基于AR的书上化学实验方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及教育信息化领域，涉及一种基于AR的书上化学实验方法，包括：由AR设备对化学书进行扫描识别确定化学实验内容并加载实验装置模型；在实验准备阶段，通过图像识别器材插图和药剂插图确定实验器材和实验药剂；在实验阶段由AR设备显示药剂混合场景，提示设置器材状态并通过图像识别实验器材卡片设置器材，依据实验器材设置和药剂混合场景显示实验现象场景，并根据错误实验现象给予分析和错误反馈。本发明专利技术还提出基于AR的书上化学实验系统。本发明专利技术能够通过图像识别准确生成实验场景、药剂以及对药品和实验器材的选择进而在AR设备中真实地模拟实验现象，并根据操作失误模拟相应错误现象并给予提示，使得学生从中获得更好的学习效果。

Method and System of Chemistry Experiments in Books Based on AR

The invention relates to the field of educational informationization, and relates to an AR-based Book Chemistry Experiment method, which includes: determining the chemical experiment content and loading the experimental device model by scanning and identifying the chemical book by AR equipment; determining the experimental equipment and the experimental reagent by image recognition equipment illustration and reagent illustration in the experimental preparation stage; displaying the mixed scene of reagent by AR equipment in the experimental stage. It prompts to set the equipment status and set the equipment through image recognition card. It displays the experimental phenomena scene according to the experimental equipment settings and drug mixing scenes, and gives analysis and error feedback according to the wrong experimental phenomena. The invention also proposes a Book Chemistry Experiment System Based on AR. The invention can accurately generate experimental scenes, pharmaceuticals and the choice of drugs and experimental equipment by image recognition, and then simulate experimental phenomena in AR equipment, and simulate corresponding error phenomena according to operation errors and give prompts, so as to enable students to obtain better learning effect.

【技术实现步骤摘要】
基于AR的书上化学实验方法和系统
本专利技术涉及教育信息化领域，特别涉及一种基于AR的书上化学实验方法与系统。
技术介绍
化学实验对化学而言十分重要，目前化学实验主要在实验室中完成，但在实验过程中可能对器材要求严格，操作具有危险性，实验结果可能产生有毒有害气体的实验都不会让学生进行操作，老师也不会进行演示。当前教育行业已经存在使用增强现实(AugmentedReality，简称AR)技术来帮助学生完成化学实验，增强趣味性，但这样的方式无法具体呈现化学实验教育中需要学生记忆的知识点，例如实验的操作步骤等重点和易出错的内容等，使得学生无法通过新技术手段获得更好的学习效果。
技术实现思路
本专利技术的实施方式旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术的实施方式需要提供一种基于AR的书上化学实验方法与系统。本专利技术实施方式的一种基于AR的书上化学实验方法，其特征在于，包括：步骤11，通过AR设备对化学书进行扫描识别确定待进行的化学实验内容并加载相应的实验装置模型；步骤12，在实验准备阶段，通过图像识别用户选择的实验器材插图确定实验器材，通过图像识别实验药剂插图确定实验药剂；步骤13，在实验阶段，通过AR设备显示药剂混合场景，提示设置器材状态并通过图像识别实验器材卡片设置器材，依据实验器材的设置和药剂混合场景显示化学实验现象场景，并根据错误的化学实验现象给予分析和错误反馈。一种实施方式中，该方法还包括：步骤10，预先完成可被扫描识别的化学书的定制，化学书中包括实验装置插图、实验器材插图、实验药剂插图和配套的实验器材卡片。一种实施方式中，步骤12包括：步骤121，在实验准备阶段，提示选择实验器材并通过图像识别获取实验器材插图；步骤122，通过AR设备显示与实验器材插图形成映射关系的器材选择界面并接收用户的选择，确定实验器材的名称、器材的放置情况和容器形态参数；步骤123，提示选择实验药剂并通过图像识别获取实验药剂插图；步骤124，通过AR设备显示与实验药剂插图形成映射关系的药剂选择界面并接收用户的选择，确定实验药剂的名称和实验药剂的参数。一种实施方式中，步骤13包括：步骤131，在实验阶段，通过AR设备显示药剂混合场景；步骤132，提示设置器材状态，通过图像识别实验器材卡片生成坐标系，并根据实验器材卡片的移动完成对实验器材包括器材的位置移动、旋转、使用及撤离在内的操作，返回坐标参数并根据坐标参数判断实验正常运行或错误；步骤133，依据实验器材的设置和药剂混合场景显示化学实验现象场景；步骤134，根据错误的化学实验现象给予分析和错误反馈。一种实施方式中，步骤121包括：在实验准备阶段，提示选择实验器材时，开启对实验器材插图的识别，关闭对除实验器材插图之外的其他插图的识别，再通过图像识别获取实验器材插图；步骤123包括：提示选择实验药剂时，开启对实验药剂插图的识别，关闭对除实验药剂插图之外的其他插图的识别，再通过图像识别获取实验药剂插图；步骤132包括：提示设置器材状态时，开启对实验器材卡片的识别，并关闭对除实验器材卡片之外的其他插图的识别，再通过图像识别实验器材卡片生成坐标系，并根据实验器材卡片的移动完成对实验器材包括器材的位置移动、旋转、使用及撤离在内的操作，返回坐标参数并根据坐标参数判断实验正常运行或错误。本实施方式还提出一种基于AR的书上化学实验系统，其特征在于，包括：加载模块，用于通过AR设备对化学书进行扫描识别确定待进行的化学实验内容并加载相应的实验装置模型；准备模块，用于在实验准备阶段，通过图像识别用户选择的实验器材插图确定实验器材，通过图像识别实验药剂插图确定实验药剂；实验模块，用于在实验阶段，通过AR设备显示药剂混合场景，提示设置器材状态并通过图像识别实验器材卡片设置器材，依据实验器材的设置和药剂混合场景显示化学实验现象场景，并根据错误的化学实验现象给予分析和错误反馈。一种实施方式中，该系统还包括：定制模块，用于预先完成可被扫描识别的化学书的定制，化学书中包括实验装置插图、实验器材插图、实验药剂插图和配套的实验器材卡片。一种实施方式中，准备模块包括：器材识别单元，用于在实验准备阶段，提示选择实验器材并通过图像识别获取实验器材插图；器材确定单元，用于通过AR设备显示与实验器材插图形成映射关系的器材选择界面并接收用户的选择，确定实验器材的名称、器材的放置情况和容器形态参数；药剂识别单元，用于提示选择实验药剂并通过图像识别获取实验药剂插图；药剂确定单元，用于通过AR设备显示与实验药剂插图形成映射关系的药剂选择界面并接收用户的选择，确定实验药剂的名称和实验药剂的参数。一种实施方式中，实验模块包括：第一显示单元，用于在实验阶段，通过AR设备显示药剂混合场景；卡片识别单元，用于提示设置器材状态，通过图像识别实验器材卡片生成坐标系，并根据实验器材卡片的移动完成对实验器材包括器材的位置移动、旋转、使用及撤离在内的操作，返回坐标参数并根据坐标参数判断实验正常运行或错误；第二显示单元，用于依据实验器材的设置和药剂混合场景显示化学实验现象场景；分析反馈单元，用于根据错误的化学实验现象给予分析和错误反馈。一种实施方式中，器材识别单元具体用于在实验准备阶段，提示选择实验器材时，开启对实验器材插图的识别，关闭对除实验器材插图之外的其他插图的识别，再通过图像识别获取实验器材插图；药剂识别单元具体用于提示选择实验药剂时，开启对实验药剂插图的识别，关闭对除实验药剂插图之外的其他插图的识别，再通过图像识别获取实验药剂插图；卡片识别单元具体用于提示设置器材状态时，开启对实验器材卡片的识别，并关闭对除实验器材卡片之外的其他插图的识别，再通过图像识别实验器材卡片生成坐标系，并根据实验器材卡片的移动完成对实验器材包括器材的位置移动、旋转、使用及撤离在内的操作，返回坐标参数并根据坐标参数判断实验正常运行或错误。本专利技术实施方式的基于AR的书上化学实验方法与系统，能够通过图像识别准确生成基本实验场景、药剂以及对药品和实验器材的选择进而在AR设备中实现真实地模拟实验现象，并根据操作失误模拟相应错误现象并给予提示，使得学生从中获得更好的学习效果。本专利技术的附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的实施方式的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是本专利技术实施方式的基于AR的书上化学实验方法的流程示意图；图2是本专利技术实施方式的基于AR的书上化学实验系统的组成示意图；图3是本专利技术实施方式用于制取氯气的实验装置模型示意图；图4是本专利技术实施方式用于制取氯气的流程示意图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施方式，实施方式的示例在附图中示出，其中相同或类似的标号自始至终表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅可用于解释本专利技术的实施方式，而不能理解为对本专利技术的实施方式的限制。请参阅图1，本专利技术实施方式的基于AR的书上化学实验方法，包括：步骤11，通过AR设备对化学书进行扫描识别确定待进行的化学实验内容并加载相应的实验装置模型。步骤12，在实验准备阶段，通过图像识别用户选择的实验器材插图确本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于AR的书上化学实验方法，其特征在于，包括：步骤11，通过AR设备对化学书进行扫描识别确定待进行的化学实验内容并加载相应的实验装置模型；步骤12，在实验准备阶段，通过图像识别用户选择的实验器材插图确定实验器材，通过图像识别实验药剂插图确定实验药剂；步骤13，在实验阶段，通过AR设备显示药剂混合场景，提示设置器材状态并通过图像识别实验器材卡片设置器材，依据实验器材的设置和药剂混合场景显示化学实验现象场景，并根据错误的化学实验现象给予分析和错误反馈。

【技术特征摘要】
1.一种基于AR的书上化学实验方法，其特征在于，包括：步骤11，通过AR设备对化学书进行扫描识别确定待进行的化学实验内容并加载相应的实验装置模型；步骤12，在实验准备阶段，通过图像识别用户选择的实验器材插图确定实验器材，通过图像识别实验药剂插图确定实验药剂；步骤13，在实验阶段，通过AR设备显示药剂混合场景，提示设置器材状态并通过图像识别实验器材卡片设置器材，依据实验器材的设置和药剂混合场景显示化学实验现象场景，并根据错误的化学实验现象给予分析和错误反馈。2.如权利要求1所述基于AR的书上化学实验方法，其特征在于，该方法还包括：步骤10，预先完成可被扫描识别的化学书的定制，化学书中包括实验装置插图、实验器材插图、实验药剂插图和配套的实验器材卡片。3.如权利要求2所述基于AR的书上化学实验方法，其特征在于，步骤12包括：步骤121，在实验准备阶段，提示选择实验器材并通过图像识别获取实验器材插图；步骤122，通过AR设备显示与实验器材插图形成映射关系的器材选择界面并接收用户的选择，确定实验器材的名称、器材的放置情况和容器形态参数；步骤123，提示选择实验药剂并通过图像识别获取实验药剂插图；步骤124，通过AR设备显示与实验药剂插图形成映射关系的药剂选择界面并接收用户的选择，确定实验药剂的名称和实验药剂的参数。4.如权利要求3所述基于AR的书上化学实验方法，其特征在于，步骤13包括：步骤131，在实验阶段，通过AR设备显示药剂混合场景；步骤132，提示设置器材状态，通过图像识别实验器材卡片生成坐标系，并根据实验器材卡片的移动完成对实验器材包括器材的位置移动、旋转、使用及撤离在内的操作，返回坐标参数并根据坐标参数判断实验正常运行或错误；步骤133，依据实验器材的设置和药剂混合场景显示化学实验现象场景；步骤134，根据错误的化学实验现象给予分析和错误反馈。5.如权利要求4所述基于AR的书上化学实验方法，其特征在于，步骤121包括：在实验准备阶段，提示选择实验器材时，开启对实验器材插图的识别，关闭对除实验器材插图之外的其他插图的识别，再通过图像识别获取实验器材插图；步骤123包括：提示选择实验药剂时，开启对实验药剂插图的识别，关闭对除实验药剂插图之外的其他插图的识别，再通过图像识别获取实验药剂插图；步骤132包括：提示设置器材状态时，开启对实验器材卡片的识别，并关闭对除实验器材卡片之外的其他插图的识别，再通过图像识别实验器材卡片生成坐标系，并根据实验器材卡片的移动完成对实验器材包括器材的位置移动、旋转、使用及撤离在内的操作，返回坐标参数并根据坐标参数判断实验正常运行或错误。6.一种基于AR的书上化学实验系统，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴恩波，刘道兵，唐凯宁，翟海波，黄义升，
申请(专利权)人：广州嘉影软件有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44