[发明专利]一种基于视觉感知的虚拟显微镜及其应用

说明书

本发明提供了一种基于视觉感知的虚拟显微镜及其应用，属于实验设备领域。该基于视觉感知的虚拟显微镜包括：显微镜本体模型以及设置在所述显微镜本体模型上的转动传感器、远程通信模块、显示器、相机、电子芯片；计算与显示设备；所述转动传感器、远程通信模块、显示器、相机分别与所述电子芯片连接；所述远程通信模块能够与计算与显示设备进行通讯。一方面，本发明利用虚拟融合技术，对用户观测结果进行信息增强，有利于用户随机探索实验现象的过程、机理与原理；另一方面，本发明通过实物操作，得到了真实显微镜条件下的操作体验，帮助实验人员掌握了相关实验技能。

技术领域

本发明属于实验设备领域，具体涉及一种基于视觉感知的虚拟显微镜及其应用。

背景技术

首先，目前，我国绝大部分中小学没有实验用的显微镜，使得生物和化学很多要用到这种设备的实验课程无法正常开设；其次，即使部分学校有显微镜设备，但往往缺乏细胞、微生物等关键实验样本；再其次，传统的实验方法无法实现信息增强，即无法观察观测样本的机理机制等肉眼观测不到的东西、无法观测到各种可能的情况。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种基于视觉感知的虚拟显微镜及其应用，既解决目前中小学显微镜实验教学中多年来难以解决的上述提到的部分瓶颈问题与痛点问题，又把显微镜的实验方法赋予智能性和交互性等典型特征。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种基于视觉感知的虚拟显微镜，包括：显微镜本体模型以及设置在所述显微镜本体模型上的转动传感器、远程通信模块、显示器、相机、电子芯片；计算与显示设备；

所述转动传感器、远程通信模块、显示器、相机分别与所述电子芯片连接；

所述远程通信模块能够与计算与显示设备进行通讯；

在所述显微镜本体模型的粗准焦螺旋、细准焦螺旋处分别设置所述转动传感器；

所述电子芯片和远程通信模块设置于所述显微镜本体模型的镜座上；

在所述显微镜本体模型的镜筒下方设置相机，且相机的光轴与镜筒的中心轴线、通光孔的中心轴线位于同一条直线上；

所述显示器设置在所述显微镜本体模型的目镜上方；

每个所述转动传感器包括光源、相机、密封筒、标识片；

所述密封筒为两端端面密封的圆筒状结构；密封筒固定安装在粗准焦螺旋、细准焦螺旋处；所述粗准焦螺旋、细准焦螺旋的旋转轴从所述密封筒的一个端面穿入，从另一个端面穿出，且所述密封筒的中心轴线与旋转轴的中心轴线位于同一条直线上；

所述光源和相机固定安装在密封筒内，且位于密封筒的一个端面的内侧；所述相机的光轴与密封筒的旋转轴位于同一条直线上；

所述标识片位于密封筒的另一个端面的内侧，所述标识片位于密封筒的端面的半径方向上，其一端与旋转轴固定连接，能够随旋转轴一同旋转，另一端为自由端；

位于镜筒下方的相机以及各个转动传感器中的相机分别具有一个唯一的编号；

所述标识片的颜色与背景颜色不同；

所述载玻片的颜色与背景颜色不同。

应用所述基于视觉感知的虚拟显微镜实现的交互方法，包括：

(1)将转动传感器的数据发送给电子芯片，电子芯片根据转动传感器的数据获得两个相邻时刻的标识片之间的夹角大小；

(2)获得粗准焦螺旋处的交互行为；

(3)获得细准焦螺旋处的交互行为；

(4)监控载玻片的位置。