【摘要】：兒童交通意外事故始終在威脅著兒童的生命安全,針對這一社會現(xiàn)象,我國政府愈加重視兒童交通安全教育工作。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,將虛擬現(xiàn)實技術(shù)引入兒童交通安全教育領(lǐng)域成為了研究熱點。本文通過分析現(xiàn)有基于VR的兒童交通安全教育系統(tǒng)的優(yōu)缺點,并結(jié)合兒童教育心理學(xué)研究成果,以及混沌教育理論的啟發(fā),從而打造用于兒童交通安全教育的虛擬交通場景,并通過設(shè)定交互任務(wù)的方式來達(dá)到教育兒童交通安全知識的目的,并解決用戶學(xué)習(xí)知識過程中的需求。本文完成的主要工作為:(1)交叉學(xué)科式需求分析。借鑒兒童心理學(xué)研究成果,從中得出兒童學(xué)習(xí)知識過程的特點。從混沌教育理論中獲得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計、初始狀態(tài)設(shè)計以及反饋方式設(shè)計的啟發(fā)與指導(dǎo)。從工業(yè)設(shè)計學(xué)科角度出發(fā),圍繞“以人為本”的設(shè)計原則,研究并提出基于VR的兒童交通安全教育系統(tǒng)的框架和功能設(shè)計方案。(2)虛擬場景搭建。本文通過網(wǎng)格細(xì)分算法實現(xiàn)用低內(nèi)存消耗支持高視覺精度的三維虛擬模型,同時用元胞自動機(jī)模擬交通流的生成,以及用UE4中的關(guān)卡藍(lán)圖編程實現(xiàn)動態(tài)光影效果和靜態(tài)光照。(3)交互開發(fā)。該部分主要根據(jù)功能設(shè)計進(jìn)行人機(jī)交互開發(fā),其中包括角色移動的兩種方式:基于Lighthouse技術(shù)的漫游模式以及改進(jìn)的瞬移技術(shù)。同時也包括了針對本文虛擬場景中的碰撞檢測的降維碰撞技術(shù)、虛擬抓取、虛擬按鈕交互以及場景重建技術(shù)。(4)本文中的虛擬交通場景實現(xiàn)了與教育相關(guān)以及無關(guān)的兩大模塊。與教育相關(guān)的內(nèi)容模塊包括:汽車、道路、信號燈、手冊、斑馬線,這些元素相互作用構(gòu)成了表面特征危險感知和內(nèi)容特征危險感知兩大任務(wù)場景,兒童通過完成任務(wù)的方式學(xué)習(xí)交通安全知識,在兒童任務(wù)失敗的情況下,系統(tǒng)進(jìn)行場景重建從而讓兒童進(jìn)行反復(fù)訓(xùn)練。與教育無關(guān)的內(nèi)容模塊包括:建筑、植被、人行道、光照環(huán)境、其他模型,這些元素相互作用營造出逼真的虛擬交通情景。最后,本文用認(rèn)知預(yù)演法測試了系統(tǒng)運行的流暢性和完整性。
【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：G434;TP391.9
【圖文】：

１．１選題背景逡逑兒童交通事故是導(dǎo)致兒童致死性傷害的第一原因［１］，很多因交通事故受傷的逡逑兒童也因傷勢嚴(yán)重而無法正常的生長發(fā)育，同時，有研究發(fā)現(xiàn)交通事故后遺癥持久性的危害兒童的身心健康＇上述問題對于社會或個人而言都是巨大的損目前，我國政府針對這種社會現(xiàn)象愈加重視兒童交通安全教育工作，同時也有越逡逑來越多的研究者投身在該方面的研究工作上。逡逑ＮＡＳＳ／ＣＤＳ邋（Ｎａｔｉｏｎａｌ邋Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ邋Ｓａｍｐｌｉｎｇ邋Ｓｙｓｔｅｍ）是美國國家公路交通安逡逑全管理局的信息統(tǒng)計分析部門所建立的交通事故數(shù)據(jù)庫，其中的交通事故報告分逡逑析系統(tǒng)被全世界相關(guān)研究所廣泛引用。該數(shù)據(jù)庫最新發(fā)布的（發(fā)布日期：２０１９－０３邋）逡逑關(guān)于２０１７年交通事故數(shù)據(jù)分析報告中有以下幾點重要內(nèi)容［３］：逡逑（１）交通意外事故有逐年上升的趨勢，如圖１－１所示。逡逑（２）平均每８８分鐘就有１個人在交通事故中死亡，其中兒童占１９％，報告逡逑中的部分相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計如圖１－２所示。逡逑（３）死于交通事故的兒童中行人占３８％，如圖１－３所示。逡逑４００００邐１８％逡逑

圖１－３道路交通事故死亡兒童按道路使用者類型進(jìn)行分類的統(tǒng)計情況逡逑近年來，我國愈加重視在兒童交通安全教育方面的工作。在２０１９年１安部在針對我國道路交通安全整體形勢及風(fēng)險隱患排查情況的新聞?wù){(diào)了加強(qiáng)道路使用者弱勢群體的交通安全教育工作［４］。圖１－４展示了“兒童交通安全教育”或“ｃｈｉｌｄｒｅｎ邋ｔｒａｆｆｉｃ邋ｓａｆｅｔｙ邋ｅｄｕｃａｔｉｏｎ”為主題的啟用模糊搜索功能），從圖中可以看出越來越多的研究者在關(guān)注兒童育領(lǐng)域，并且橫跨多個學(xué)科，學(xué)科分布情況如圖１－５所示。從有關(guān)兒２逡逑

１９９１邐１９９３邐１９９５邐１９９７邐１９９９邐２００１邐２００３邐２００５邐２００７邐２００９邐２０１１邐２０１３邐２０１５邐２０１７邐２０１９逡逑年份逡逑圖１－４文獻(xiàn)數(shù)量與年份之間的關(guān)系逡逑■醫(yī)藥、：逡逑Ｍ文化、科學(xué)、呹育．．．逡逑W交通■逡逑年－邐■政治＇法怲逡逑安全科…逡逑■邋ｊｊｉｍ邋術(shù)逡逑■農(nóng)業(yè)洰逡逑４０．２４％邐＿＿＿－—－Ｈ逡逑ｉ0３逡逑１０．９４％逡逑２８逡逑＾６．６４％逡逑Ｍ．９５％逡逑圖１－５文獻(xiàn)的學(xué)科劃分統(tǒng)計情況逡逑虛擬現(xiàn)實技術(shù)在近年來得到了快速的發(fā)展，伴隨著硬件設(shè)備迭代速度的加快，逡逑越來越多的研究者在研究虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用價值，如圖１－６所示是基于虛擬現(xiàn)逡逑實技術(shù)的內(nèi)容應(yīng)用專利總數(shù)隨時間的變化關(guān)系。當(dāng)研究者將虛擬現(xiàn)實技術(shù)引入教逡逑育行業(yè)時，虛擬教育的概念應(yīng)運而生。虛擬現(xiàn)實技術(shù)特有的３１特征（沉浸感逡逑３逡逑

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本文編號：2796276