【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于數(shù)學(xué)模型展示領(lǐng)域，具體地說是一種數(shù)學(xué)模型動(dòng)態(tài)展示裝置及演示方法。
技術(shù)介紹
1、在日常數(shù)學(xué)教學(xué)中，常常需要通過數(shù)學(xué)模型使學(xué)生能夠感受、模擬實(shí)物，從而更加深刻地理解數(shù)學(xué)知識(shí)，數(shù)學(xué)模型動(dòng)態(tài)展示裝置及演示方法作為一種重要的教學(xué)輔助工具，對(duì)于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、豐富感性認(rèn)識(shí)、幫助形成明確的概念以及發(fā)展學(xué)生的觀察能力和思維能力等方面都具有重要作用。
2、現(xiàn)有技術(shù)中數(shù)學(xué)模型的動(dòng)態(tài)演示方式往往缺乏直觀性和交互性，使得用戶難以深入理解數(shù)學(xué)模型的動(dòng)態(tài)變化過程。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為了解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)提供一種數(shù)學(xué)模型動(dòng)態(tài)展示裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中數(shù)學(xué)模型的動(dòng)態(tài)演示方式往往缺乏直觀性和交互性，使得用戶難以深入理解數(shù)學(xué)模型的動(dòng)態(tài)變化過程的問題。
2、一種數(shù)學(xué)模型動(dòng)態(tài)演示方法，包括以下步驟：
3、步驟一：數(shù)據(jù)準(zhǔn)備階段
4、收集并整理數(shù)學(xué)模型所需的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，包括模型參數(shù)、初始條件及邊界條件，并利用完整性評(píng)估函數(shù)s1對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行量化評(píng)估，確保s1的值達(dá)到預(yù)設(shè)的閾值，為后續(xù)的ar演示提供堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)；
5、步驟二：模型構(gòu)建階段
6、基于準(zhǔn)備的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中構(gòu)建相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，并利用復(fù)雜度評(píng)估函數(shù)s2對(duì)模型構(gòu)建過程進(jìn)行量化評(píng)估，確保s2的值在合理范圍內(nèi)，以平衡模型的復(fù)雜度和計(jì)算效率；
7、步驟三：動(dòng)態(tài)演示階段
8、通過動(dòng)態(tài)演示系統(tǒng)接收并解析數(shù)學(xué)模型，將模型的動(dòng)態(tài)變化過程以三維、立體且高度交互
9、步驟四：演示參數(shù)配置階段
10、在動(dòng)態(tài)演示系統(tǒng)中配置演示參數(shù)，包括演示速度、視角選擇、圖形渲染風(fēng)格，同時(shí)考慮ar特有的交互元素，包括頭部追蹤、手勢(shì)識(shí)別；
11、步驟五：動(dòng)態(tài)演示階段
12、運(yùn)行數(shù)學(xué)模型并通過ar動(dòng)態(tài)演示系統(tǒng)實(shí)時(shí)展示模型的動(dòng)態(tài)變化過程，用戶佩戴ar眼鏡，身臨其境地觀察和理解模型的動(dòng)態(tài)變化，通過交互界面控制演示的播放、暫停、快進(jìn)、后退操作，并與虛擬環(huán)境中的元素進(jìn)行互動(dòng)，包括旋轉(zhuǎn)模型、縮放視圖和調(diào)整參數(shù)；
13、步驟六：結(jié)果分析與反饋階段
14、在演示結(jié)束后，提供對(duì)演示結(jié)果的分析工具，允許用戶對(duì)模型輸出進(jìn)行解讀、比較和驗(yàn)證，根據(jù)ar演示中的交互數(shù)據(jù)，為用戶提供深入的反饋。
15、優(yōu)選的，在步驟一中，所述s1的計(jì)算公式為：
16、
17、其中，n為數(shù)據(jù)點(diǎn)的總數(shù)，ai為第i個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的準(zhǔn)確性評(píng)分，ci為第i個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的完整性評(píng)分，di為第i個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的一致性指標(biāo)，α,β,γ為權(quán)重系數(shù)，且α+β+γ＝1；s1的值域?yàn)閇0,1]，值越接近1表示數(shù)據(jù)準(zhǔn)備階段的完整性越高。
18、優(yōu)選的，在步驟二中，s2的計(jì)算公式為：
19、
20、其中，m為模型中方程的數(shù)量，dj為第j個(gè)方程的維度，ej為第j個(gè)方程的數(shù)量系數(shù)，ccf(fj)為第j個(gè)方程的計(jì)算復(fù)雜度函數(shù)，δ,ε為權(quán)重系數(shù)，且δ+ε＝1；s2的值域?yàn)閇log10(1)，+∞)，即[0，+∞)，值越大表示模型構(gòu)建階段的復(fù)雜度越高。
21、優(yōu)選的，s3的計(jì)算公式為：
22、
23、其中，t為評(píng)估時(shí)間段的總長(zhǎng)度，rt(t)為時(shí)間t時(shí)的系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間，is(t)為時(shí)間t時(shí)的交互流暢度評(píng)分，us(t)為時(shí)間t時(shí)的用戶滿意度評(píng)分，η,θ為權(quán)重系數(shù)，且η+θ＝1；s3的值域?yàn)閇0,1]，值越接近1表示動(dòng)態(tài)演示系統(tǒng)的交互效率越高。
24、優(yōu)選的，所述動(dòng)態(tài)演示系統(tǒng)支持多種數(shù)學(xué)模型格式，包括但不限于微分方程模型、統(tǒng)計(jì)模型和機(jī)器學(xué)習(xí)模型，從而增強(qiáng)了系統(tǒng)的通用性和靈活性。
25、優(yōu)選的，所述動(dòng)態(tài)演示系統(tǒng)采用三維圖形渲染技術(shù)模擬真實(shí)世界的物理現(xiàn)象，包括重力、碰撞和光影效果，提高演示的真實(shí)感和直觀性。
26、優(yōu)選的，所述動(dòng)態(tài)演示系統(tǒng)還包含用戶自定義界面，允許用戶根據(jù)需要調(diào)整演示中的顏色、透明度、光照效果視覺參數(shù)，以滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求。
27、一種數(shù)學(xué)模型動(dòng)態(tài)展示裝置，包括，
28、數(shù)據(jù)處理模塊：用于收集并整理數(shù)學(xué)模型所需的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，包括模型參數(shù)、初始條件及邊界條件，并利用完整性評(píng)估函數(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行量化評(píng)估，確保數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確性；
29、模型構(gòu)建模塊：基于處理后的數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中構(gòu)建相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，并利用復(fù)雜度評(píng)估函數(shù)對(duì)模型構(gòu)建過程進(jìn)行量化評(píng)估，以平衡模型的復(fù)雜度和計(jì)算效率；
30、動(dòng)態(tài)演示模塊：接收并解析數(shù)學(xué)模型，通過三維圖形渲染技術(shù)將模型的動(dòng)態(tài)變化過程以立體且高度交互的方式展示給用戶，同時(shí)利用交互效率評(píng)估函數(shù)對(duì)系統(tǒng)的交互效率進(jìn)行量化評(píng)估；
31、參數(shù)配置模塊：用于在動(dòng)態(tài)演示系統(tǒng)中配置演示參數(shù)，包括演示速度、視角選擇、圖形渲染風(fēng)格，以及ar特有的交互元素如頭部追蹤、手勢(shì)識(shí)別。
32、優(yōu)選的，還包括：
33、用戶交互模塊：允許用戶通過佩戴ar眼鏡等設(shè)備身臨其境地觀察和理解模型的動(dòng)態(tài)變化，通過交互界面控制演示的播放、暫停、快進(jìn)、后退操作，并與虛擬環(huán)境中的元素進(jìn)行互動(dòng)。
34、優(yōu)選的，還包括：
35、結(jié)果分析模塊：在演示結(jié)束后提供對(duì)演示結(jié)果的分析工具，允許用戶對(duì)模型輸出進(jìn)行解讀、比較和驗(yàn)證，并根據(jù)ar演示中的交互數(shù)據(jù)為用戶提供深入的反饋。
36、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)具有如下有益效果：
37、通過采用先進(jìn)的ar技術(shù)和三維圖形渲染能力，將模型的動(dòng)態(tài)變化過程以高度交互的方式展示給用戶，使用戶能夠身臨其境地觀察和理解模型，極大地提升了用戶體驗(yàn)和參與度；同時(shí)，通過配置演示參數(shù)和ar特有的交互元素，以及提供豐富的交互操作，進(jìn)一步增強(qiáng)了用戶的沉浸感和互動(dòng)性；
38、通過完整性評(píng)估函數(shù)對(duì)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備階段進(jìn)行量化評(píng)估，確保基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性，為后續(xù)的數(shù)學(xué)模型構(gòu)建和動(dòng)態(tài)演示提供可靠的數(shù)據(jù)支撐，從而提高整個(gè)演示方法的準(zhǔn)確性和可信度；
39、通過復(fù)雜度評(píng)估函數(shù)的應(yīng)用使得在模型構(gòu)建階段能夠平衡模型的復(fù)雜度和計(jì)算效率，既保證了模型的精確性，又避免了因模型過于復(fù)雜而導(dǎo)致的計(jì)算效率低下問題，提升了整體演示的流暢性和實(shí)用性。
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1.一種數(shù)學(xué)模型動(dòng)態(tài)演示方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.如權(quán)利要求1所述一種數(shù)學(xué)模型動(dòng)態(tài)演示方法，其特征在于，在步驟一中，所述S1的計(jì)算公式為：
3.如權(quán)利要求2所述一種數(shù)學(xué)模型動(dòng)態(tài)演示方法，其特征在于，在步驟二中，S2的計(jì)算公式為：
4.如權(quán)利要求3所述一種數(shù)學(xué)模型動(dòng)態(tài)演示方法，其特征在于，S3的計(jì)算公式為：
5.如權(quán)利要求4所述一種數(shù)學(xué)模型動(dòng)態(tài)演示方法，其特征在于，所述動(dòng)態(tài)演示系統(tǒng)支持多種數(shù)學(xué)模型格式，包括但不限于微分方程模型、統(tǒng)計(jì)模型和機(jī)器學(xué)習(xí)模型，從而增強(qiáng)了系統(tǒng)的通用性和靈活性。
6.如權(quán)利要求5所述一種數(shù)學(xué)模型動(dòng)態(tài)演示方法，其特征在于，所述動(dòng)態(tài)演示系統(tǒng)采用三維圖形渲染技術(shù)模擬真實(shí)世界的物理現(xiàn)象，包括重力、碰撞和光影效果，提高演示的真實(shí)感和直觀性。
7.如權(quán)利要求6所述一種數(shù)學(xué)模型動(dòng)態(tài)演示方法，其特征在于，所述動(dòng)態(tài)演示系統(tǒng)還包含用戶自定義界面，允許用戶根據(jù)需要調(diào)整演示中的顏色、透明度、光照效果視覺參數(shù)，以滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求。
8.一種數(shù)學(xué)模型動(dòng)態(tài)展示裝置，其特征在于，包括，>
9.如權(quán)利要求8所述一種數(shù)學(xué)模型動(dòng)態(tài)展示裝置，其特征在于，還包括：
10.如權(quán)利要求8所述一種數(shù)學(xué)模型動(dòng)態(tài)展示裝置，其特征在于，還包括：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種數(shù)學(xué)模型動(dòng)態(tài)演示方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.如權(quán)利要求1所述一種數(shù)學(xué)模型動(dòng)態(tài)演示方法，其特征在于，在步驟一中，所述s1的計(jì)算公式為：
3.如權(quán)利要求2所述一種數(shù)學(xué)模型動(dòng)態(tài)演示方法，其特征在于，在步驟二中，s2的計(jì)算公式為：
4.如權(quán)利要求3所述一種數(shù)學(xué)模型動(dòng)態(tài)演示方法，其特征在于，s3的計(jì)算公式為：
5.如權(quán)利要求4所述一種數(shù)學(xué)模型動(dòng)態(tài)演示方法，其特征在于，所述動(dòng)態(tài)演示系統(tǒng)支持多種數(shù)學(xué)模型格式，包括但不限于微分方程模型、統(tǒng)計(jì)模型和機(jī)器學(xué)習(xí)模型，從而增強(qiáng)了系統(tǒng)的通用性和靈活性。
6.如權(quán)利要求5...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：曹志剛，張滿義，陳曼玉，賈福林，郭晶晶，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：曹志剛，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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