（天津職業(yè)技術師范大學電子工程學院，天津 300222）

0.引言

近年來，伴隨著AR技術的日趨成熟，國際眾多知名公司紛紛試水：蘋果、谷歌、微軟、英特爾等眾多高科技公司相繼涌入AR領域，在智能顯示技術、三維注冊技術、人機交互技術不斷發(fā)展的今天，引領了AR發(fā)展的潮流，形成了一個兼容并蓄的AR生態(tài)圈。在此基礎上，本文將針對利用虛擬成像結合教學實驗發(fā)展設計實驗目標這一課題展開論述。

1.基于realmaxweb平臺的虛擬實驗設計

1.1 設計選擇

市場背景：中國AR行業(yè)的發(fā)展離不開國家政策的支持，伴隨著國家政策鼓勵力度的不斷加大，教育部產教協(xié)同育人項目的推進，中國AR行業(yè)將迎來飛速發(fā)展契機。

我國互聯(lián)網的發(fā)展為AR行業(yè)的飛速發(fā)展提供了巨大動力，網民總體規(guī)模的提升、移動智能端上網總量的提升、企業(yè)“互聯(lián)網+”應用的升溫無疑將促使中國AR產業(yè)的騰飛。AR現(xiàn)實增強發(fā)展流程如圖1所示。但目前AR在消費市場上廣泛用于視覺體驗、娛樂設施等領域。在教育教學應用領域還有大量空白，本課題針對這一現(xiàn)象確定了高校項目研究目標：借助仿真軟件對光學較復雜實驗實現(xiàn)現(xiàn)實實驗步驟及結果的交互展示，提高課堂教學效果。

圖1 AR現(xiàn)實增強發(fā)展流程

項目主要內容方向為：運用AR技術，將光學課程中難以實現(xiàn)的實驗（比如光學全息實驗受環(huán)境影響干擾較大）的實驗原理、操作步驟以及實驗展示虛擬立體化[1]。

1.2 設計實現(xiàn)

AR教學流程如圖2所示。通過realmaxweb開發(fā)環(huán)境，掌握光學實驗原理與實際實驗搭建實現(xiàn)原理，由平臺所需動畫模型，設計實現(xiàn)教學模型需要，用平臺javascript語言撰寫腳本，導入仿真建模模型實現(xiàn)實驗設計[2]。

圖2 AR教學流程

2.項目開發(fā)原理

2.1 realmaxweb平臺系統(tǒng)

項目基于 Realmaxweb平臺，進行場景建模，通過算法實現(xiàn)對現(xiàn)實場景的虛擬化，用戶可通過掃碼使用。將虛擬世界融入現(xiàn)實世界并進行互動，做到將虛擬和現(xiàn)實同時顯示出來，提升人們的感官體驗[3]。

2.2 3DMax建模系統(tǒng)

根據平臺導入模型所需fbx格式，通過對市場上建模模型的仔細研究，選取了3Dmax建模模型作為realmaxweb平臺的模型設計軟件。

2.3 教學實驗選擇

在實驗基礎上，以菲涅爾雙棱鏡干涉實驗為例。菲涅爾雙棱鏡是在一塊玻璃薄板上，將其上表面加工成兩塊楔形板，楔角很小，棱與端面垂直。由于干涉條紋寬度很小，實驗中使用測微目鏡進行測量，這時觀測屏就是測微目鏡的焦平面（分劃板）。至于公式中的d值可用透鏡二次成像的辦法求出：即在雙棱鏡與測微目鏡之間放置一會聚透鏡L2，只要D>4f（大致測一下透鏡焦距），當前后移動透鏡時，就可以在兩個不同位置上，通過測微目鏡觀測到虛光源S1、S2的一個放大的和一個縮小的實像，若測得放大實像間距為d1、縮小的實像間距為d2，則兩虛光源之間距離d有：

根據實驗數(shù)據精準計算出模型間的間距，可得最終導入realmax平臺模型。

3.系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

（1）通過動畫模型模塊精準控制實現(xiàn)預估動畫。（2）通過JavaScript語言編輯實現(xiàn)功能,即可最終實現(xiàn)現(xiàn)實增強動畫。（3）通過AR一體化電子開發(fā)平臺可實現(xiàn)觀看各種建模后的現(xiàn)實增強效果。

4.結語

通過realmaxweb平臺創(chuàng)新的交互式學習方式，將知識的接收方式從被動變?yōu)橹鲃樱由顚W習效果。以最直觀的形式指導學生按照步驟依次操作，減少錯誤率，提高學習效率，對教學實驗起到了極大的補充說明作用，將AR技術在教學領域中的應用進一步擴展。