[发明专利]基于AR的书上化学实验方法和系统

说明书

本发明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。本发明还提出基于AR的书上化学实验系统。本发明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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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(Augmented Reality，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。

发明内容

本发明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，本发明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。

本发明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装置模型缺少的部分实验器材，通过图像识别实验药剂插图确定实验装置模型缺少的部分实验药剂；

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，提示选择实验装置模型缺少的部分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，提示选择实验装置模型缺少的部分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。