技术领域
[0001] 本
发明涉及VR领域，尤其涉及一种基于VR技术的红色教育平台。
背景技术
[0002] 红色教育是以红色作为时代精神内涵的象征、务实的落点在于教育。呼唤有志青年忧国忧民、挑战自我、超越自我、挑战极限、奉献社会的崇高精神。同时，革命老区也需要与时俱进，实现跨越式的大发展。当年奉献出无数红军战士以致将军和元帅的革命老区正在涌现新一代
风云人物，而且还在呼唤更多各方面的紧缺人才。红色教育将以红土地教育下一代，以哺育人才建设红土地，在烈士鲜血染红的土地上滋养绿色生命，实现革命老区与人的可持续发展。
[0003] 红色教育有广义与狭义之分。广义的红色教育是指以国内外一切先进的人物事迹或某种伟大精神及其载体为主题，使受教育者受到某种感情的熏陶和激励的活动。而狭义的红色教育是指教育主体利用中国共产党领导中国各族人民在革命与建设实践中所形成的伟大精神及其载体，有目的、有计划、有组织地开展使受教育者受到启发和激励的活动。
[0004] 纪念馆作为为纪念有卓越贡献的人或重大历史事件而建立的纪念地，用声、光、电、图、实物等多方面来表现事件的精神。给广大游客提供了纪念伟人的艰苦奋斗、丰功伟绩的场地，用历史事实来提醒广大人民勿忘国耻、不忘初心。因此通过纪念馆中记录的历史事件来促进红色文化教育，能够更生动的还原历史事件，使人们更加珍惜这来之不易的幸福。
[0005]
现有技术中，纪念馆中陈列的历史事件多为文字、视频等呈现在游客面前，游客通过播放的视频、记录的图片、文字等来了解历史。但是游客仅在视觉和听觉上了解历史而不能很好的融入到历史事件中，不易体会出当时历史人物所处环境，对游客的感触不会特别深刻，所以有必要为游客提供虚拟历史环境，让游客更加深入了解历史。
发明内容
[0006] 为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种基于VR技术的红色教育平台，将历史事件拍摄成VR视频，并模拟视频中人物所处的环境，让用户能够体验到历史人物所处的环境，增强用户的历史体验，对用户提供一个更好的红色教育平台。
[0007] 为了实现上述目的，本发明提供的一种基于VR技术的红色教育平台是这样实现的：
[0008] 一种基于VR技术的红色教育平台，包括
人机交互室和一体机头显设备，人机交互室中还设有头部追踪器，在人机交互室中设置有
虚拟现实环境的装置，使用户有身临其境的感觉，将历史事件拍摄成视频，并将视频转换为VR视频，用户进入人机交互室后，带上一体机头显设备，即可看到对应历史事件的视频，由头部追踪器捕捉用户头部的
位置来切换视频显示的内容。
[0009] 本发明的人机交互室中四面
墙壁上设有相同的音响、冷风机、头部追踪器、热风机、VR气味发生器，地面上设有万向
跑步机、振动
电机、PC机，顶部设有高温钠灯、
雪花机、喷淋，其中音响、冷风机、热风机、VR气味发生器安装在墙壁中间，振动电机安装在万向跑步机下方，头部追踪器安装在墙壁上方，高温钠灯、雪花机、喷淋处于万向跑步机正上方，音响用于发出VR视频中的
配音，使用户能够体验识别到视频中的声音信息，冷风机用于向用户吹冷风，头部追踪器用于追踪用户头部的位置及转动
角度，由PC机根据用户头部转动角度来调节一体机头显设备中显示的内容，热风机用于向用户吹热风，VR气味发生器用于向用户提供VR视频中应有的气味信息，万向跑步机用于为用户提供跑步的平台，用户在万向跑步机上走或者跑就相当于在VR视频中走或者跑，振动电机用于震荡万向跑步机，模拟VR视频中发生振动时，PC机便控制振动电机振动，使用户体验VR视频中的振动感觉，高温钠灯模拟太阳照射，雪花机用于模拟下雪，喷淋用于模拟下雨，当VR视频中出现出太阳场景时，PC机便控制高温钠灯照射到用户身上，使用户感觉是被太阳照射一般，当VR视频中出现出下雪场景时，PC机便控制雪花机吹雪到用户身上，当VR视频中出现出下雨且用户想要体验其中人物被雨淋的场景时，PC机便控制喷淋向用户喷
水。
[0010] 本发明的一体机头显设备包括弹
力松紧带、海绵、塑料盒、第一凸透镜、第一微透镜阵列、第一
液晶显示屏、控制
电路板、蓝牙模
块、第二液晶显示屏、第二微透镜阵列、第二凸透镜，弹力松紧带与塑料盒连接，塑料盒靠近弹力松紧带一侧设有海绵，弹力松紧带用于用户将塑料盒佩戴在眼镜前方，第一凸透镜、第一微透镜阵列、第一液晶显示屏排列安装在塑料盒中的右边，第二凸透镜、第二微透镜阵列、第二液晶显示屏排列安装在塑料盒中的左边，控制
电路板和蓝牙模块安装在塑料盒中间，蓝牙模块与PC机建立通信关系，由PC机将
整理好的VR视频通过蓝牙模块传输至控制电路板，由控制电路板控制第一液晶显示屏、第二液晶显示屏显示VR视频，第一液晶显示屏将显示的图像投射过第一微透镜阵列，再经过第一凸透镜汇聚到用户的右眼，第二液晶显示屏将显示的图像投射过第二微透镜阵列，再经过第二凸透镜汇聚到用户的左眼，第一液晶显示屏和第二液晶显示屏中显示相同的图像信息，使得用户双眼能够看到立体的视频，使用户感觉到是在VR视频中的场景中。
[0011] 本发明的头部追踪器包括激光发射器、第三凸透镜、平凸透镜、第一激
光接收器、双凹透镜、第二激光接收器，激光发射器前端分别设置第三凸透镜、平凸透镜、双凹透镜，激光发射器发出的
激光束经过第三凸透镜扩束，经第一平凸透镜进行
准直，再经过双凹透镜再次扩束，使激光发射器发出来的激光束扩束后照射到用户头部，由第一激光接收器和第二激光接收器接收从用户头部反射回来的激光束，并肩接收到的激光束信息传输给PC机端进行分析，通过激光的折射以及
算法计算出用户头部的位置和深度信息，进而复原整个头部的三维空间，用户头部位置发生改变时，对应激光折射也发生改变，进而计算出用户头部移动的具体位置，PC机根据用户头部移动的位置来判断用户眼睛所需要观看的场景，并将对应的场景发送到第一液晶显示屏和第二液晶显示屏上显示。
[0012] 本发明的红色教育平台方案为：将纪念馆中对应的历史事件按照时间顺序拍摄成视频，在PC机端对拍摄后的视频进行剪辑、配音，加入应有的特效，并使输出视频为全景视频，在PC机中制作交互动画及VR里的2D界面输出交互png序列，2d界面元素切图，由程序员在电脑中写入相应代码实现交互逻辑输出可交互的VR内容，并进行调试和完善，通过草图表现场景输出场景示意，再根据场景示意建立3D模型进行输出，形成VR视频，由PC机通过蓝牙发送将制作好的VR视频发送至控制电路板，控制电路板控制第一液晶显示屏和第二液晶显示屏显示该视频，由头部追踪器采集用户头部的转向移动信息传输给PC机，PC机将传来的信息进行整合处理，识别出用户眼睛的朝向，控制VR视频向用户展示用户眼睛需要观看的视频信息，根据视频中的场景，PC即控制音响、冷风机、热风机、VR气味发生器、万向跑步机、振动电机、高温钠灯、雪花机、喷淋做出相应的工作状态，使得用户能够体验到VR视频中的
虚拟环境，增强用户对历史的
感知，使得红色教育更加刻苦铭心。
[0013] 由于本发明采用虚拟现实技术将用户带入到历史事件中感受历史事件中人物所处的虚拟环境的结构，从而可以得到以下有益效果：
[0014] 将历史事件拍摄成VR视频，并模拟视频中人物所处的环境，根据用户看到的视频中的场景，由PC控制音响、冷风机、热风机、VR气味发生器、万向跑步机、振动电机、高温钠灯、雪花机、喷淋做出相应的工作状态，使得用户能够体验到VR视频中的虚拟环境，增强用户对历史的感知，使得红色教育更加刻苦铭心。
附图说明
[0015] 图1为本发明一种基于VR技术的红色教育平台的人机交互室内部安装示意图；
[0016] 图2为本发明一种基于VR技术的红色教育平台的顶部安装结构示意图；
[0017] 图3为本发明一种基于VR技术的红色教育平台的一体机头显设备结构示意图；
[0018] 图4为本发明一种基于VR技术的红色教育平台的头部追踪器结构示意图；
[0019] 图5为本发明一种基于VR技术的红色教育平台的红色教育平台方案
流程图；
[0020] 图6为本发明一种基于VR技术的红色教育平台的工作流程图。
[0021] 主要元件符号说明。
[0022]人机交互室 1 一体机头显设备 2
音响 3 冷风机 4
头部追踪器 5 热风机 6
VR气味发生器 7 万向跑步机 8
振动电机 9 PC机 10
高温钠灯 11 雪花机 12
喷淋 13 继电器组 14
弹力松紧带 15 海绵 16
塑料盒 17 第一凸透镜 18
第一微透镜阵列 19 第一液晶显示屏 20
控制电路板 21 蓝牙模块 22
第二液晶显示屏 23 第二微透镜阵列 24
第二凸透镜 25 激光发射器 26
第三凸透镜 27 平凸透镜 28
第一激光接收器 29 双凹透镜 30
第二激光接收器 31 位移
传感器 32
具体实施方式
[0023] 下面结合
实施例并对照附图对本发明作进一步详细说明。
[0024] 请参阅图1至图6所示为本发明中的一种基于VR技术的红色教育平台，包括人机交互室1和一体机头显设备2。
[0025] 所述的人机交互室1中还设有头部追踪器5，在人机交互室1中设置有虚拟现实环境的装置，使用户有身临其境的感觉，将历史事件拍摄成视频，并将视频转换为VR视频，用户进入人机交互室1后，带上一体机头显设备2，即可看到对应历史事件的视频，由头部追踪器5捕捉用户头部的位置来切换视频显示的内容。用户通过一体机头显设备2查看，加上人机交互室1中虚拟的环境，使用户能够体会到历史事件中人物所处环境，使得用户跟深刻的体会到历史人物的不容易，尤其是红军长征历程，可以让用户体验到长征过程中的环境，增强红色教育效果，使红色教育发挥更大的作用。
[0026] 如图1和图2所示，所述的人机交互室1中四面墙壁上设有相同的音响3、冷风机4、头部追踪器5、热风机6、VR气味发生器7，地面上设有万向跑步机8、振动电机9、PC机10，顶部设有高温钠灯11、雪花机12、喷淋13，其中音响3、冷风机4、热风机6、VR气味发生器7安装在墙壁中间，振动电机9安装在万向跑步机8下方，头部追踪器5安装在墙壁上方，高温钠灯11、雪花机12、喷淋13处于万向跑步机8正上方，音响3用于发出VR视频中的配音，使用户能够体验识别到视频中的声音信息，冷风机4用于向用户吹冷风，当VR视频中出现遇冷风袭来时，PC机10便控制冷风机4向用户吹冷风，头部追踪器5用于追踪用户头部的位置及转动角度，由PC机10根据用户头部转动角度来调节一体机头显设备2中显示的内容，使得用户能够查看需要得知的视频角度，热风机6用于向用户吹热风，当VR视频中出现热风吹来时，PC机10便控制热风机6向用户吹热风，VR气味发生器7用于向用户提供VR视频中应有的气味信息，如VR视频中出现炸药爆炸场景时，VR气味发生器7便发出炸药爆炸后的
味道，万向跑步机8用于为用户提供跑步的平台，用户在万向跑步机8上走或者跑就相当于在VR视频中走或者跑，振动电机9用于震荡万向跑步机8，模拟VR视频中发生振动时，PC机10便控制振动电机9振动，使用户体验VR视频中的振动感觉，如VR视频中发生爆炸的场景，会使得场景中地面发生振动，人物会感觉到震感，所以通过振动电机9来模拟这一震感，高温钠灯11模拟太阳照射，雪花机12用于模拟下雪，喷淋13用于模拟下雨，当VR视频中出现出太阳场景时，PC机10便控制高温钠灯11照射到用户身上，使用户感觉是被太阳照射一般，当VR视频中出现出下雪场景时，PC机10便控制雪花机12吹雪到用户身上，当VR视频中出现出下雨且用户想要体验其中人物被雨淋的场景时，PC机10便控制喷淋13向用户喷水。音响3、冷风机4、热风机6、VR气味发生器7、万向跑步机8、振动电机9、高温钠灯11、雪花机12、喷淋13、激光发射器26均与继电器组14连接，再由PC机10控制继电器组14的开断来控制音响3、冷风机4、热风机6、VR气味发生器7、万向跑步机8、振动电机9、高温钠灯11、雪花机12、喷淋13、激光发射器26的工作状态。
[0027] 所述的PC机10旁边装有继电器组14，由PC机10控制继电器组14的导通状态来控制音响3、冷风机4、热风机6、VR气味发生器7、万向跑步机8、振动电机9、高温钠灯11、雪花机12、喷淋13、头部追踪器5、激光发射器26的工作状态，以完成用户对VR视频中场景的虚拟感受。
[0028] 如图3所示，所述的一体机头显设备2包括弹力松紧带15、海绵16、塑料盒17、第一凸透镜18、第一微透镜阵列19、第一液晶显示屏20、控制电路板21、蓝牙模块22、第二液晶显示屏23、第二微透镜阵列24、第二凸透镜25，弹力松紧带15与塑料盒17连接，塑料盒17靠近弹力松紧带15一侧设有海绵16，使用户带上一体机头显设备2时更加舒适，弹力松紧带15用于用户将塑料盒17佩戴在眼镜前方，第一凸透镜18、第一微透镜阵列19、第一液晶显示屏20排列安装在塑料盒17中的右边，第二凸透镜25、第二微透镜阵列24、第二液晶显示屏23排列安装在塑料盒17中的左边，控制电路板21和蓝牙模块22安装在塑料盒17中间，控制电路板21与第一液晶显示屏20、第二液晶显示屏23、蓝牙模块22连接，蓝牙模块22与PC机10建立通信关系，由PC机10将整理好的VR视频通过蓝牙模块22传输至控制电路板21，由控制电路板
21控制第一液晶显示屏20、第二液晶显示屏23显示VR视频，第一液晶显示屏20将显示的图像投射过第一微透镜阵列19，再经过第一凸透镜18汇聚到用户的右眼，第二液晶显示屏23将显示的图像投射过第二微透镜阵列24，再经过第二凸透镜25汇聚到用户的左眼，第一液晶显示屏20和第二液晶显示屏23中显示相同的图像信息，使得用户双眼能够看到立体的视频，使用户感觉到是在VR视频中的场景中。将历史事件拍摄成视频，并将视频转换为VR视频，用户带上一体机头显设备2，即可看到对应历史事件的视频。
[0029] 如图4所示，所述的头部追踪器5包括激光发射器26、第三凸透镜27、平凸透镜28、第一激光接收器29、双凹透镜30、第二激光接收器31，激光发射器26前端分别设置第三凸透镜27、平凸透镜28、双凹透镜30，激光发射器26发出的激光束经过第三凸透镜27扩束，经第一平凸透镜28进行准直，再经过双凹透镜30再次扩束，使激光发射器26发出来的激光束扩束后照射到用户头部，由第一激光接收器29和第二激光接收器31接收从用户头部反射回来的激光束，并肩接收到的激光束信息传输给PC机10端进行分析，通过激光的折射以及算法计算出用户头部的位置和深度信息，进而复原整个头部的三维空间，用户头部位置发生改变时，对应激光折射也发生改变，进而计算出用户头部移动的具体位置，PC机10根据用户头部移动的位置来判断用户眼睛所需要观看的场景，并将对应的场景发送到第一液晶显示屏20和第二液晶显示屏23上显示。人机交互室1内四个墙壁上的头部追踪器5能够从四个方向采集用户头部位置变化信息，使得PC机10端能够接收到更多的激光折射信息，使得对用户头部变化位置的
定位更加准确。
[0030] 所述的万向跑步机8上安装有位移传感器32，用于检测用户走过的位移，并将检测到信息传输给PC机10，PC机10根据用户走动的位移来调整VR视频的场景，使用户感觉是在VR视频中行走。
[0031] 所述的VR气味发生器7采用日本厂商VRQSO推出了一款VR气味发生器。
[0032] 如图5所示，所述的红色教育平台方案为：将纪念馆中对应的历史事件按照时间顺序拍摄成视频，在PC机10端对拍摄后的视频进行剪辑、配音，加入应有的特效，并使输出视频为全景视频，在PC机10中制作交互动画及VR里的2D界面输出交互png序列，2d界面元素切图，由程序员在电脑中写入相应代码实现交互逻辑输出可交互的VR内容，并进行调试和完善，通过草图表现场景输出场景示意，再根据场景示意建立3D模型进行输出，形成VR视频，由PC机10通过蓝牙发送将制作好的VR视频发送至控制电路板21，控制电路板21控制第一液晶显示屏20和第二液晶显示屏23显示该视频，由头部追踪器5采集用户头部的转向移动信息传输给PC机10，PC机10将传来的信息进行整合处理，识别出用户眼睛的朝向，控制VR视频向用户展示用户眼睛需要观看的视频信息，根据视频中的场景，PC即控制音响3、冷风机4、热风机6、VR气味发生器7、万向跑步机8、振动电机9、高温钠灯11、雪花机12、喷淋13做出相应的工作状态，使得用户能够体验到VR视频中的虚拟环境，增强用户对历史的感知，使得红色教育更加刻苦铭心。
[0033] 本发明的工作原理与工作过程如下：
[0034] 如图6所示，将历史事件拍摄成视频，在PC机10中将视频转换为VR视频，由PC机10将整理好的VR视频通过蓝牙模块22传输至控制电路板21，由控制电路板21控制第一液晶显示屏20、第二液晶显示屏23显示VR视频，激光发射器26发出来的激光束扩束后照射到用户头部，由第一激光接收器29和第二激光接收器31接收从用户头部反射回来的激光束，并肩接收到的激光束信息传输给PC机10端进行分析，通过激光的折射以及算法计算出用户头部的位置和深度信息，进而复原整个头部的三维空间，用户头部位置发生改变时，对应激光折射也发生改变，进而计算出用户头部移动的具体位置，PC机10根据用户头部移动的位置来判断用户眼睛所需要观看的场景，并将对应的场景发送到第一液晶显示屏20和第二液晶显示屏23上显示，根据视频中的场景，PC即控制音响3、冷风机4、热风机6、VR气味发生器7、万向跑步机8、振动电机9、高温钠灯11、雪花机12、喷淋13做出相应的工作状态，使得用户能够体验到VR视频中的虚拟环境，音响3发出VR视频中的配音，使用户能够体验识别到视频中的声音信息，当VR视频中出现遇冷风袭来时，PC机10便控制冷风机4向用户吹冷风，当VR视频中出现热风吹来时，PC机10便控制热风机6向用户吹热风，VR气味发生器7向用户提供VR视频中应有的气味信息，万向跑步机8用于为用户提供跑步的平台，用户在万向跑步机8上走或者跑就相当于在VR视频中走或者跑，VR视频中发生振动时，PC机10便控制振动电机9振动，使用户体验VR视频中的振动感觉，当VR视频中出现出太阳场景时，PC机10便控制高温钠灯11照射到用户身上，使用户感觉是被太阳照射一般，当VR视频中出现出下雪场景时，PC机10便控制雪花机12吹雪到用户身上，当VR视频中出现出下雨且用户想要体验其中人物被雨淋的场景时，PC机10便控制喷淋13向用户喷水，增强用户对历史的感知。
