本實(shí)用新型涉及一種移動(dòng)式顯微鏡視頻無線共享交互裝置

背景技術(shù)：

顯微鏡是生命科學(xué)教學(xué)研究中不可或缺的工具。在形態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)中，很多實(shí)驗(yàn)是需要在顯微鏡下進(jìn)行。

公開號(hào)為CN201569782U的中國(guó)專利文獻(xiàn)公開了一種可拆卸的數(shù)碼顯微鏡，包括顯微鏡支架臺(tái)、顯微鏡活動(dòng)鏡頭、顯微鏡固定蓋子、顯微鏡調(diào)節(jié)旋鈕、扣蓋，顯微鏡支架臺(tái)、顯微鏡活動(dòng)鏡頭、顯微鏡固定蓋子可分別拆卸開。顯微鏡支架臺(tái)、顯微鏡活動(dòng)鏡頭、顯微鏡固定蓋子，三個(gè)部件之間用扣蓋，蓋住扣接固定。本實(shí)用新型可拆卸的數(shù)碼顯微鏡，由于結(jié)構(gòu)是可拆卸的。無論使用還是維修都很方便。減輕了使用或維修的麻煩。

公開號(hào)為CN203084281U的中國(guó)專利文獻(xiàn)公開公開了一種全自動(dòng)顯微鏡成像裝置，其包括一固定架，其中，所述固定架上設(shè)置有能完成X軸、Y軸、Z軸三個(gè)方向移動(dòng)的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上設(shè)置有高倍顯微鏡、中倍顯微鏡與低倍顯微鏡，所述運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)能控制所述高倍顯微鏡、所述中倍顯微鏡與所述低倍顯微鏡在X軸、Y軸、Z軸三個(gè)方向移動(dòng)；所述高倍顯微鏡、所述中倍顯微鏡與所述低倍顯微鏡分別設(shè)置有用于拍攝圖像的CCD相機(jī)，CCD相機(jī)均通訊連接；所述高倍顯微鏡與所述中倍顯微鏡之間設(shè)置有滴油機(jī)構(gòu)。在運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上設(shè)置對(duì)應(yīng)倍數(shù)的顯微鏡，在高倍顯微鏡與中倍顯微鏡之間設(shè)置滴油機(jī)構(gòu)，以直線導(dǎo)軌為導(dǎo)向進(jìn)行高精度直線運(yùn)動(dòng)，完全實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)化拍攝。

現(xiàn)有顯微鏡目前存在以下問題，限制了教學(xué)效率和教學(xué)效果的提高：1、不能多人同時(shí)觀看。普通顯微鏡只能一人進(jìn)行顯微觀察，教員示教時(shí)，學(xué)員無法觀察到顯微鏡下的操作和現(xiàn)象；學(xué)員操作時(shí)，教員也無法發(fā)現(xiàn)和糾正學(xué)員鏡下的錯(cuò)誤操作；2、不能實(shí)時(shí)討論。教員和學(xué)員、學(xué)員與學(xué)員之間不能對(duì)同一個(gè)現(xiàn)象或者操作方法進(jìn)行直觀、直接和有效地討論；3、不能積累教學(xué)資源。對(duì)于顯微鏡結(jié)構(gòu)教學(xué)中出現(xiàn)的一些典型案例，缺乏便捷高效的記錄手段，不利于原生教學(xué)資源的積累；4、雖然可通過建設(shè)數(shù)碼互動(dòng)實(shí)驗(yàn)室解決以上不足，但需購(gòu)置專用設(shè)備和較大場(chǎng)地，且目前可購(gòu)置的設(shè)備均為大型設(shè)備，不具有可移動(dòng)特性，難以應(yīng)用在多個(gè)不同顯微鏡上。因此有必要實(shí)用新型一款新型的移動(dòng)式顯微鏡視頻無線共享交互裝置，實(shí)現(xiàn)顯微鏡下圖像多人同時(shí)觀察，師生、生生同屏討論。

通過在立式顯微鏡觀察筒和鏡身上加裝無線相機(jī)系統(tǒng)是目前無線顯微鏡應(yīng)用的主要模式。2015年5月，徠卡顯微系統(tǒng)發(fā)布最新無線教學(xué)顯微相機(jī)，配備有無線信號(hào)發(fā)射裝置的全新Leica ICC50 W寬場(chǎng)顯微攝像頭及EZ4 W體視顯微鏡使用一體化高清攝像頭系統(tǒng)共享、攝取和保存圖像，已在生命科學(xué)研究中得到應(yīng)用。這兩款顯微鏡系統(tǒng)配合專用APP后都能直接將高清圖像傳輸至學(xué)生的移動(dòng)設(shè)備，其自帶的WiFi功能可供5臺(tái)移動(dòng)設(shè)備同時(shí)接入，共享實(shí)時(shí)圖像。Anyty WM401WIFI便攜式顯微鏡和WM601WIFI便攜式顯微鏡則是移動(dòng)檢測(cè)類設(shè)備中的代表設(shè)備，其圖像傳感器為CMOS1/4"，傳輸圖像分辨率為130萬像素傳輸網(wǎng)絡(luò)兼容IEEE802.11b/g/n標(biāo)準(zhǔn)，無線傳輸距離5米左右。以上這些設(shè)備多為高端顯微鏡的附屬設(shè)備，體積龐大，價(jià)格昂貴，不能移動(dòng)擴(kuò)展應(yīng)用在多種顯微鏡上，只能提供鏡下視野的一路視頻供有限幾個(gè)客戶端通過專用APP訪問，也不提供交互討論的功能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種可移動(dòng)的適用于多種顯微鏡的無線 視頻共享裝置，可以同屏展示顯微鏡下動(dòng)態(tài)圖像和顯微鏡操作者操作視頻，可以拍攝、存儲(chǔ)動(dòng)態(tài)視頻和靜態(tài)畫面，同時(shí)提供有趣和直觀的在線交互手段。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供一種移動(dòng)式顯微鏡視頻無線共享交互裝置，所述移動(dòng)式顯微鏡視頻無線共享交互裝置包括控制主機(jī)，所述控制主機(jī)包括視頻采集單元、處理器和無線通信單元，所述視頻采集單元包括用于攝錄顯微鏡操作視頻的內(nèi)置攝像頭和攝錄顯微鏡圖像的USB外接攝像頭；所述處理器用于將視頻采集單元攝錄的視頻和圖像通過無線通信單元進(jìn)行發(fā)布。

可選的，所述移動(dòng)式顯微鏡視頻無線共享交互裝置還包括可充電移動(dòng)電源。

可選的，所述控制主機(jī)為Element 14的樹莓派3代微型電腦，所述處理器為1.2GHz 64位四核ARMv8CPU，所述無線通信單元為802.11bgn無線網(wǎng)卡，所述內(nèi)置攝像頭為800萬像素?cái)z像頭，所述USB外接攝像頭為江南500萬像素顯微鏡電子目鏡。

可選的，所述控制主機(jī)中還包括32G TF卡用于儲(chǔ)存所述視頻采集單元攝錄的視頻和圖像。

可選的，所述控制主機(jī)包括四個(gè)USB2.0接口和一個(gè)以太網(wǎng)接口。

本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)：

本實(shí)用新型所述的裝置與現(xiàn)有技術(shù)相比結(jié)構(gòu)小巧靈活，移動(dòng)性好，成本低，可以同屏展示顯微鏡下動(dòng)態(tài)圖像和顯微鏡操作者操作的兩路視頻，可以拍攝、存儲(chǔ)動(dòng)態(tài)視頻和靜態(tài)畫面，同時(shí)提供有趣和直觀的在線交互手段，實(shí)現(xiàn)了顯微鏡下圖像多人同時(shí)觀察，師生、生生同屏討論。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型裝置一種具體實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實(shí)用新型裝置及所采用的軟件的一種具體實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下實(shí)施例用于說明本實(shí)用新型，但不用來限制本實(shí)用新型的范圍。

如圖1所示，本實(shí)用新型提供一種移動(dòng)式顯微鏡視頻無線共享交互裝置，所述移動(dòng)式顯微鏡視頻無線共享交互裝置包括控制主機(jī)1，所述控制主機(jī)1包括視頻采集單元11、處理器12和無線通信單元13，所述視頻采集單元11包括用于攝錄顯微鏡操作視頻的內(nèi)置攝像頭111和攝錄顯微鏡圖像的USB外接攝像頭112；所述處理器12用于將視頻采集單元11攝錄的視頻和圖像通過無線通信單元13進(jìn)行發(fā)布，所述USB外接攝像頭112和無線通信單元13通過USB接口14與處理器12相連。本實(shí)用新型可以以一臺(tái)迷你尺寸的控制主機(jī)(集成可充電電池)連接兩路攝像頭，一路插入顯微鏡目鏡攝錄顯微視野的視頻，另一路攝錄顯微鏡操作者的操作視頻，同時(shí)提供無線服務(wù)，多臺(tái)智能終端(筆記本電腦、手機(jī)或PAD設(shè)備，其一作為管理端，其余作為顯示和互動(dòng)終端)可同時(shí)無線接入控制主機(jī)，在多個(gè)終端以HTML5的形式同時(shí)顯示顯微鏡動(dòng)態(tài)圖像(視頻)和操作者操作視頻，并進(jìn)行即時(shí)文字和共享白板互動(dòng)。

本實(shí)用新型可以多種方式進(jìn)行攝像和發(fā)布攝錄的視頻以及圖像，例如，可以將圖像和視頻以微信、微博的形式在電腦上發(fā)布，也可以采用直播軟件，例如熊貓直播軟件進(jìn)行直播。另外，本實(shí)用新型的裝置也可以采用圖2為所采用的軟件。

如圖2所示，控制主機(jī)1包括了視頻采集單元11、視頻分發(fā)單元15、無線通信單元13、互動(dòng)控制單元16和處理器12，所述視頻采集單元11負(fù)責(zé)從連接顯微鏡目鏡的攝像頭111和拍攝顯微鏡操作者視頻的攝像頭112采集動(dòng)態(tài)圖像并壓縮轉(zhuǎn)碼，所述視頻分發(fā)單元15負(fù)責(zé)將所采集的兩路視頻圖像分發(fā)到所有接入控制主機(jī)1的處理器12的終端，以Node.JS架設(shè)迷你視頻服務(wù)器接收視頻推流，以Web Socket方式分發(fā)給客戶端，所述無線通信單元13負(fù)責(zé)控制主機(jī)1以802.11標(biāo)準(zhǔn)方式實(shí)現(xiàn)無線AP熱 點(diǎn)功能供終端接入，所述互動(dòng)控制單元16負(fù)責(zé)接受指令拍攝、存儲(chǔ)動(dòng)態(tài)視頻和靜態(tài)畫面，以NGINX架設(shè)Web服務(wù)器，以Node.JS作為后臺(tái)應(yīng)用服務(wù)，以HTML5作為前端展示給客戶端瀏覽器，可實(shí)現(xiàn)錄像、拍照、彈幕和共享白板交互，可移動(dòng)充電電源2(例如充電寶)進(jìn)行充電。無線通信單元采用系統(tǒng)自帶無線網(wǎng)卡傳輸無線數(shù)據(jù)，以hostapd模塊實(shí)現(xiàn)802.11bgn接入和WPA-PSK認(rèn)證，以dnsmasq模塊實(shí)現(xiàn)客戶端地址自動(dòng)分配。

一種具體實(shí)施方式，所述控制主機(jī)主板部分使用樹莓派(Raspberry Pi)實(shí)現(xiàn)，所述攝錄顯微視野的攝像頭采用顯微鏡電子目鏡實(shí)現(xiàn)，所述攝錄顯微鏡操作者的攝像頭采用樹莓派專用攝像頭模塊實(shí)現(xiàn)，所述視頻采集單元使用ffmpeg模塊進(jìn)行采集壓縮轉(zhuǎn)碼，所述視頻分發(fā)單元使用Web Socket協(xié)議傳輸視頻流數(shù)據(jù)，所述無線通信單元使用hostapd模塊進(jìn)行802.11接入和WPA-PSK認(rèn)證，所述互動(dòng)控制單元使用NGINX+HTML5+Node.JS進(jìn)行即時(shí)通信控制和展示。

一種具體實(shí)施方式，迷你尺寸控制主機(jī)的主板部分使用Element 14的樹莓派3代實(shí)現(xiàn)，內(nèi)置一個(gè)1.2GHz 64位四核ARMv8CPU和802.11bgn無線網(wǎng)卡，以32G TF卡作為存儲(chǔ)，有4個(gè)USB2.0接口以及1個(gè)以太網(wǎng)接口，只有一張信用卡大小面積，體積是一個(gè)煙盒大小?？刂浦鳈C(jī)中集成一個(gè)5V/2A的可充電移動(dòng)電源為主機(jī)供電，同時(shí)集成樹莓派專用800萬像素?cái)z像頭模塊，用于攝錄顯微鏡操作者的高清操作視頻。

一種具體實(shí)施方式，控制主機(jī)使用USB接口連接專用的江南500萬像素顯微鏡電子目鏡作為另一路攝像頭，采用多種尺寸的套管可以插入多種顯微鏡目鏡攝錄高清顯微視野的視頻，同時(shí)控制主機(jī)提供無線802.11bgn的AP服務(wù)，多臺(tái)智能終端(筆記本電腦、手機(jī)或PAD設(shè)備，其一作為管理端，其余作為顯示和互動(dòng)終端)可同時(shí)無線接入控制主機(jī)，在多個(gè)終端打開瀏覽器訪問控制主機(jī)以HTML5的形式同時(shí)顯示顯微鏡動(dòng)態(tài)圖像(視頻)和操作者操作視頻，并進(jìn)行即時(shí)互動(dòng)。

一種具體實(shí)施方式，控制主機(jī)采用Raspbian操作系統(tǒng)，包括了視頻 采集單元、視頻分發(fā)單元、無線通信單元和互動(dòng)控制單元，所述視頻采集單元采用ffmpeg負(fù)責(zé)從連接顯微鏡目鏡的攝像頭和拍攝顯微鏡操作者視頻的攝像頭采集動(dòng)態(tài)圖像并壓縮轉(zhuǎn)碼，所述視頻分發(fā)單元采用Web Socket協(xié)議負(fù)責(zé)將所采集的兩路視頻圖像分發(fā)到所有接入控制主機(jī)的終端，所述無線通信單元負(fù)責(zé)控制主機(jī)采用hostapd模塊以802.11標(biāo)準(zhǔn)方式實(shí)現(xiàn)無線AP熱點(diǎn)功能供終端接入，所述互動(dòng)控制單元采用輕量級(jí)的Web服務(wù)器NGINX，以HTML5的形式負(fù)責(zé)接受指令拍攝、存儲(chǔ)動(dòng)態(tài)視頻和靜態(tài)畫面，存儲(chǔ)在控制主機(jī)的TF卡內(nèi)，同時(shí)服務(wù)多個(gè)終端使用彈幕和共享白板方式進(jìn)行交流溝通，控制主機(jī)中的后臺(tái)應(yīng)用服務(wù)采用Node.JS實(shí)現(xiàn)。

雖然，上文中已經(jīng)用一般性說明及具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作了詳盡的描述，但在本實(shí)用新型基礎(chǔ)上，可以對(duì)之作一些修改或改進(jìn)，這對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本實(shí)用新型精神的基礎(chǔ)上所做的這些修改或改進(jìn)，均屬于本實(shí)用新型要求保護(hù)的范圍。