[發明專利]一種基于增強現實技術的3D分子交互對接系統及實現方法

有效

• 申請號: 201510039657.3
• 申請日: 2015-01-26
• 公開（公告）號: CN104571527B
• 公開（公告）日: 2017-11-07
• 發明（設計）人: 何高奇;李洪林;孫菲
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01;G06T17/00
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司31213
• 代理人: 胡紅芳

技術領域

本發明涉及Web瀏覽器端，特別是基于增強現實技術(Augmented Reality Technique，簡稱AR)與標識(marker)識別技術的3D分子交互對接系統及實現方法。

背景技術

增強現實技術是在虛擬現實的基礎上發展而來的新技術，是一種將計算機產生的虛擬物體與真實世界的場景相結合并對場景加以增強的技術。增強現實技術因其獨特的魅力，近幾年在游戲應用上也成為國內外的研究熱點。將增強現實技術應用于游戲之中，可以通過虛實結合的游戲場景給用戶身臨其境的互動感受，從而提高游戲的用戶體驗，這也是增強現實技術在游戲中運用的優勢。常規地，Web瀏覽器端的增強現實應用是基于一種黑白標簽或標識通過其集成的攝像頭獲取得到一個簡單的虛擬物體。

目前比較常用的實現增強現實的方式主要有以下三種：第一種是GPS結合Sensor的方式。原理是通過GPS取得經度、緯度和高度，通過地磁Sensor(即電子指南針)取得面向的方向，通過加速度Sensor取得傾斜的角度，然后根據這些位置信息獲取相關信息疊加后顯示。這種方式最適合在手機上實現。第二種就是Marker識別的方式。簡要來說，原理是將Marker圖像的信息事先保存，通過圖像識別技術，在當前的圖像中查找識別Marker圖像，然后在Marker圖像上疊加相關信息。該技術目前已經相對成熟。第三種是圖像分析識別的方式。它必須要對攝影圖像進行解析，識別出風景、物體和空間，然后疊加相關信息。它和marker識別的最大區別在于不需要識別特定的marker，而是直接對圖像進行解析，但這也導致它需要處理的數據量很大，技術上也還有許多問題仍待解決，是一種相對較新，也比較具有發展前景的方式。

另一方面，圖像識別技術室目前非常廣泛的一種技術，其通過對圖像的特征進行識別從而判斷圖像對應的相關信息，例如條形碼。而標識識別是基于圖像識別而實現的。

AR系統跟蹤注冊技術也有很多種，其中以基于視覺的跟蹤注冊最為常見，就是使用模式識別技術，對事先定義好的標識物或基準點進行識別，然后導入模型信息，合成虛擬場景。為了提高AR場景的真實感，不僅需要在跟蹤定位過程基礎上進行準確的注冊，還需要對嵌入的虛擬物體進行與場景一致的真實感渲染。人機交互是實現用戶與真實場景中的虛擬對象之間更加自然的交互，也是實現的AR的目的之一。

由以上可見，由于目前Web瀏覽器端都內置了一定像素的攝像頭，并集成了WebRTC、ThreeJS等技術。將其與增強現實技術相結合，使增強現實系統能夠在Web瀏覽器端進行，實現圖像的標識識別、分子的三維顯示、分子對接的實時打分及顯示等。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種基于增強現實與標識識別技術的3D分子交互對接系統及實現方法，通過本發明可以把分子對接三維顯示、實時打分嵌入增強現實Web端，讓分子對接的過程以一種嶄新的方式呈現出來，讓用戶能夠通過標識與虛擬三維分子實時交互，使增強現實智能化。

本發明的具體技術方案如下：

一種基于增強現實技術的3D分子交互對接系統，所述3D分子交互對接系統包括相互連接的用戶端和服務器端；

所述用戶端包括增強現實模塊和用戶管理模塊；所述增強現實模塊包括標識識別模塊、分子三維顯示模塊以及能量顯示模塊；所述用戶管理模塊包括構象提交、構象檢索和用戶排名查詢模塊；

所述服務器端包括打分函數模塊、傳遞分數的消息中間件、排名系統以及分子數據庫；

所述打分函數模塊用來實現分子對接過程中的顯示構象的實時打分，評價當前構象的結合能力，確定構象是否合理；

所述打分函數模塊與所述能量顯示模塊通過所述消息中間件完成所述用戶端與所述服務器端的實時通訊，提供快速可靠的消息傳遞機制；

所述排名系統對用戶和用戶提交的構象進行排名，并且保存相關信息，供所述排名查詢模塊進行查詢和統計；

所述分子數據庫提供相關受體和配體結構，并對受體和配體進行一定的預處理，供用戶對接時選擇。

所述標識識別模塊通過用戶授權后調用其瀏覽器攝像頭，在攝像頭捕獲的視頻元素中識別用戶設定的標志，來確定用戶選擇的配體與受體分子。

所述分子三維顯示模塊在Web瀏覽器端顯示分子三維結構，幫助用戶確認配體與受體之間的位置關系。

所述能量顯示模塊用來獲得用戶當前構象的評價，并顯示產生的虛擬的配體與受體分子對接過程中實時打分的結果，幫助用戶繼續搜尋更好的構象。