正确的结果。但锤子触碰了螺丝，产生了操作行为，可以被记录一次错误的操作。

具体实施时，为了在训练模式下，在用户操作错误的时候，提示错误信息和正确的操作，引导用户进行正确操作，达到训练用户的目的，通过以下步骤实现显示操作是否正确的提示：

在训练模式下，当判断操作错误时，显示错误提示信息并显示每个子虚拟场景对应的正确操作信息。

具体实施时，为了通过在VR场景的终端，使用户在操作错误时，能够接收到系统预设的操作错误提示，通过以下步骤实现给用户提示错误或正确信息：

根据目标操作过程包括的操作步骤，将VR操作虚拟场景划分为多个子虚拟场景，子虚拟场景和操作步骤一一对应，每个子虚拟场景对应的预设操作信息包括一条正确操作信息和至少一条错误操作信息。

具体的，子虚拟场景有以下几种类型：正确操作物品模型和正确操作条件为一对一触发；正确操作物品模型和正确操作条件为一对多的触发；正确操作物品模型和正确操作条件为多对一的触发。例如，在第一类子虚拟场景中，用A对C操作产生了C0，这是一种一对一的触发；在第二类子虚拟场景中，用A同时操作C和D后产生了C0D0，这是一种一对多的触发。即一个操作同时对多个物品产生反应；在第三类子虚拟场景中，A和E的同时对F操作，产生了F0。这是一个操作中两个物品同时对一个物品操作，是一种多对一的触发。

第一类子虚拟场景：

，/>

第二类子虚拟场景：

，/>

第三类子虚拟场景：

，/>

具体的，子虚拟场景都包括：操作物品模型、正确操作信息、错误操作信息、正确操作结果、错误操作结果。多个子虚拟场景按此规范连接起来就变成了一系列的训练考核步骤，完成了整个训练模式或者考核模式。

具体实施时，为了根据客户的操作实现自动操作的考核分数的计算后，得出最终的考核成绩，通过以下步骤实现精准计算目标操作过程的操作的考核分数：

在考核模式下，当判断操作正确时，对当前子虚拟场景的操作进行加分处理；当判断操作错误时，对当前子虚拟场景的操作进行扣分处理；根据各个子虚拟场景的操作的扣分处理或加分处理，计算对目标操作过程的操作的考核分数。

具体实施时，为了根据客户的操作实现自动扣分的处理，通过以下步骤实现当判断操作错误时，对当前子虚拟场景的操作进行扣分处理：

当判断操作错误时，根据与操作信息匹配的错误操作信息确定错误类型，不同的错误操作信息对应不同的错误类型；根据确定的错误类型进行对应扣分值的扣分处理，其中，不同的错误类型对应不同的扣分值。

具体的，在完成所有子虚拟场景后，当用户在考核模式下，每个操作均可以判断正误。例如，正确操作对应加分值定义为

在本实施例中，提供了一种计算机设备，如图2所示，包括存储器201、处理器202及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述任意的基于VR场景的训练考核方法。

具体的，该计算机设备可以是计算机终端、服务器或者类似的运算装置。

在本实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有执行上述任意的基于VR场景的训练考核方法的计算机程序。

具体的，计算机可读存储介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机可读存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读存储介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种基于VR场景的训练考核装置，如下面的实施例。由于基于VR场景的训练考核装置解决问题的原理与基于VR场景的训练考核方法相似，因此基于VR场景的训练考核装置的实施可以参见基于VR场景的训练考核方法的实施，重复之处不再赘述。以下所使用的，术语“单元”或者“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

图3是本发明实施例的基于VR场景的训练考核装置的一种结构框图，如图3所示，包括：可操作性元素确定模块301、操作正误判断模块302和操作结果显示模块303，下面对该结构进行说明。

可操作性元素确定模块301，用于针对VR操作虚拟场景中的每个子虚拟场景，获取对每个子虚拟场景输入的操作信息，其中，操作信息包括操作物品模型的信息和操作条件信息，每个子虚拟场景中的每个操作物品模型均允许执行操作；

操作正误判断模块302，用于根据每个子虚拟场景对应的预设操作信息，判断操作信息对每个子虚拟场景的操作是否正确，其中，预设操作信息包括正确操作信息和错误操作信息，正确操作信息包括正确操作物品模型的信息和正确操作条件信息，错误操作信息包括错误操作物品模型的信息和错误操作条件信息，在每个子虚拟场景中，每个正确操作物品模型和每个错误操作物品模型均允许执行操作动作；

操作结果显示模块303，用于在每个子虚拟场景中，根据操作信息显示操作结果，并显示操作是否正确的提示。

在一个实施例中，操作正误判断模块，包括：

模型匹配单元，用于将操作信息中操作物品模型的信息定义的第一物品模型组与正确操作信息中正确操作物品模型的信息定义的第二物品模型组进行匹配，得到第一匹配结果，其中，第一物品模型组和第二物品模型组均包括主动操作物品模型和被动操作物品模型；

操作动作匹配单元，用于将操作信息中操作条件信息定义的主动操作物品模型对被动操作物品模型的第一操作动作与正确操作信息中正确操作条件信息定义的主动操作物品模型对被动操作物品模型的第二操作动作进行匹配，得到第二匹配结果；

操作正误判断单元，用于当第一匹配结果和第二匹配结果均为匹配成功时，判断操作正确；否则，判断操作错误。

在一个实施例中，操作结果显示模块，包括：

触发状态获取单元，用于当判断操作正确时，根据正确操作条件信息获取被动操作物品模型的正确触发状态；

操作结果显示单元，用于根据第一物品模型组、第一操作动作和正确触发状态，在每个子虚拟场景中显示正确操作结果；

触发动作匹配单元，用于当判断操作错误时，将操作信息中操作物品模型的信息定义的第一物品模型组与错误操作信息中错误操作物品模型的信息定义的错误物品模型组进行匹配，将第一操作动作与错误操作信息中错误操作条件信息定义的主动操作物品模型对被动操作物品模型的错误操作动作进行匹配，确定出第一物品模型组中被动操作物品模型的错误触发状态，其中，错误物品模型组、错误操作动作和错误触发状态存在对应关系；

错误操作结果显示单元，用于根据第一物品模型组、第一操作动作和错误触发状态，在每个子虚拟场景中显示错误操作结果。

在一个实施例中，操作结果显示模块，还包括：

模式处理单元，用于在训练模式下，当判断操作错误时，显示错误提示信息并显示每个子虚拟场景对应的正确操作信息。

在一个实施例中，上述装置还包括：子虚拟场景划分模块，用于根据目标操作过程包括的操作步骤，将VR操作虚拟场景划分为多个子虚拟场景，子虚拟场景和操作步骤一一对应，每个子虚拟场景对应的预设操作信息包括一条正确操作信息和至少一条错误操作信息。

在一个实施例中，上述装置还包括：

考核模式处理模块，用于在考核模式下，基于VR场景进行考核。

在一个实施例中，考核模式处理模块，包括：

分数自动计算单元，用于在考核模式下，当判断操作正确时，对当前所述子虚拟场景的操作进行加分处理；

扣分处理单元，用于当判断操作错误时，对当前所述子虚拟场景的操作进行扣分处理；

考核分数计算单元，用于根据各个所述子虚拟场景的操作的扣分处理或加分处理，计算对目标操作过程的操作的考核分数。

在一个实施例中，扣分处理单元，用于当判断操作错误时，根据与操作信息匹配的错误操作信息确定错误类型，不同的错误操作信息对应不同的错误类型；根据确定的错误类型进行对应扣分值的扣分处理，其中，不同的错误类型对应不同的扣分值。

本发明实施例实现了如下技术效果：

本发明实施例定义了一套正确和错误的操作信息，包括了操作物品模型的信息和操作条件信息，无论操作中涉及到的操作物品模型和操作条件的组合有多复杂，直接套用操作物品模型的信息和操作条件信息的关系即可构建基于VR的训练考核场景，将每个子虚拟场景中的操作物品模型的信息与操作条件信息作为判别机制解决“高自由度”的交互操作在程序中实现困难的问题；训练考核中即使用户操作错误的时候也能继续操作，避免了现有的训练考核中用户一旦操作错误就无法继续操作的问题，通过错误操作信息的定义，有效的解决了基于VR场景的训练考核在考核模式下用户进行了错误的操作后，无法继续操作只能再进行正确操作后才可以继续下一步操作的问题，对基于VR场景模拟现实中真实训练的效果有实质性的增强，对于学生探究、增加操作失误的认知、提高应用操作技能起到了推动性作用。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明实施例的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明实施例不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。