基于增强现实的移动平台三维生物分子展示系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于增强现实的移动平台三维生物分子展示系统和方法，在移动平台上实现了对传统纸质印刷物生物分子二维图片的识别和对应分子的三维实时展示。其对图像特征点检测和匹配方法进行改进，使其在移动客户端和云端服务器协同完成，提高了灵活性，节约了客户端资源。三维分子建模数据来源于蛋白质结构信息数据库PDB(Protein Data Bank)，保证了准确性和权威性。本发明专利技术将增强现实技术进行了扩展，并在生物化学与分子生物学教育学习方面提出了一种典型应用，其技术手段和框架可应用于任何教育教学领域，由于移动终端的发展和普及，以及其便于携带的特点，使用者可随时随地使用本系统，可极大的提高教学效率和学习兴趣。

【技术实现步骤摘要】
基于增强现实的移动平台三维生物分子展示系统和方法
本专利技术为一种在移动平台上实现的三维蛋白质、核酸分子实时渲染、交互和追踪技术，涉及增强现实技术的应用。
技术介绍
长久以来，基础医学科学，尤其是类似生物化学与分子生物学这样的学科教研中，最大的一个难题就是研究对象的微观性、不可见性。随着后基因组时代、蛋白质组时代的到来，这个矛盾越来越突出。学科的迅猛发展要求从学、从业人员尽快掌握新理论和新技术，传统的以纸质媒介作为载体的教学、研究手段已跟不上要求。增强现实(AR,augmentedreality)技术是一种利用计算机技术对用户所看到的真实世界进行景象扩展的技术。AR源于虚拟现实(VirtualReality,VR)技术，后者是利用计算机生成的虚拟环境逼真地模拟人在自然环境中的视觉、听觉、运动等行为的技术。与之不同的是，AR是模拟仿真后再将现实场景进行叠加，它把计算机产生的图形、文字按指定的位置和姿态融合到真实场景中，使用户沉浸在真实与虚拟的混合环境中，产生一种新型的人机交互方式。增强现实已经成为虚拟现实研究中的一个重要领域,它在军事、安全、工业、医疗、教育和娱乐等行业有着广泛的应用前本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于增强现实的移动平台三维生物分子展示系统，其特征是：包括移动终端(101)、无线网络通讯(102)、云端服务器(103)、蛋白质结构信息数据库(104)，移动终端(101)通过无线网络通讯(102)与云端服务器(103)进行通讯，云端服务器(103)和蛋白质结构信息数据库(104)进行通讯，移动终端(101)做为最终显示设备。

【技术特征摘要】
1.一种基于增强现实的移动平台三维生物分子展示方法，其特征包括以下步骤：步骤(1)、图片特征点提取：对教材上的平面图片进行拍照或扫描，提取特征点后将特征点数据存储在服务端；步骤(2)、PDB文件获取及处理：对每一张图片，人工确定其对应的蛋白质结构信息数据库中PDBID号，服务器以此PDBID号在蛋白质结构信息数据库进行检索，获得PDB文件后进行处理和本地存储，将图片ID与PDB文件以及图片相关信息进行关联；步骤(3)、图片识别：移动客户端使用摄像头捕获教材上的平面图片，提取特征点后，以一定间隔时间将提取到的特征点上传到服务器，与步骤(1)中每一张图片的特征点进行相似度比较，若不匹配则丢弃步骤(1)中的该图片；若匹配则认为识别到了一个标记；将对应的PDB文件及相关信息发往移动客户端；步骤(4)、三维分子模型的绘制：在移动客户端根据获得的PDB文件中的原子三维点坐标，利用OpenGLES库实时绘制生物分子C原子骨架飘带模型和分子表面三维模型；步骤(5)、基于视觉标记的跟踪注册：移动客户端系统将步骤(4)中生成的模型与移动客户端摄像头拍摄的真实背景进行叠加显示；移动客户端摄像头空间位移或旋转发生变化时系统实时地重绘窗口，经坐标变换实时更新视角，使观察者可从任意角度和距离观察模型。2.根据权利要求1所述的基于增强现实的移动平台三维生物分子展示方法，其特征在于：步骤(1)图片特征点提取，通过基于SIFT即Scale-InvariantFeatureTransform算法改进的SURF即SpeededUpRobu...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗益民，郝爱民，李帅，朱润凯，胡文洁，
申请(专利权)人：济宁医学院，
类型：发明
国别省市：山东;37