一種基于虛擬現(xiàn)實(shí)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法、裝置及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于虛擬現(xiàn)實(shí)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法、裝置及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是仿真技術(shù)的一個(gè)重要方向，是仿真技術(shù)與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人機(jī)接口技術(shù)、多媒體技術(shù)、傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多種技術(shù)的集合。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要涉及模擬環(huán)境、感知、自然技能和傳感設(shè)備等方面，虛擬現(xiàn)實(shí)已成為當(dāng)前科技企業(yè)的研究熱點(diǎn)。
[0003]由于虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備可生成人體直接感觀的虛擬現(xiàn)實(shí)場景，為用戶提供浸入式體驗(yàn)，因此，可用于一些操作性或者危險(xiǎn)性較強(qiáng)的化學(xué)教學(xué)情形中。然而，大多數(shù)情況，現(xiàn)有虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備僅用于場景配合，用戶無法與虛擬現(xiàn)實(shí)場景中的對象進(jìn)行互動(dòng)，因此，虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備只能用以輔助用戶或教員進(jìn)行示范講解，無法實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)實(shí)驗(yàn)的操作、模擬。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種基于虛擬現(xiàn)實(shí)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法、裝置及系統(tǒng)，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)無法提供互動(dòng)性好、可用于有一定危險(xiǎn)性的化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)M的問題。
[0005]—方面，本發(fā)明提供了一種基于虛擬現(xiàn)實(shí)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法，所述方法包括下述步驟:
[0006]接收用戶輸入的化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，所述化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括執(zhí)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)步驟；
[0007]通過預(yù)設(shè)的攝像頭獲取提供的實(shí)驗(yàn)用操作件的圖像，根據(jù)所述實(shí)驗(yàn)用操作件關(guān)聯(lián)的標(biāo)識信息、所述實(shí)驗(yàn)用操作件的圖像生成并向所述用戶輸出與所述實(shí)驗(yàn)用操作件對應(yīng)的虛擬現(xiàn)實(shí)操作件圖像；
[0008]根據(jù)所述虛擬現(xiàn)實(shí)操作件圖像以及所述實(shí)驗(yàn)步驟對所述操作件進(jìn)行操作，使用所述攝像頭對所述操作進(jìn)行攝像，以得到實(shí)驗(yàn)操作圖像；
[0009]根據(jù)實(shí)驗(yàn)操作圖像生成并向所述用戶輸出對應(yīng)的虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)操作圖像。
[0010]另一方面，本發(fā)明提供了一種基于虛擬現(xiàn)實(shí)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，所述裝置包括:
[0011]實(shí)驗(yàn)內(nèi)容接收單元，用于接收用戶輸入的化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，所述化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括執(zhí)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)步驟；
[0012]第一圖像輸出單元，用于通過預(yù)設(shè)的攝像頭獲取提供的實(shí)驗(yàn)用操作件的圖像，根據(jù)所述實(shí)驗(yàn)用操作件關(guān)聯(lián)的標(biāo)識信息、所述實(shí)驗(yàn)用操作件的圖像生成并向所述用戶輸出與所述實(shí)驗(yàn)用操作件對應(yīng)的虛擬現(xiàn)實(shí)操作件圖像；
[0013]實(shí)驗(yàn)操作圖像獲取單元，用于根據(jù)所述虛擬現(xiàn)實(shí)操作件圖像以及所述實(shí)驗(yàn)步驟對所述操作件進(jìn)行操作，使用所述攝像頭對所述操作進(jìn)行攝像，以得到實(shí)驗(yàn)操作圖像;以及
[0014]第二圖像輸出單元，用于根據(jù)實(shí)驗(yàn)操作圖像生成并向所述用戶輸出對應(yīng)的虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)操作圖像。
[0015]另一方面，本發(fā)明還提供了一種基于虛擬現(xiàn)實(shí)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備以及多個(gè)實(shí)驗(yàn)用操作件，所述虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備包括攝像頭，其中:
[0016]所述虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備接收用戶輸入的化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，所述化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括執(zhí)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)步驟，所述虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備通過所述攝像頭獲取提供的實(shí)驗(yàn)用操作件的圖像，根據(jù)所述實(shí)驗(yàn)用操作件關(guān)聯(lián)的標(biāo)識信息、所述實(shí)驗(yàn)用操作件的圖像生成并向所述用戶輸出與所述實(shí)驗(yàn)用操作件對應(yīng)的虛擬現(xiàn)實(shí)操作件圖像，根據(jù)所述虛擬現(xiàn)實(shí)操作件圖像以及所述實(shí)驗(yàn)步驟對所述操作件進(jìn)行操作，使用所述攝像頭對所述操作進(jìn)行攝像，以得到實(shí)驗(yàn)操作圖像，根據(jù)實(shí)驗(yàn)操作圖像生成并向所述用戶輸出對應(yīng)的虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)操作圖像。
[0017]在本發(fā)明實(shí)施例中，通過虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備將不具備有害性的操作件物體虛擬為化學(xué)實(shí)驗(yàn)用虛擬現(xiàn)實(shí)圖像中的實(shí)驗(yàn)器材，降低了化學(xué)實(shí)驗(yàn)練習(xí)帶來的危險(xiǎn)性和練習(xí)成本，進(jìn)一步通過對操作件的操作、對該操作的虛擬向用戶輸出虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)操作圖像以進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)M，增加了化學(xué)模擬實(shí)驗(yàn)互動(dòng)性和真實(shí)性，提高了實(shí)驗(yàn)?zāi)M效果。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明實(shí)施例一提供的基于虛擬現(xiàn)實(shí)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法的實(shí)現(xiàn)流程圖；
[0019]圖2是本發(fā)明實(shí)施例二提供的基于虛擬現(xiàn)實(shí)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法的實(shí)現(xiàn)流程圖；
[0020]圖3是本發(fā)明實(shí)施例三提供的基于虛擬現(xiàn)實(shí)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖4是本發(fā)明實(shí)施例四提供的基于虛擬現(xiàn)實(shí)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；以及
[0022]圖5是本發(fā)明實(shí)施例五提供的基于虛擬現(xiàn)實(shí)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0024]以下結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明的具體實(shí)現(xiàn)進(jìn)行詳細(xì)描述:
[0025]實(shí)施例一:
[0026]圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例一提供的基于虛擬現(xiàn)實(shí)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法的實(shí)現(xiàn)流程，為了便于說明，僅示出了與本發(fā)明實(shí)施例相關(guān)的部分，詳述如下:
[0027]在步驟SlOl中，接收用戶輸入的化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，該化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括執(zhí)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)步驟。
[0028]在本發(fā)明實(shí)施例中，執(zhí)行主體為虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備，虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備可以是虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡、虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔等。用戶可通過與虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備連接的計(jì)算機(jī)輸入化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，也可以直接將化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容通過其他方式存儲(chǔ)在虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備中，化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容至少包括執(zhí)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)步驟，還可以包括執(zhí)行這些實(shí)驗(yàn)步驟的實(shí)驗(yàn)用器材，例如，實(shí)驗(yàn)用儀器和材料。
[0029]在步驟S102中，通過預(yù)設(shè)的攝像頭獲取提供的實(shí)驗(yàn)用操作件的圖像，根據(jù)實(shí)驗(yàn)用操作件關(guān)聯(lián)的標(biāo)識信息、實(shí)驗(yàn)用操作件的圖像生成并向用戶輸出與實(shí)驗(yàn)用操作件對應(yīng)的虛擬現(xiàn)實(shí)操作件圖像。
[0030]在本發(fā)明實(shí)施例中，預(yù)先設(shè)置攝像頭，以用于獲取提供的實(shí)驗(yàn)用操作件的圖像，攝像頭可獨(dú)立設(shè)置，但與虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備連接，也可以設(shè)置在虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備中，實(shí)驗(yàn)用操作件為表示實(shí)驗(yàn)用儀器和材料的物件，例如，木制物件、塑料物件或鐵制物件，也就是說，這些實(shí)驗(yàn)用操作件并不一定為實(shí)驗(yàn)用儀器或材料，而是表示實(shí)驗(yàn)用儀器或材料的物件。
[0031]優(yōu)選地，實(shí)驗(yàn)用操作件上設(shè)置特定的標(biāo)識，以用作獲取實(shí)驗(yàn)用操作件被虛擬為的目標(biāo)對象的標(biāo)識，這樣，將這些操作件虛擬為虛擬或模擬目標(biāo)時(shí)，可以直接根據(jù)實(shí)驗(yàn)用操作件上的標(biāo)識進(jìn)行虛擬操作，簡化了虛擬操作過程，提高了虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的響應(yīng)速度。優(yōu)選地，特定的標(biāo)識為顏色、條碼，以便于用戶操作。
[0032]在步驟S103中，根據(jù)虛擬現(xiàn)實(shí)操作件圖像以及實(shí)驗(yàn)步驟對操作件進(jìn)行操作，使用攝像頭對操作進(jìn)行攝像，以得到實(shí)驗(yàn)操作圖像。
[0033]在本發(fā)明實(shí)施例中，在輸出與實(shí)驗(yàn)用操作件對應(yīng)的虛擬現(xiàn)實(shí)操作件圖像后，可根據(jù)虛擬現(xiàn)實(shí)操作件圖像以及實(shí)驗(yàn)步驟對操作件進(jìn)行操作，具體地，可通過人工操作，從而加強(qiáng)模擬或虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)中的互動(dòng)性，當(dāng)然，也可以使用其他自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。與此同時(shí)，使用攝像頭對操作進(jìn)行同步攝像，以得到實(shí)驗(yàn)操作圖像。
[0034]在步驟S104中，根據(jù)實(shí)驗(yàn)操作圖像生成并向用戶輸出對應(yīng)的虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)操作圖像。
[0035]在本發(fā)明實(shí)施例中，在根據(jù)實(shí)驗(yàn)操作圖像生成對應(yīng)的虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)操作圖像時(shí)，將實(shí)驗(yàn)操作圖像中的實(shí)驗(yàn)用操作件替換為或虛擬為實(shí)驗(yàn)用操作件對應(yīng)的虛擬現(xiàn)實(shí)操作件圖像。作為示例地，生成虛擬現(xiàn)實(shí)圖像時(shí)，例如，可將實(shí)驗(yàn)操作圖像中的實(shí)驗(yàn)用木塊操作件替換或虛擬為實(shí)驗(yàn)用酒精燈，將實(shí)驗(yàn)操作圖像中的短木棒替換或虛擬為實(shí)驗(yàn)用試管。在具體實(shí)施中，為了形象地、具體地呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過程，也可以將多個(gè)操作件虛擬為一個(gè)實(shí)驗(yàn)物質(zhì)。例如，模擬高錳酸鉀生成氧氣的過程:2