[发明专利]一种面向虚实融合实验的磁场可视化方法、系统及设备

权利要求书

1.一种面向虚实融合实验的磁场可视化方法，其特征在于，包括步骤：

步骤1，构建虚拟磁铁模型数据库，将长方体磁铁模拟成在长方体磁铁的N-S两极连线方向上叠加的多层薄层电流环构成的电流环，依据安培定则确定电流环的电流方向，根据长方体磁铁长度确定每层薄层电流环的电流强度；

步骤2，确定长方体磁铁在磁体外任意一点的磁场矢量的计算方法，该计算方法具体是：根据虚拟磁铁模型的电流方向和电流强度，基于毕奥萨伐尔定律计算出每层薄层电流环在磁体外任意一点所产生的磁场矢量，在长方体磁铁N-S两极连线方向进行积分计算，以获得长方体磁铁对该点的磁场矢量；

步骤3，采集真实磁铁图像，根据真实磁铁图像为真实磁铁从步骤1构建的数据库中匹配对应的虚拟磁铁模型，调用步骤2的磁场矢量计算方法计算磁场矢量，根据计算出的磁场矢量绘制磁感线并进行可视化；

所述步骤3包括子步骤：

步骤3.1，若采集视野内只存在唯一的真实长方体磁铁，根据真实磁铁图像为真实磁铁从步骤1构建的数据库中匹配一个对应的虚拟磁铁模型，调用步骤2的磁场矢量计算方法计算磁场矢量，根据计算出的磁场矢量绘制磁感线并进行可视化；

步骤3.2，若采集视野内存在多个真实长方体磁铁，根据真实磁铁图像为每个真实长方体磁铁从步骤1构建的数据库中分别匹配对应的虚拟磁铁模型，调用步骤2的磁场矢量计算方法并根据磁场叠加原理计算多个虚拟磁铁模型在磁体外任意一点的磁场叠加矢量，根据计算出的磁场叠加矢量绘制磁感线并进行可视化；

所述步骤3.1包括步骤：

步骤3.1.1，将虚拟磁铁模型N极或S极附近标定1个点，若该标定点位于N极附近则作为磁感线的出点，若该标定点位于S极附近则作为磁感线的入点；

步骤3.1.2，记该标定点为基准点M₀，计算该基准点M₀磁场矢量设置迭代长度L，若基准点M₀在N极附近，则将基准点M₀向其磁场方向前进L，新到达的点作为新基准点M₁，以此类推，每次基于新基准点进行迭代，若基准点M₀在S极附近，将基准点M₀向其磁场反方向前进L，新到达的点作为新基准点M₁，以此类推，每次基于新基准点进行迭代；

步骤3.1.3，判断每次迭代后的新基准点是否与虚拟磁铁模型的另一端碰撞，若碰撞，则停止迭代，形成点集P{M₀,M₁,M₂,M₃…M_n}，M_n为最后一次迭代产生的新基准点；

步骤3.1.4，将点集P作为绘制的路径，绘制出M₀至M_n的一条磁感线，并且绘制磁感线方向箭头；

所述步骤3.2包括步骤：

步骤3.2.1，若采集视野内存在多个真实长方体磁铁，根据真实磁铁图像为每个真实长方体磁铁从步骤1构建的数据库中分别匹配对应的虚拟磁铁模型；

步骤3.2.2，在步骤3.2.1匹配的虚拟磁铁模型中的一个虚拟磁铁模型N极或S极附近标定1个点，若位于N极附近则作为磁铁磁感线的出点，若位于S极附近则作为磁感线的入点；

步骤3.2.3，记该标定点为基准点M₀，计算多个虚拟磁铁模型在该基准点M₀磁场叠加矢量设置迭代长度L，若基准点M₀在N极附近，则将基准点M₀向其磁场方向前进L，新到达的点作为新基准点M₁，以此类推，每次基于新基准点进行迭代，若基准点M₀在S极附近，将基准点M₀向其磁场反方向前进L，新到达的点作为新基准点M₁，以此类推，每次基于新基准点进行迭代；

步骤3.2.4，判断每次迭代后的新基准点是否与步骤3.2.1匹配的任一虚拟磁铁模型碰撞，若碰撞，则停止迭代，形成点集P{M₀,M₁,M₂,M₃…M_n}，M_n为最后一次迭代产生的新基准点；

步骤3.2.5，将点集P作为绘制的路径，绘制出M₀至M_n的一条磁感线，并且绘制磁感线方向箭头；

步骤3.2.6，重复执行步骤3.2.2至步骤3.2.5，进行其他磁感线的绘制。