基于VR的配网带电作业仿真培训方法、装置及系统与流程

本发明涉及电力培训仿真技术领域，尤其是涉及一种基于vr的配网带电作业仿真培训方法、装置及系统。

背景技术：

目前基于vr(virtualreality，虚拟现实)的配网带电作业仿真培训系统在其教学过程中，通常由一位操作者穿戴虚拟现实设备进行操作模拟训练，其他学员通过观看该操作者的第一人称视角画面对其操作过程进行观摩和学习。

这样的方式对处于观摩位置的学员而言，学习和理解带电作业整个过程操作行为及注意细节，存在着非常大的难度，特别是在模拟比较复杂的作业操作时，仅仅依靠操作者的第一人称视角进行观摩和学习是非常有限的；另外，对处于观摩位置的教员而言，由于无法对操作者在三维场景中的全身动作和行为进行整体、全面观察，所以不能判断其模拟操作是否符合带电作业规范，也难以通过虚拟现实设备实现对培训过程客观、全面、准确的评价。采用这样的仿真培训系统进行教学培训，可靠性和可信性较差，使得培训效果不佳。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于vr的配网带电作业仿真培训方法、装置及系统，以提升配网带电作业培训的效果。

第一方面，本发明实施例提供了一种基于vr的配网带电作业仿真培训方法，包括：构建配网带电作业的三维仿真虚拟场景，三维仿真虚拟场景中包括虚拟作业人员和虚拟配网环境；当监测到与三维仿真虚拟场景相关联的虚拟现实显示设备和虚拟现实交互设备被操作人员佩戴时，将操作人员与虚拟作业人员进行绑定；其中，虚拟现实显示设备用于将虚拟配网环境展示给操作人员；操作人员通过控制虚拟现实交互设备在虚拟配网环境中进行配网带电作业的仿真操作；基于预设的扫描设备对操作人员进行激光扫描，以获取操作人员的多个部位在三维仿真虚拟场景中对应的当前状态信息；其中，部位包括头部、手部、肩部、肘部和重心；当前状态信息包括当前位置信息和当前姿态信息；将操作人员的多个部位在三维仿真虚拟场景中对应的当前状态信息加载至虚拟作业人员，以使虚拟作业人员和操作人员保持同步动作；通过预设的虚拟相机以第三人称视角拍摄三维仿真虚拟场景，并将拍摄到的三维仿真虚拟场景转化为二维画面展示给观摩人员。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，虚拟现实显示设备采用头盔式，被佩戴于操作人员的头部；虚拟现实交互设备采用手柄式，被佩戴于操作人员的手部；获取操作人员的头部和手部在三维仿真虚拟场景中对应的当前状态信息的步骤，包括：分别计算虚拟现实显示设备和虚拟现实交互设备接收到的扫描设备所发射的激光的时长；根据时长，得到操作人员的头部、手部与扫描设备之间的角度关系；根据角度关系，分别确定操作人员的头部和手部在三维仿真虚拟场景中的对应的当前位置信息；通过pnp算法，分别计算得到操作人员的头部和手部对应的当前姿态信息。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，获取操作人员的重心在三维仿真虚拟场景中对应的当前状态信息的步骤，包括：根据操作人员的头部和手部在三维仿真虚拟场景中的对应的当前状态信息，结合空间三角形重心算法，计算得到操作人员的重心在三维仿真虚拟场景中的对应的当前状态信息。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，构建配网带电作业的三维仿真虚拟场景中的虚拟作业人员时，上述方法还包括:记录虚拟作业人员在构建时的身体特征信息；其中，身体特征信息包括虚拟作业人员身上的多个部位在三维仿真虚拟场景中的初始位置以及虚拟作业人员身上多个部位两两之间的距离；部位包括头部、手部、肩部、肘部和重心。

结合第一方面的第三种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，获取操作人员的肩部在三维仿真虚拟场景中对应的当前状态信息的步骤，包括：获取虚拟作业人员的肩部与虚拟作业人员的重心之间的第一距离；根据第一距离和所操作人员的重心在三维仿真虚拟场景中对应的当前位置信息，计算得到操作人员的肩部在三维仿真虚拟场景中对应的当前位置信息；根据虚拟作业人员的肩部和重心在三维仿真虚拟场景中的初始位置，确定第一单位向量；根据操作人员的肩部和重心在三维仿真虚拟场景中对应的当前位置信息，确定第二单位向量；对第一单位向量进行旋转处理，并记录第一单位向量旋转到与第二单位向量的方向一致时的第一单位向量的第一旋转角度；基于第一旋转角度，获取操作人员的肩部在三维仿真虚拟场景中对应的当前姿态信息。

结合第一方面的第四种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，获取操作人员的肘部在三维仿真虚拟场景中对应的当前状态信息的步骤，包括：获取虚拟作业人员的肘部与虚拟作业人员的肩部之间的第二距离；根据第二距离和操作人员的肩部在三维仿真虚拟场景中对应的当前位置信息，计算得到操作人员的肘部在三维仿真虚拟场景中对应的当前位置信息；根据虚拟作业人物的肘部和肩部在三维仿真虚拟场景中的初始位置，确定第三单位向量；根据操作人员的肘部和肩部在三维仿真虚拟场景中对应的当前位置信息，确定第四单位向量；对第三单位向量进行旋转处理，并记录第三单位向量旋转到与第四单位向量的方向一致时的第三单位向量的第二旋转角度；基于第二旋转角度，获取操作人员的肘部在三维仿真虚拟场景中对应的当前姿态信息。

结合第一方面的第三种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，上述虚拟作业人员为基于骨骼层和皮肤层的分层模型所构建的三维虚拟作业人物模型；将操作人员的多个部位在三维仿真虚拟场景中对应的当前状态信息加载至虚拟作业人员，以使虚拟作业人员和操作人员保持同步动作的步骤，包括：将操作人员的多个部位在三维仿真虚拟场景中对应的当前状态信息加载至虚拟作业人员的骨骼层中对应的骨骼部位；利用骨骼蒙皮动画技术，通过骨骼层驱动皮肤层的网格顶点变形，以实现虚拟作业人员和操作人员保持同步动作。

结合第一方面的第六种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，上述方法还包括：通过虚拟现实交互设备获取操作人员的操作指令；将操作指令发送至虚拟作业人员的手部，以使虚拟作业人员在三维仿真虚拟场景中执行与操作指令对应的动作。

第二方面，本发明实施例提供了一种基于vr的配网带电作业仿真培训装置，包括：三维仿真虚拟场构建模块，用于构建配网带电作业的三维仿真虚拟场景，三维仿真虚拟场景中包括虚拟作业人员和虚拟配网环境；人员绑定模块，用于当监测到与三维仿真虚拟场景相关联的虚拟现实显示设备和虚拟现实交互设备被操作人员佩戴时，将操作人员与虚拟作业人员进行绑定；其中，虚拟现实显示设备用于将虚拟配网环境展示给操作人员；操作人员通过控制虚拟现实交互设备在虚拟配网环境中进行配网带电作业的仿真操作；操作人员信息获取模块，用于基于预设的扫描设备对操作人员进行激光扫描，以获取操作人员的多个部位在三维仿真虚拟场景中对应的当前状态信息；其中，部位包括头部、手部、肩部、肘部和重心；当前状态信息包括当前位置信息和当前姿态信息；虚拟人员信息同步模块，用于将操作人员的多个部位在三维仿真虚拟场景中对应的当前状态信息加载至虚拟作业人员，以使虚拟作业人员和操作人员保持同步动作；三维仿真虚拟场展示模块，用于通过预设的虚拟相机以第三人称视角拍摄三维仿真虚拟场景，并将拍摄到的三维仿真虚拟场景转化为二维画面展示给观摩人员。

第三方面，本发明实施例提供了一种基于vr的配网带电作业仿真培训系统，包括虚拟现实显示设备、虚拟现实交互设备、扫描设备、显示设备及服务器；虚拟现实显示设备、虚拟现实交互设备、扫描设备、显示设备分别与服务器通信连接；服务器上安装有如第二方面所述的基于vr的配网带电作业仿真培训装置。

本发明实施例带来了以下有益效果：

本发明实施例提供了一种基于vr的配网带电作业仿真培训方法、装置及系统，首先构建配网带电作业的三维仿真虚拟场景；三维仿真虚拟场景中包括虚拟作业人员和虚拟配网环境；当监测到与三维仿真虚拟场景相关联的虚拟现实显示设备和虚拟现实交互设备被操作人员佩戴时，将操作人员与虚拟作业人员进行绑定；基于预设的扫描设备对操作人员进行激光扫描，以获取操作人员的多个部位在三维仿真虚拟场景中对应的当前状态信息并加载至虚拟作业人员，以使虚拟作业人员和操作人员保持同步动作；通过预设的虚拟相机以第三人称视角拍摄三维仿真虚拟场景，并将拍摄到的三维仿真虚拟场景转化为二维画面展示给观摩人员。本发明实施例通过构建包括虚拟作业人员和虚拟配网环境的三维仿真虚拟场景，并将实际操作人员的动作同步至虚拟作业人员，然后以第三人称视角拍摄三维仿真虚拟场景并将其转换为二维画面展示给观摩人员，相较于现有技术中以操作者的第一人称视角对其操作过程进行观摩和学习的方式，能够更为全面的观摩和学习与操作人员所绑定的虚拟作业人员的整体操作动作，实现规模化观摩和学习以及对培训过程的全面监控和考核，从而有效提升配网带电作业培训的效果。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种基于vr的配网带电作业仿真培训方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的一种虚拟作业人员的身体特征结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种重心与肩部位置分布结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种单位旋转轴与第一旋转角度分布结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种基于vr的配网带电作业仿真培训装置的结构框图；

图6为本发明实施例提供的一种基于vr的配网带电作业仿真培训系统的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的另一种基于vr的配网带电作业仿真培训系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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做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。

现有基于vr(virtualreality，虚拟现实)的配网带电作业仿真培训系统在其教学过程中，通常由一位操作者穿戴虚拟现实设备进行操作模拟训练，其他学员通过观看该操作者的第一人称视角画面对其操作过程进行观摩和学习。这样的方式对处于观摩位置的学员而言，学习和理解带电作业整个过程操作行为及注意细节，存在着非常大的难度，特别是在模拟比较复杂的作业操作时，仅仅依靠操作者的第一人称视角进行观摩和学习是非常有限的；另外，对处于观摩位置的教员而言，由于无法对操作者在三维场景中的全身动作和行为进行整体、全面观察，所以不能判断其模拟操作是否符合带电作业规范，也难以通过虚拟现实设备实现对培训过程客观、全面、准确的评价。采用这样的仿真培训系统进行教学培训，可靠性和可信性较差，使得培训效果不佳。

基于此，本发明实施例提供的一种基于vr的配网带电作业仿真培训方法、装置以及系统，可以有效提升配网带电作业培训的效果。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种基于vr的配网带电作业仿真培训方法进行详细介绍。

参见图1所示的一种基于vr的配网带电作业仿真培训方法的流程图，该方法包括如下步骤：

步骤s102，构建配网带电作业的三维仿真虚拟场景，三维仿真虚拟场景中包括虚拟作业人员和虚拟配网环境；

其中，虚拟作业人员为三维虚拟人物模型；虚拟配网环境中配置有配网带电作业培训所需的仿真工作环境、电气设备、工器具等三维模型以及其他构建虚拟配网环境所需的材质、贴图和灯光等。

步骤s104，当监测到与三维仿真虚拟场景相关联的虚拟现实显示设备和虚拟现实交互设备被操作人员佩戴时，将操作人员与虚拟作业人员进行绑定；

其中，虚拟现实显示设备用于将虚拟配网环境展示给操作人员；操作人员通过控制虚拟现实交互设备在虚拟配网环境中进行配网带电作业的仿真操作；操作人员可以是配网带电作业教学培训中的培训教员，也可以是练习配网带电作业仿真操作的学员。

步骤s106，基于预设的扫描设备对操作人员进行激光扫描，以获取操作人员的多个部位在三维仿真虚拟场景中对应的当前状态信息；

其中，上述部位包括头部、手部、肩部、肘部和重心；当前状态信息包括当前位置信息和当前姿态信息。

步骤s108，将操作人员的多个部位在三维仿真虚拟场景中对应的当前状态信息加载至虚拟作业人员，以使虚拟作业人员和操作人员保持同步动作。

步骤s110，通过预设的虚拟相机以第三人称视角拍摄三维仿真虚拟场景，并将拍摄到的三维仿真虚拟场景转化为二维画面展示给观摩人员。

具体的，实际应用时，可在三维仿真虚拟场景中设置第三人称视角虚拟摄像机(也即，上述虚拟相机)和虚拟灯光，通过调整第三人称视角虚拟摄像机的位置、朝向和视锥体以及虚拟灯光的位置和类型，以实现在利用第三人称视角虚拟摄像机拍摄三维仿真虚拟场景时，对其中不可见的物体进行裁剪和剔除，具体的包括视锥裁剪、背面剔除和遮挡剔除；然后为拍摄到的三维仿真虚拟场景选用动画渲染状态(具体的，包括使用的材质、使用的纹理、使用的shader等)后对其进行三维渲染，形成对应的二维画面，将该二维画面发送至与三维仿真虚拟场景相关联的外接显示屏幕上展示给观摩人员，从而实现在第三人称观摩角度下还原虚拟人物躯体及手部相应的三维动作，让观摩人员能够看到虚拟人物的整体操作动作。

本发明实施例提供的上述基于vr的配网带电作业仿真培训方法，通过构建包括虚拟作业人员和虚拟配网环境的三维仿真虚拟场景，并将实际操作人员的动作同步至虚拟作业人员，然后以第三人称视角拍摄三维仿真虚拟场景并将其转换为二维画面展示给观摩人员，相较于现有技术中以操作者的第一人称视角对其操作过程进行观摩和学习的方式，能够更为全面的观摩和学习与操作人员所绑定的虚拟作业人员的整体操作动作，实现规模化观摩和学习以及对培训过程的全面监控和考核，从而有效提升配网带电作业培训的效果。

在一种可选的实施方式中，上述虚拟现实显示设备采用头盔式，被佩戴于操作人员的头部；虚拟现实交互设备采用手柄式，被佩戴于操作人员的手部；具体的，头盔式的虚拟现实显示设备可以是一种vr眼镜，内部包含有高清显示屏幕、光学镜片、陀螺仪等部件；手柄式的虚拟交互设备上可设置有多个功能按键，实际应用时，操作人员通过前述多个功能按键发送操作指令，以控制虚拟现实交互设备在虚拟配网环境中进行配网带电作业的仿真操作。

基于此，上述步骤s106中获取操作人员的头部和手部在三维仿真虚拟场景中对应的当前状态信息的步骤，包括：分别计算虚拟现实显示设备和虚拟现实交互设备接收到的扫描设备所发射的激光的时长；根据时长，得到操作人员的头部、手部与扫描设备之间的角度关系；根据角度关系，分别确定操作人员的头部和手部在三维仿真虚拟场景中的对应的当前位置信息；通过pnp算法，分别计算得到操作人员的头部和手部对应的当前姿态信息。

具体的，当操作人员头部佩戴虚拟现实显示设备，手部持握虚拟现实交互设备时，通过预设的扫描设备分别在水平和垂直两个方向轮流对操作人员所处空间发射激光进行扫描，计算虚拟现实显示设备和虚拟现实交互设备接收到的扫描设备所发射的激光的时长，根据时长并结合激光测距技术，确定操作人员的头部、手部与扫描设备三者中两两之间的距离，进而确定当前时刻操作人员的头部、手部与扫描设备的角度关系，也即位置分布关系，将该位置分布关系以一定比例映射到三维仿真虚拟场景中，分别确定操作人员的头部和手部在三维仿真虚拟场景中的对应的当前位置信息；进而通过位资估算技术，也即pnp(pespective-n-point，视角-n-点)算法，结合前述操作人员的头部和手部在三维仿真虚拟场景中的当前位置信息，计算得到操作人员的头部和手部对应的当前姿态信息。

进一步，获取操作人员的重心在三维仿真虚拟场景中对应的当前状态信息的步骤，包括：根据操作人员的头部和手部在三维仿真虚拟场景中的对应的当前状态信息，结合空间三角形重心算法，计算得到操作人员的重心在三维仿真虚拟场景中的对应的当前状态信息。

进一步，构建配网带电作业的三维仿真虚拟场景中的虚拟作业人员时，上述方法还包括:记录虚拟作业人员在构建时的身体特征信息；其中，身体特征信息包括虚拟作业人员身上的多个部位在三维仿真虚拟场景中的初始位置以及虚拟作业人员身上多个部位两两之间的距离；部位包括头部、手部、肩部、肘部和重心。具体的，为便于理解，参见图2，本发明实施例提供了一种虚拟作业人员的身体特征结构示意图，图2中示出了虚拟作业人员身上的多个部位的初始位置节点，具体的，包括头部节点pv，重心节点pn，肩部节点pn-1，肘部节点pn-2，手部节点p0。

基于上述虚拟作业人员的身体特征信息，在具体实施时，可通过以下步骤获取操作人员的肩部在三维仿真虚拟场景中对应的当前状态信息：

(1)获取虚拟作业人员的肩部与虚拟作业人员的重心之间的第一距离，也即上述虚拟作业人员的重心节点pn与肩部节点pn-1两点之间线段的长度，将该长度记为dn-1。

(2)根据第一距离和操作人员的重心在三维仿真虚拟场景中对应的当前位置信息，计算得到操作人员的肩部在三维仿真虚拟场景中对应的当前位置信息；

具体的，将操作人员的重心在三维仿真虚拟场景中对应的当前位置记为pn'，操作人员的肩部在三维仿真虚拟场景中对应的当前位置记为pn-1'；根据人体身上多个部位两两之间，诸如肩部与重心之间的距离不变的结构特点，为便于后续将操作人员身上多个部位的当前特征信息对应的加载至虚拟作业人员，在一种可选的方式中，以虚拟作业人员的身体结构特征作为依据计算pn-1'，则待求的pn-1'在以pn'为球心、dn-1为半径的球面上，为便于理解，如图3所示，本发明实施例提供了一种重心与肩部位置分布结构示意图，在图3中示意出了pn'、pn-1'、pn和pn-1的位置分布关系，基于此，可通过实施以下步骤计算得到pn-1'：

首先，单位化pn-1到pn'的连线向量，即获得pn-1到pn'的单位向量n，公式如下：

n＝(pn-1-pn')/|pn-1-pn'|

其次，根据pn'的位置坐标，通过向量加法，获得pn-1'的位置坐标，也即操作人员的肩部在三维仿真虚拟场景中对应的当前位置信息，公式如下：

pn-1'＝pn'+dn-1n

(3)根据虚拟作业人员的肩部和重心在三维仿真虚拟场景中的初始位置，确定第一单位向量；

也即确定pn-1到pn的第一单位向量n1，公式如下：

n1＝pn-1pn＝(pn-pn-1)/|pn-pn-1|

(4)根据操作人员的肩部和重心在三维仿真虚拟场景中对应的当前位置信息，确定第二单位向量；

也即确定pn-1'到pn'的第二单位向量n2，公式如下：

n2＝pn-1'pn'＝(pn'-pn-1')/|pn'-pn-1'|

(5)对第一单位向量进行旋转处理，并记录第一单位向量旋转到与第二单位向量的方向一致时的第一单位向量的第一旋转角度；

也即记录第一单位向量n1旋转到第二单位向量n2的第一旋转角度θ，如下：

(6)基于第一旋转角度，获取操作人员的肩部在三维仿真虚拟场景中对应的当前姿态信息。

具体的，实际实施时，可首先根据前述第一单位向量n1以及第二单位向量n2，计算得到单位旋转轴e；然后结合第一旋转角度θ，使用旋转四元数表示操作人员的肩部在三维仿真虚拟场景的旋转变量q，该旋转变量q即为操作人员的肩部在三维仿真虚拟场景中对应的当前姿态信息，具体的计算公式如下：

e＝(n1×n2)/|n1×n2|；

q＝(qx,qy,qz,qw)；

其中，qx表示pn-1'在x轴的旋转分量，qy表示pn-1'在y轴的旋转分量，qz表示pn-1'在z轴的旋转分量，qw表示旋转角度，具体表示为：

qx＝sin(θ/2)ex，qy＝sin(θ/2)ey，qz＝sin(θ/2)ez，qw＝cos(θ/2)。

其中，ex表示pn-1'在x轴的单位分量，ey表示pn-1'在y轴的单位分量，ez表示pn-1'在z轴的单位分量。

另外，为便于理解，参见图4，本发明实施例还提供了一种单位旋转轴与第一旋转角度分布结构示意图，图4中具体示意出了第一单位向量n1、第二单位向量n2、第一旋转角度θ和单位旋转轴e。

进一步，在一种可选的方式中，获取操作人员的肘部在三维仿真虚拟场景中对应的当前状态信息，可通过如下步骤实施：

(1)获取虚拟作业人员的肘部与虚拟作业人员的肩部之间的第二距离；

(2)根据第二距离和操作人员的肩部在三维仿真虚拟场景中对应的当前位置信息，计算得到操作人员的肘部在三维仿真虚拟场景中对应的当前位置信息；

(3)根据虚拟作业人物的肘部和肩部在三维仿真虚拟场景中的初始位置，确定第三单位向量；

(4)根据操作人员的肘部和肩部在三维仿真虚拟场景中对应的当前位置信息，确定第四单位向量；

(5)对第三单位向量进行旋转处理，并记录第三单位向量旋转到与第四单位向量的方向一致时的第三单位向量的第二旋转角度；

(6)基于第二旋转角度，获取操作人员的肘部在三维仿真虚拟场景中对应的当前姿态信息。

具体的，上述获取操作人员的肘部在三维仿真虚拟场景中对应的当前状态信息的步骤的具体计算过程，可参照上述获取操作人员的肩部在三维仿真虚拟场景中对应的当前姿态信息步骤中的计算公式，在此不再赘述。

进一步，在具体实施时，上述虚拟作业人员为基于骨骼层和皮肤层的分层模型所构建的三维虚拟作业人物模型；上述步骤s108，也即将操作人员的多个部位在三维仿真虚拟场景中对应的当前状态信息加载至虚拟作业人员，以使虚拟作业人员和操作人员保持同步动作的步骤，包括：

(1)将操作人员的多个部位在三维仿真虚拟场景中对应的当前状态信息加载至虚拟作业人员的骨骼层中对应的骨骼部位；其中，骨胳部位包括头部、手部、肩部、肘部和重心。

(2)利用骨骼蒙皮动画技术，通过骨骼层驱动皮肤层的网格顶点变形，以实现虚拟作业人员和操作人员保持同步动作。从而实现虚拟作业人员运动的三维动画效果，例如绝缘杆作业法中所涉及抬头、转身、抬举、曲臂等动作，形成虚拟作业人员躯体动作动画数据信息。

进一步，上述方法还包括：通过虚拟现实交互设备获取操作人员的操作指令；将操作指令发送至虚拟作业人员的手部，以使虚拟作业人员在三维仿真虚拟场景中执行与操作指令对应的动作。

具体的，根据虚拟现实交互设备的按键响应情况，分析触发事件，解析成相应的操作人员的操作指令，将操作指令发送至虚拟作业人员的手部，以对应形成虚拟作业人员的手部虚拟动作的动画数据信息。例如，实际应用时，当操作人员紧扳按键且与虚拟物体不重合，则将虚拟动作解析为握拳；松开按键且与虚拟物体不重合时，将虚拟动作解析为松拳；紧扳按键且与虚拟物体重合，将虚拟动作解析为抓住虚拟物体；松开按键且与虚拟物体重合，将虚拟动作解析为松手虚拟物体。

综上所述，本发明实施例提供的上述基于vr的配网带电作业仿真培训方法，能够解决在虚拟现实训练过程中单人以第一人称视线应用所带来的对虚拟作业人员自身动作行为以及与周围环境的关系无法完全呈现的不足和局限；让未穿戴虚拟现实设备的学员对操作人员的操作过程以第三人称角度进行观摩和学习，能够有效开展规模化观摩和学习；还能够便于培训教员对学员操作的虚拟现实训练过程进行全面的监控和考核，判断其模拟操作是否符合带电作业规范，保证培训质量和效果，提升参与培训的作业人员，也即学员的技能水平。

对应上述方法，本发明实施例还提供了一种基于vr的配网带电作业仿真培训装置，参见图5，该装置包括：

三维仿真虚拟场构建模块502，用于构建配网带电作业的三维仿真虚拟场景，三维仿真虚拟场景中包括虚拟作业人员和虚拟配网环境；

人员绑定模块504，用于当监测到与三维仿真虚拟场景相关联的虚拟现实显示设备和虚拟现实交互设备被操作人员佩戴时，将操作人员与虚拟作业人员进行绑定；其中，虚拟现实显示设备用于将虚拟配网环境展示给操作人员；操作人员通过控制虚拟现实交互设备在虚拟配网环境中进行配网带电作业的仿真操作；

操作人员信息获取模块506，用于基于预设的扫描设备对操作人员进行激光扫描，以获取操作人员的多个部位在三维仿真虚拟场景中对应的当前状态信息；其中，部位包括头部、手部、肩部、肘部和重心；当前状态信息包括当前位置信息和当前姿态信息；

虚拟人员信息同步模块508，用于将操作人员的多个部位在三维仿真虚拟场景中对应的当前状态信息加载至虚拟作业人员，以使虚拟作业人员和操作人员保持同步动作；

三维仿真虚拟场展示模块510，用于通过预设的虚拟相机以第三人称视角拍摄三维仿真虚拟场景，并将拍摄到的三维仿真虚拟场景转化为二维画面展示给观摩人员。

本发明实施例提供的上述基于vr的配网带电作业仿真培训装置，通过构建包括虚拟作业人员和虚拟配网环境的三维仿真虚拟场景，并将实际操作人员的动作同步至虚拟作业人员，然后以第三人称视角拍摄三维仿真虚拟场景并将其转换为二维画面展示给观摩人员，相较于现有技术中以操作者的第一人称视角对其操作过程进行观摩和学习的方式，能够更为全面的观摩和学习与操作人员所绑定的虚拟作业人员的整体操作动作，实现规模化观摩和学习以及对培训过程的全面监控和考核，从而有效提升配网带电作业培训的效果。

本实施例所提供的装置，其实现原理及产生的技术效果和前述实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。

进一步，对应上述方法和装置，本发明实施例还提供了一种基于vr的配网带电作业仿真培训系统，参见图6所示基于vr的配网带电作业仿真培训系统的结构示意图，该系统包括虚拟现实显示设备602、虚拟现实交互设备604、扫描设备606、显示设备608及服务器610；其中，虚拟现实显示设备602、虚拟现实交互设备604、扫描设备606、显示设备608分别与服务器610通信连接；服务器上安装有上述基于vr的配网带电作业仿真培训装置。

另外，为便于实施，本发明实施例还提供了另一种基于vr的配网带电作业仿真培训系统的结构示意图，如图7所示，该系统包括依次通信连接的定位模块708、转换模块710、服务模块712和观摩模块714，还包括分别与定位模块708通信连接的虚拟现实显示设备702、虚拟现实交互设备704、扫描设备706。

在实际应用时，服务模块形成完整的配网带电作业仿真培训的三维仿真虚拟场景；当操作人员头部佩戴虚拟现实显示设备，手部持握虚拟现实交互设备，扫描设备则对操作人员所处空间发射激光进行扫描；定位模块获得操作人员的头部节点和手部节点的空间位置信息及姿态信息；转换模块换算获得操作人员的重心节点、肩部节点和肘部节点的空间位置信息及姿态信息；服务模块基于前述操作人员的多个部位的空间位置信息及姿态信息形成与操作人员绑定的虚拟作业人员的躯体动作动画数据信息；服务模块基于操作人员对虚拟现实交互设备的操作形成与操作人员绑定的虚拟作业人员的手部动作动画数据信息；观摩模块通过三维渲染，将第三人称观摩角度下虚拟人物躯体及手部相应的三维动作通过二维画面展示给观摩人员。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。