基于虚拟现实的基因编辑实验教学仿真方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了基于虚拟现实的基因编辑实验教学仿真方法及系统，包括：将虚拟现实实际操作步骤与虚拟现实标准操作步骤进行匹配；如果虚拟现实实际操作步骤中的实验操作设备的标识与虚拟现实标准操作步骤中的实验操作设备的标识一致，则表示当前操作为正确操作，从数据库中调取虚拟现实标准操作步骤对应的虚拟现实实验现象视频，对虚拟现实实验现象视频进行显示，并继续获取用户下一步对实验操作设备的实验操作步骤。如果虚拟现实实际操作步骤中的实验操作设备的标识与虚拟现实标准操作步骤中的实验操作设备的标识不一致，则表示当前操作为错误操作，将虚拟现实标准操作步骤中设定的实验操作设备的标识进行高亮显示。

Simulation method and system of gene editing experiment teaching based on virtual reality

【技术实现步骤摘要】
基于虚拟现实的基因编辑实验教学仿真方法及系统
本公开涉及教学实验仿真
，特别是涉及基于虚拟现实的基因编辑实验教学仿真方法及系统。
技术介绍
本部分的陈述仅仅是提到了与本公开相关的
技术介绍
，并不必然构成现有技术。虚拟现实是20世纪末逐渐兴起的一项综合性信息技术，融合了数字图像处理、计算机图形学、人工智能、多媒体、传感器、网络以及并行处理等多个信息技术分支的最新发展成果。典型的VR系统主要由计算机软、硬件系统(包括VR软件和VR环境数据库)和VR输入、输出设备等组成。近十年的发展稳步上升，随着5G的推进，给虚拟现实提供了充分的发展空间。如今，虚拟现实技术已经成为促进教育发展的一种新型教育手段。相较于现实教育简单的教授讲解灌输知识，现在利用虚拟现实技术帮助学生打造生动、逼真的实验学习环境，使学生通过真实感受来增强记忆。相比于被动性灌输，利用虚拟现实技术来进行自主学习更容易让学生接受，这种方式更容易激发学生的学习兴趣。基因编辑技术，国内仍处于人才稀缺的情况，因此针对国内基因编辑的行情，我们建立基于虚拟现实的基因编辑虚拟仿真实验项目。虚拟现实仿真实验是计算机技术飞速发展的产物，是利用计算机创建一个可视化的实验操作环境，通过提供简单通用的交互界面，准确地计算并模拟实际实验状态和仪器操作状态，能正确地分析判断用户的操作流程，具有仿真性、交互性和实效性。实验操作员可通过对仿真实验系统的反复多次模拟操作，可以加深对实验原理及操作步骤的理解，还可节省大量时间进行综合性、设计性、探究性的实验。本项目定于医学研究方面，以基因编辑为切入点进行医学教育。在实现本公开的过程中，专利技术人发现现有技术中存在以下技术问题：目前，现有技术没有将虚拟现实技术应用到基因编辑实验的技术，导致高校学生无法对基因编辑实验实现实际动手操作，无法对基因编辑实验进行互动式学习。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足，本公开提供了基于虚拟现实的基因编辑实验教学仿真方法及系统；第一方面，本公开提供了基于虚拟现实的基因编辑实验教学仿真方法；基于虚拟现实的基因编辑实验教学仿真方法，包括：将虚拟现实实际操作步骤与虚拟现实标准操作步骤进行匹配；如果虚拟现实实际操作步骤中的实验操作设备的标识与虚拟现实标准操作步骤中的实验操作设备的标识一致，则表示当前操作为正确操作，从数据库中调取虚拟现实标准操作步骤对应的虚拟现实实验现象视频，对虚拟现实实验现象视频进行显示，并继续获取用户下一步对实验操作设备的实验操作步骤。第二方面，本公开还提供了基于虚拟现实的基因编辑实验教学仿真系统；基于虚拟现实的基因编辑实验教学仿真系统，包括：匹配模块，其被配置为：将虚拟现实实际操作步骤与虚拟现实标准操作步骤进行匹配；如果虚拟现实实际操作步骤中的实验操作设备的标识与虚拟现实标准操作步骤中的实验操作设备的标识一致，则表示当前操作为正确操作，从数据库中调取虚拟现实标准操作步骤对应的虚拟现实实验现象视频，对虚拟现实实验现象视频进行显示，并继续获取用户下一步对实验操作设备的实验操作步骤。第三方面，本公开还提供了一种电子设备，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成第一方面所述方法的步骤。第四方面，本公开还提供了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成第一方面所述方法的步骤。与现有技术相比，本公开的有益效果是：1.易操作，易理解尽量从实验操作员角度出发，以方便使用本产品。通过手柄各按键及配合使用，实验操作员可以在仿真实验室内进行位移、拾拿物体(如各类实验所需药剂)、推拉物体(如温箱及各类抽屉结构)、打开物体(如冰箱和水浴锅之类)、旋转物体(如离心机通过旋转按钮设置数值)、按键按钮(如各机器的开关按钮)，此外通过编辑代码为该系统加入了许多提示功能，如通过键盘可进行语音提示操控，对实验室各器材添加了文本提示功能，可使初体验实验操作员了解各实验仪器及使用试剂容量，并且为各物体添加了高亮提示的脚本命令，则使实验操作员在使用手柄触碰到物体时，该物体会进行高亮提示，避免用户拿错药剂或未接触到物体就进行操作，增强体验度。同时，会有专家设定实验流程，并进行演示实验，使实验操作员对实验更加熟悉，具有教学效果，还会有实验现象演示，使实验过程更加生动。因此该系统支持没有计算机使用经验、计算机使用经验较少及有较多计算机使用经验的用户方便地使用本产品。2.稳定性系统会远程更新增加功能，不断修复bug，使系统更加稳定。同时较现实实验室，虚拟实验室的器材药品更加全备，虚拟实验试剂可重复使用，实验仪器也可避免发生故障等拖延实验市场等问题，能实现在多款虚拟现实设备中使用，为实验操作员提供了良好稳定的实验环境。3.容错能力具有一定的容错和抗干扰能力，在非硬件故障或非通讯故障时，系统能够保证正常运行，并有足够的提示信息帮助实验操作员有效正确地完成任务。在的制作中，经过精准代码的编写后为物体添加命令，因此在仿真实验室里操作避开了很多与实验无关的状况，极大提高了实验效率，使实验操作员在操作过程中更快速地了解吸收知识点。4.可行性该项目的开发目的是节约成本，快速普及高端技术，使实验操作员在虚拟系统中进行实践操作，为基因编辑事业培养更多的人才，减少院校及医院因实训设备不足而产生的影响因素。通过进一步整合教学资源，提高实训设备的利用率。且虚拟仿真技术具有跨市空性的特点，这使实验操作员进行实验操作时不再仅仅局限于实验室里，而是在任何地方任何环境都可以开展实验。这也无疑是真正爱好基因编辑医学研究人员们的福音，可在虚拟仿真系统里进行任意操作实验，给予了操作者更加广泛的实验空间，提升其研究创新能力。因此该项目对于医学实验教育有着重大意义，在极大降低资金成本的情况下，使实验操作员一样可以正常进行操作实验，并且还有许多辅助功能，例如语音播报可以进行语音讲解与提示，增加实验操作员对于实验项目的记忆程度，并且在虚拟系统中模拟了显微镜下所观察到的微观生物现象，通过VR眼镜使用户更有代入感。综上所述，该项目的发展前景是非常可观的，将虚拟仿真技术融入到教育设施中也是当下我们极力推广的方向，为医学专业学生及研究工作者提供更高效便捷的实验环境，也为学校及医学机构提供了更高校便捷的教育系统。真正落实到低成本高效益的教育理念，为我国的基因编辑事业培养更多杰出人才。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。图1为第一个实施例的方法流程图；图2为第一个实施例的系统功能模块图；图3为第一个实施例的实验一步骤图；图4为第一个实施例的实验二步骤图。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于虚拟现实的基因编辑实验教学仿真方法，其特征是，包括：/n将虚拟现实实际操作步骤与虚拟现实标准操作步骤进行匹配；/n如果虚拟现实实际操作步骤中的实验操作设备的标识与虚拟现实标准操作步骤中的实验操作设备的标识一致，则表示当前操作为正确操作，从数据库中调取虚拟现实标准操作步骤对应的虚拟现实实验现象视频，对虚拟现实实验现象视频进行显示，并继续获取用户下一步对实验操作设备的实验操作步骤。/n

【技术特征摘要】
1.基于虚拟现实的基因编辑实验教学仿真方法，其特征是，包括：
将虚拟现实实际操作步骤与虚拟现实标准操作步骤进行匹配；
如果虚拟现实实际操作步骤中的实验操作设备的标识与虚拟现实标准操作步骤中的实验操作设备的标识一致，则表示当前操作为正确操作，从数据库中调取虚拟现实标准操作步骤对应的虚拟现实实验现象视频，对虚拟现实实验现象视频进行显示，并继续获取用户下一步对实验操作设备的实验操作步骤。


2.如权利要求1所述的方法，其特征是，所述方法还包括：
如果虚拟现实实际操作步骤中的实验操作设备的标识与虚拟现实标准操作步骤中的实验操作设备的标识不一致，则表示当前操作为错误操作，将虚拟现实标准操作步骤中设定的实验操作设备的标识进行高亮显示。


3.如权利要求1所述的方法，其特征是，在所述将虚拟现实实际操作步骤与虚拟现实标准操作步骤进行匹配步骤之前，还包括：
根据对实验操作设备的实验操作步骤图像，生成基因编辑实验教学仿真场景下对应的虚拟现实实际操作步骤。


4.如权利要求3所述的方法，其特征是，根据对实验操作设备的实验操作步骤图像，生成基因编辑实验教学仿真场景下对应的虚拟现实实际操作步骤，具体包括：
对实验操作设备的实验操作步骤图像，进行被操作实验设备的设备类型识别和设备移动轨迹识别；
基于设备类型和设备移动轨迹，生成基因编辑实验教学仿真场景下对应的虚拟现实实际操作步骤。


5.如权利要求3所述的方法，其特征是，在所述根据对实验操作设备的实验操作步骤图像，生成基因编辑实验教学仿真场景下对应的虚拟现实实际操作步骤之前，还包括：
构建实验名称对应的基因编辑实验教学...

【专利技术属性】
技术研发人员：李效伟，孙黎，徐婷婷，季振东，王安之，赵立芹，庄潇，
申请(专利权)人：山东女子学院，
类型：发明
国别省市：山东;37