（1）成果所属学科领域

本项目属于企业自选攻关项目，其学科领域为计算机信息管理系统。

（2）主要内容

本项目围绕粮食安全生产领域VR演练培训系统从开发到使用的全过程，从模

型构建→模型优化→协同交互→结果评估四个方面展开研究，解决传统的粮食安全生产技能培训方式存在的听讲式培训形式单一、耗时耗力等问题以及VR演练培训成本高、频次低、效率低、难复现等不足，满足体验、参与、交互、挑战、突破的粮食安全生产技术培训需求；同时，动态多变的粮食生产全作业操作模拟环境，提高受训者的敏感度和应变能力，达到预期培训效果。主要研究内容为：1）构建了参数化的多源三维模型，通过摄影测量与激光雷达扫描等遥感方式，快速构建演练培训场景三维模型，自动提取语义信息，用于后续演练培训内容实施。2）提出了面向VR演练培训的三维模型压缩与快速可视化方法，对于VR中的三维模型进行了纹理几何结构优化，设计了多细节层次模型数据结构，使得在不影响可视化质量同时降低模型文件数据量，提高渲染速度，适应VR一体机平台，改善用户体验。3）研发了动态多人协同状态操作推演系统，支持对多用户复杂交互过程的描述，实现多用户协同演练培训，提高交互效率，降低交互数据通信量，减少交互延迟。4）提出了基于用户行为分析的培训效果评估方法，自动采集培训过程中的用户多种反馈信息，并以此评价用户参加演练培训效果，精确判断用户对演练培训知识的掌握程度与薄弱环节。

（3）技术经济指标

1）技术指标：场景模型的实时渲染速度满足人眼正常观察速率60帧/秒，在可穿戴头盔模式下达到90帧/秒；小队模式下，可支持20人以上的联网协同操作演练；三维模型压缩率＞80%，可视化速度提高50%；多人协同场景在局域网中延迟＜0.2s；协同交互数据量下降75%，状态变化预测准确率＞85%；用户聚类准确率＞85%，聚类后演练培训效果评估误差在10%以内。

2）经济指标：累计新增销售收入16万元。

创新点一：三维模型快速可视化方法

增加三维模型数据量，引入三维模型综合算法，生成多细节层次三维模型结构，根据用户培训需求，隐藏不必要细节，在提升交互体验同时，使用户更专注演练培训内容，提高演练培训效率，三维模型压缩率＞80%，使用多细节层次结构

后，可视化速度提高50%。【申请发明专利：《基于目标检测与轨迹分析的粮库视频数据压缩方法》CN202010233879.X】

创新点二：多用户协同交互框架

将Petri网络结构用于构造多人协同框架，降低多人协同时的网络交互需求。在本地生成状态之间的模型位置、动作以及变化过程等子状态，使交互过程更顺畅，减少顿挫感，提升用户体验。多人协同场景在局域网中延迟＜0.2s，远程链接延迟＜0.5s；协同交互数据量下降75%，状态变化预测准确率＞85%。

创新点三：演练培训效果评估方法

提出了基于时序语义的异构信息集成框架，支持对眼动、肢体动作等数据分析，并可动态扩展，集成脉搏、血压、脑电波等其他传感器数据；提出了基于时序挖掘的用户聚类算法，并通过对类别用户画像，评估演练培训效果，降低不确定性，提高评估准确度。用户聚类准确率＞85%，聚类后的演练培训效果评估误差＜10%。【获得软件著作权：《云境研究院粮库实操培训和评价考核系统V1.0》，2019SR1432625】

（1）在场景构建方面：目前国内外VR演练培训面临的普遍问题是培训资源较少，而要大规模生成VR演练培训内容，需要研究三维场景与模型自动生成方法，提高模型生成效率并降低成本。自动生成的模型数据量较大，因此本项目研制了一套快速可视化方法，扩大VR内容的使用范围，支持价格较低，处理能力较弱的一体机设备，对提高VR演练培训系统的使用率具有重要作用。

（2）在多人协同方面：目前国内外普片由于网络延迟、交互复杂度高等因素，在实现功能完备的多人协同演练培训仍然存在不足。本项目包含基于网络的多人协同操作的三维互动预案演练系统，在人数和分工满足后即可激活任务并进行预案演练。还配备了话筒并通过计算机采集各个操作者之间的通讯语音，针对不同职能角色进行常用快捷指令设计，方便用户选择和实时通讯，提高演练培训效果。

（3）在智能评估方面：目前国内外由于VR演练培训过程中知识内容复杂性与交互反馈信息多样性等原因，难以集成信息和定义统一的分类算法。本项目通过分析VR演练培训过程中用户反馈数据记录，客观评价用户对培训内容的理解程度与掌握水平并设计个性化培训方法，比单纯通过试题回答更能翻译出用户真实情况，提高效果评估方法的适应性与准确性。

（1）产品测试结论

项目研发的智慧粮食安全VR演练培训系统通过了中国赛宝实验室的检测，测试结论为：本次测试对智慧粮食安全管理VR系统的功能性、信息安全性、可靠性、维护性、易用性、可移植性进行了测试，并对其进行病毒检查及本地化、用户审查。

（2）用户使用评价

1）2021年9月16日，中央储备粮盐城直属库有限公司对公司研发的VR产品进行了评价：系统使用期间，系统运行可靠及稳定、兼容性强，VR头盔佩戴舒适，操作演示步骤清晰直观，提升了粮库作业的培训效果。

2）2021年3月25日，江苏省碾庄陇海粮食储备库有限公司对公司研发的VR产品进行了评价：系统使用期间，虚拟演示的操作步骤易懂易学，工作人员完全沉浸在虚拟的粮库作业过程中，警示提示效果较好，提高了作业人员的专业技术水平。

3）2021年3月31日，江苏省洪泽湖粮食储备直属库有限责任公司对公司研发的VR产品进行了评价：真实还原了粮仓场景，模拟真实的粮仓实操，全沉浸式体验，提升了工作人员的培训兴趣和积极性。

项目组积极参与了中央储备粮南京直属库有限公司、中央储备粮盐城直属库有限公司、江苏省洪泽湖粮食储备直属库有限责任公司等一批粮库的信息化建设，为粮食企业降本增效取得了实际成效。

（1）项目研发的VR演练培训系统产品，在中央储备粮南京直属库有限公司进行了应用，工作人员在使用公司自主研发的粮食VR产品时，系统可视化界面清晰美观、操作简单、警示提示内容具有重要的参考价值，体验感十足，互动效果较好。

（2）项目研发的VR演练培训系统产品，在江苏省洪泽湖粮食储备直属库有限责任公司开展了应用，系统真实还原了粮仓场景，模拟实际的粮仓作业场景，全沉浸式体验，提升了粮库工作人员的培训兴趣和积极性，提高了粮库作业人员的工作效率，取得一致好评。

（3）项目研发的VR演练培训系统产品，在中央储备粮盐城直属库有限公司进行了应用，系统使用期间，系统运行可靠及稳定、兼容性强，VR头盔佩戴舒适，操作演示步骤清晰直观，提升了粮库作业的培训效果。

联系人：曹杰

电话：13505186716