一种偏光显微镜虚拟仿真实现方法与流程

本发明属于地质勘测研究技术领域，尤其与一种偏光显微镜虚拟仿真实现方法有关。

背景技术：

偏光显微镜是地质学的重要研究工具，利用偏光显微镜鉴定矿物和岩石薄片是每个地质学相关从业人员必备的技能。随着科技发展，越来越多功能可通过互联网技术实现，可利用互联网技术建设一个虚拟仿真偏光显微镜，模拟一些显微镜操作(旋转物台、单/正交偏光、锥光切换、插入试板、提升镜筒)，用来展现各种矿物岩石薄片的镜下特征。有别于一般图片形式展现，该虚拟仿真偏光显微镜可重现许多动态现象，如多色性、波状消光、贝克线等，也可通过动手操作，使学生掌握解理夹角、突起、消光角测量的方法。

例如专利公开号为cn106251285a公开的一种岩石薄片的虚拟仿真图片制作方法，它包括：将岩石薄片放置在显微镜载物台上，在目镜中观察所述岩石薄片并找出需要展示的现象；对单偏光和正交偏光光路下的所述岩石薄片分别拍摄照片；将所述岩石薄片沿一个方向以预定间隔角度进行旋转，并在每次旋转过一个所述预定间隔角度后重新在单偏光和正交偏光光路下拍摄照片，直到将所述岩石薄片旋转一周，获得多个所述岩石薄片在单偏光光路下的照片和多个在正交偏光光路下的照片；将多个所述岩石薄片在单偏光光路下的照片和多个在正交偏光光路下的照片分别进行全景合成，获得一个单偏光光路下的图片文件，以及一个正交偏光光路下的图片文件；将所述单偏光光路下的图片文件和正交偏光光路下的图片文件上传至服务器，使用者通过网页浏览所述单偏光光路下的图片文件和正交偏光光路下的图片文件。但是该方法是通过将多张合成全景照片实现的，从而导致合成的内存体积大、加载速度慢，而且该方法并没有提出具体实现方法。

技术实现要素：

针对上述背景技术存在的缺陷，本发明旨在提供一种偏光显微镜虚拟仿真实现方法。

为此，本发明采用以下技术方案：一种偏光显微镜虚拟仿真实现方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤一：将挑选出的典型矿物或岩石薄片放置在偏光显微镜的载物台上，并找到需要展示的现象；

步骤二：旋转物台一周，每隔一定角度拍摄一张镜下照片，则每张照片对应一特定角度；

步骤三：保持薄片位置不变，在单偏光、正交偏光、锥光下分别重复上述过程，得到一系列照片，并分别进行存储在“-n”、“+n”、“cl”文件夹下。

步骤四：在单偏光某些特定角度下拍摄提升镜筒或下降镜筒的照片，命名规则为旋转角度/拍摄间隔角度.jpg，并存储于“-n”文件夹的子文件夹“up”或“down”中；

步骤五：在正交偏光和锥光某些特定角度下拍摄插入试板的照片，命名规则为旋转角度/拍摄间隔角度.jpg，并分别存储于“+n”和“cl”文件夹下，不同的试板照片存放于不同的子文件夹内；

步骤六：在浏览器中首先显示0°位的镜下照片，此时计载物台角度d＝0，监控鼠标的拖动或手指滑动操作；当有鼠标拖动或手指滑动时，计算拖动或滑动距离相对于整个图片显示宽度的百分比p，则拖动后载物台应旋转角度d’＝(360*p+d)％360；

步骤七：依次快速切换显示转动前d至转动后d’的照片，以图片为帧实现转动物台的动态效果；

步骤八：保持图片名称不变，直接切换到不同偏光类型对应的文件夹，即实现了单偏光、正交偏光、锥光的切换；

步骤九：旋转到特定角度后，保持图片名称不变，切换到升降物台或插入试板照片的文件夹，则实现升降物台、插入试板的操作。

作为对上述技术方案的补充和完善，本发明还包括以下技术特征。

步骤二中：每隔5°拍摄一张照片，获得72张照片，且分别命名为0.jpg～71.jpg，其对应特定角度为该图片命名名称的数值乘以5。

为获取显微镜下照片时，也可通过抽取视频帧的方式进行，具体方法如下：

(1)将挑选出的典型矿物和岩石薄片放置在偏光显微镜的载物台上，并找到需要展示的现象；

(2)利用摄像头拍摄显微镜物台匀速旋转一周呈现的镜下视频，其旋转速度应小于12度/秒，视频时长应大于30秒；

(3)计视频时长为l秒、抽取照片数量为n，则从该视频中每隔l/n秒抽取一帧存为照片，各镜下照片之间物台旋转夹角为360/n度；

(4)抽取保持薄片位置不变，在单偏光、正交偏光、锥光下分别重复上述过程，得到一系列照片，分别存储在“-n”、“+n”、“cl”文件夹下。

使用本发明可以达到以下有益效果：本发明通过多图片快速切换来实现显微镜物台旋转、偏光类型切换等功能，可实现按需加载，一次加载时间短。本发明实现了在各种网页浏览器上，模拟操作偏光显微镜观察矿物或岩石薄片，可以实现的偏光显微镜操作包括旋转物台、切换单偏光、正交偏光和锥光、插入试板、提升镜筒。本发明创新地提出通过响应鼠标或触摸操作切换图片，实现显微镜物台旋转、偏光类型切换等功能。

附图说明

图1为本发明的虚拟仿真偏光显微镜照片文档结构示意图。

图2为本发明的虚拟仿真偏光显微实现原理示意图。

图3为虚拟仿真偏光显微镜布局示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1～图3所示，本发明具体步骤如下：

(1)将挑选出的典型矿物或岩石薄片放置在偏光显微镜的载物台上，并找到需要展示的现象。

(2)旋转物台一周，每隔若干角度拍摄一张镜下照片(例如每隔5°拍摄一张照片，则最终获得72张照片，分别命名为0.jpg～71.jpg)，则每张照片对应一特定角度(以72张照片为例，5.jpg对应角度为5*5＝25°)。

(3)保持薄片位置不变，在单偏光、正交偏光、锥光下分别重复上述过程，得到一系列照片，分别存储在“-n”、“+n”、“cl”文件夹下。

(4)在单偏光某些特定角度下拍摄提升镜筒或下降镜筒的照片，命名规则为旋转角度/拍摄间隔角度.jpg(例如在45°位拍摄的，间隔角度为5°，则命名为9.jpg)，存储于“-n”文件夹的子文件夹“up”或“down”中。

(5)在正交偏光和锥光某些特定角度下拍摄插入试板的照片，命名规则为旋转角度/拍摄间隔角度.jpg(例如在45°位拍摄的，间隔角度为5°，则命名为9.jpg)，分别存储于“+n”和“cl”文件夹下，不同的试板照片存放于不同的子文件夹内(例如，正交偏光下的石膏试板的照片存于“+n/gypsum”，锥光下的云母试板的照片存于“cl/mica”)。文档结构如图1所示。

(6)在浏览器中首先显示0°位的镜下照片(0.jpg)，此时计载物台角度d＝0，监控鼠标的拖动或手指滑动操作。当有鼠标拖动或手指滑动时，计算拖动或滑动距离相对于整个图片显示宽度的百分比p(例如，拖动距离100px，图片显示宽度200px，则p＝50％)，则拖动后载物台应旋转角度d’＝(360*p+d)％360。

(7)依次快速切换显示转动前d至转动后d’的照片。以d＝0、d’＝180、拍摄间隔角为5°为例，则应依次切换0.jpg、1.jpg……36.jpg，以图片为帧实现了转动物台的动态效果。

(8)保持图片名称不变，直接切换到不同偏光类型对应的文件夹，即实现了单偏光、正交偏光、锥光的切换。

(9)旋转到特定角度后，保持图片名称不变，切换到升降物台或插入试板照片的文件夹，则实现了升降物台、插入试板的操作。实现原理如图2所示，功能布局如图3所示。

作为获取显微镜下照片的另一种实施例：其方法如下：

(1)将挑选出的典型矿物和岩石薄片放置在偏光显微镜的载物台上，并找到需要展示的现象。

(2)利用摄像头拍摄显微镜物台匀速旋转一周呈现的镜下视频，为保证视频清晰，旋转速度应小于12度/秒，视频时长应大于30秒。

(3)计视频时长为l秒、抽取照片数量为n，则从该视频中每隔l/n秒抽取一帧存为照片，各镜下照片之间物台旋转夹角为360/n度。

(3)抽取保持薄片位置不变，在单偏光、正交偏光、锥光下分别重复上述过程，得到一系列照片，分别存储在“-n”、“+n”、“cl”文件夹下。

本发明通过多图片快速切换来实现显微镜物台旋转、偏光类型切换等功能，可实现按需加载，一次加载时间短。本发明实现了在各种网页浏览器上，模拟操作偏光显微镜观察矿物或岩石薄片，可以实现的偏光显微镜操作包括旋转物台、切换单偏光、正交偏光和锥光、插入试板、提升镜筒。本发明创新地提出通过响应鼠标或触摸操作切换图片，实现显微镜物台旋转、偏光类型切换等功能。本发明实现了利用各种计算机终端模拟操作偏光显微镜，来观察矿物或岩石薄片，特别适用于展现矿物或岩石薄片的镜下动态光学现象，如多色性、波状消光、贝克线等，也可通过动手操作，使学生掌握解理夹角、突起、消光角测量的方法。本发明能使学生不进显微镜实验室，也可进行岩石学、晶体光学等显微镜实验教学，满足了学生自主学习和课后复习的需求。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。