[发明专利]一种光电效应实验的虚实结合展示系统及方法

摘要

本发明涉及一种光电效应实验的虚实结合展示系统及方法，分为真实场景捕获模块、虚实融合模块和交互操作模块；利用移动设备或计算机自带的普通摄像头捕获真实场景中预先处理的自然图像卡片，计算该卡片的空间位置和方向，分别映射到实时生成的虚拟光电管、虚拟电器元件等三维模型上，使之与拍摄到的真实场景合成得到虚实融合场景，实验者可以通过手直接点击预先设置在自然图像卡片上的虚拟按钮，与虚实融合场景进行交互以观察现实生活中看不到的光电效应电子运动状态，并探究实验规律。本发明应用于物理实验教学，设备简单、成本低廉，交互行为自然，学习者可随时调节光频、光强以及光电管两侧电压等参数，观测光电效应的现象，达到良好教学效果。

主权项

1.一种光电效应实验的虚实结合展示系统，其特征在于，包括：真实场景捕获模块、虚实融合模块和交互操作模块；真实场景捕获模块，设计并制作光电效应实验的虚拟三维模型；将已划分出虚拟按钮区域的自然图像卡片置于桌面上，通过摄像头实时捕获桌面上的自然图像卡片，得到实时捕获的真实场景；虚实融合模块，将所述虚拟三维模型叠加到实时捕获的真实场景中，进行虚实融合；虚实融合中计算所述自然图片卡片的空间位置和方向，并映射到已建立的虚拟三维模型上，使虚拟三维模型的位置和方向产生对应的变化，将变化后的所述虚拟三维模型与摄像头捕获的真实场景实时合成后得到虚实融合场景；交互操作模块，用户用手或者笔遮挡自然图像卡片上所划分出的虚拟按钮区域中的一个，摄像头实时监控所述自然图像标记上的虚拟按钮区域中哪一个被遮挡，自动改变相应的参数即时生成对应的实验现象，并将实验数据实时显示在虚实融合场景上。