基于AR的书上化学实验方法和系统与流程

本发明涉及教育信息化领域，特别涉及一种基于ar的书上化学实验方法与系统。

背景技术：

化学实验对化学而言十分重要，目前化学实验主要在实验室中完成，但在实验过程中可能对器材要求严格，操作具有危险性，实验结果可能产生有毒有害气体的实验都不会让学生进行操作，老师也不会进行演示。

当前教育行业已经存在使用增强现实(augmentedreality，简称ar)技术来帮助学生完成化学实验，增强趣味性，但这样的方式无法具体呈现化学实验教育中需要学生记忆的知识点，例如实验的操作步骤等重点和易出错的内容等，使得学生无法通过新技术手段获得更好的学习效果。

技术实现要素：

本发明的实施方式旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的实施方式需要提供一种基于ar的书上化学实验方法与系统。

本发明实施方式的一种基于ar的书上化学实验方法，其特征在于，包括：

步骤11，通过ar设备对化学书进行扫描识别确定待进行的化学实验内容并加载相应的实验装置模型；

步骤12，在实验准备阶段，通过图像识别用户选择的实验器材插图确定实验器材，通过图像识别实验药剂插图确定实验药剂；

步骤13，在实验阶段，通过ar设备显示药剂混合场景，提示设置器材状态并通过图像识别实验器材卡片设置器材，依据实验器材的设置和药剂混合场景显示化学实验现象场景，并根据错误的化学实验现象给予分析和错误反馈。

一种实施方式中，该方法还包括：

步骤10，预先完成可被扫描识别的化学书的定制，化学书中包括实验装置插图、实验器材插图、实验药剂插图和配套的实验器材卡片。

一种实施方式中，步骤12包括：

步骤121，在实验准备阶段，提示选择实验器材并通过图像识别获取实验器材插图；

步骤122，通过ar设备显示与实验器材插图形成映射关系的器材选择界面并接收用户的选择，确定实验器材的名称、器材的放置情况和容器形态参数；

步骤123，提示选择实验药剂并通过图像识别获取实验药剂插图；

步骤124，通过ar设备显示与实验药剂插图形成映射关系的药剂选择界面并接收用户的选择，确定实验药剂的名称和实验药剂的参数。

一种实施方式中，步骤13包括：

步骤131，在实验阶段，通过ar设备显示药剂混合场景；

步骤132，提示设置器材状态，通过图像识别实验器材卡片生成坐标系，并根据实验器材卡片的移动完成对实验器材包括器材的位置移动、旋转、使用及撤离在内的操作，返回坐标参数并根据坐标参数判断实验正常运行或错误；

步骤133，依据实验器材的设置和药剂混合场景显示化学实验现象场景；

步骤134，根据错误的化学实验现象给予分析和错误反馈。

一种实施方式中，步骤121包括：在实验准备阶段，提示选择实验器材时，开启对实验器材插图的识别，关闭对除实验器材插图之外的其他插图的识别，再通过图像识别获取实验器材插图；

步骤123包括：提示选择实验药剂时，开启对实验药剂插图的识别，关闭对除实验药剂插图之外的其他插图的识别，再通过图像识别获取实验药剂插图；

步骤132包括：提示设置器材状态时，开启对实验器材卡片的识别，并关闭对除实验器材卡片之外的其他插图的识别，再通过图像识别实验器材卡片生成坐标系，并根据实验器材卡片的移动完成对实验器材包括器材的位置移动、旋转、使用及撤离在内的操作，返回坐标参数并根据坐标参数判断实验正常运行或错误。

本实施方式还提出一种基于ar的书上化学实验系统，其特征在于，包括：

加载模块，用于通过ar设备对化学书进行扫描识别确定待进行的化学实验内容并加载相应的实验装置模型；

准备模块，用于在实验准备阶段，通过图像识别用户选择的实验器材插图确定实验器材，通过图像识别实验药剂插图确定实验药剂；

实验模块，用于在实验阶段，通过ar设备显示药剂混合场景，提示设置器材状态并通过图像识别实验器材卡片设置器材，依据实验器材的设置和药剂混合场景显示化学实验现象场景，并根据错误的化学实验现象给予分析和错误反馈。

一种实施方式中，该系统还包括：

定制模块，用于预先完成可被扫描识别的化学书的定制，化学书中包括实验装置插图、实验器材插图、实验药剂插图和配套的实验器材卡片。

一种实施方式中，准备模块包括：

器材识别单元，用于在实验准备阶段，提示选择实验器材并通过图像识别获取实验器材插图；

器材确定单元，用于通过ar设备显示与实验器材插图形成映射关系的器材选择界面并接收用户的选择，确定实验器材的名称、器材的放置情况和容器形态参数；

药剂识别单元，用于提示选择实验药剂并通过图像识别获取实验药剂插图；

药剂确定单元，用于通过ar设备显示与实验药剂插图形成映射关系的药剂选择界面并接收用户的选择，确定实验药剂的名称和实验药剂的参数。

一种实施方式中，实验模块包括：

第一显示单元，用于在实验阶段，通过ar设备显示药剂混合场景；

卡片识别单元，用于提示设置器材状态，通过图像识别实验器材卡片生成坐标系，并根据实验器材卡片的移动完成对实验器材包括器材的位置移动、旋转、使用及撤离在内的操作，返回坐标参数并根据坐标参数判断实验正常运行或错误；

第二显示单元，用于依据实验器材的设置和药剂混合场景显示化学实验现象场景；

分析反馈单元，用于根据错误的化学实验现象给予分析和错误反馈。

一种实施方式中，器材识别单元具体用于在实验准备阶段，提示选择实验器材时，开启对实验器材插图的识别，关闭对除实验器材插图之外的其他插图的识别，再通过图像识别获取实验器材插图；

药剂识别单元具体用于提示选择实验药剂时，开启对实验药剂插图的识别，关闭对除实验药剂插图之外的其他插图的识别，再通过图像识别获取实验药剂插图；

卡片识别单元具体用于提示设置器材状态时，开启对实验器材卡片的识别，并关闭对除实验器材卡片之外的其他插图的识别，再通过图像识别实验器材卡片生成坐标系，并根据实验器材卡片的移动完成对实验器材包括器材的位置移动、旋转、使用及撤离在内的操作，返回坐标参数并根据坐标参数判断实验正常运行或错误。

本发明实施方式的基于ar的书上化学实验方法与系统，能够通过图像识别准确生成基本实验场景、药剂以及对药品和实验器材的选择进而在ar设备中实现真实地模拟实验现象，并根据操作失误模拟相应错误现象并给予提示，使得学生从中获得更好的学习效果。

本发明的附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的实施方式的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明实施方式的基于ar的书上化学实验方法的流程示意图；

图2是本发明实施方式的基于ar的书上化学实验系统的组成示意图；

图3是本发明实施方式用于制取氯气的实验装置模型示意图；

图4是本发明实施方式用于制取氯气的流程示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，实施方式的示例在附图中示出，其中相同或类似的标号自始至终表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅可用于解释本发明的实施方式，而不能理解为对本发明的实施方式的限制。

请参阅图1，本发明实施方式的基于ar的书上化学实验方法，包括：

步骤11，通过ar设备对化学书进行扫描识别确定待进行的化学实验内容并加载相应的实验装置模型。

步骤12，在实验准备阶段，通过图像识别用户选择的实验器材插图确定实验器材，通过图像识别实验药剂插图确定实验药剂。

步骤13，在实验阶段，通过ar设备显示药剂混合场景，提示设置器材状态并通过图像识别实验器材卡片设置器材，依据实验器材的设置和药剂混合场景显示化学实验现象场景，并根据错误的化学实验现象给予分析和错误反馈。

请参阅图2，本发明实施方式的基于ar的书上化学实验系统，包括：加载模块、准备模块和实验模块，其中各个模块的介绍如下：

加载模块，用于通过ar设备对化学书进行扫描识别确定待进行的化学实验内容并加载相应的实验装置模型。

准备模块，用于在实验准备阶段，通过图像识别用户选择的实验器材插图确定实验器材，通过图像识别实验药剂插图确定实验药剂。

实验模块，用于在实验阶段，通过ar设备显示药剂混合场景，提示设置器材状态并通过图像识别实验器材卡片设置器材，依据实验器材的设置和药剂混合场景显示化学实验现象场景，并根据错误的化学实验现象给予分析和错误反馈。

在该实施方式中，基于ar的书上化学实验方法以基于ar的书上化学实验系统作为步骤的执行对象，或者以系统内的各个模块作为步骤的执行对象。具体地，步骤11以加载模块作为步骤的执行对象，步骤12以准备模块作为步骤的执行对象，步骤13以实验模块作为步骤的执行对象。

在步骤11中，加载模块通过ar设备对化学书进行扫描识别确定待进行的化学实验内容并加载相应的实验装置模型。整个实验开始前，通过对化学书的扫描识别，对实验内容进行分辨，确定是哪一个化学实验与加载相应的实验装置模型。在本实施方式中，使用的化学书可以是记载有化学实验示意图像或仅有化学实验文字描述的普通教科书，然后通过图像识别或者对文字的ocr识别来确定化学实验的相关信息，包括化学实验所使用的药剂、器材以及器材的使用状态等，以此确定当前要进行的化学实验内容，方便在ar设备中处理后续事宜。

进一步地，基于ar的书上化学实验方法还包括：

步骤10，预先完成可被扫描识别的化学书的定制，化学书中包括实验装置插图、实验器材插图、实验药剂插图和配套的实验器材卡片。

对应地，基于ar的书上化学实验系统还包括：

定制模块，用于预先完成可被扫描识别的化学书的定制，化学书中包括实验装置插图、实验器材插图、实验药剂插图和配套的实验器材卡片。

本实施方式中，步骤10可以由基于ar的书上化学实验系统作为步骤的执行对象，也可以由定制模块作为步骤的执行对象。通过对化学书的定制来保证扫描识别的成功率和实验效果。

请参阅图3，以制取氯气的化学实验为例，通过扫描识别化学书上的实验装置插图，来确认本次进行的实验内容是制取氯气后，加载用于制取氯气的实验装置模型图。

在步骤12中，实验准备阶段包括：

步骤121，在实验准备阶段，提示选择实验器材并通过图像识别获取实验器材插图。

步骤122，通过ar设备显示与实验器材插图形成映射关系的器材选择界面并接收用户的选择，确定实验器材的名称、器材的放置情况和容器形态参数。

步骤123，提示选择实验药剂并通过图像识别获取实验药剂插图。

步骤124，通过ar设备显示与实验药剂插图形成映射关系的药剂选择界面并接收用户的选择，确定实验药剂的名称和实验药剂的参数。

对应地，准备模块包括：

器材识别单元，用于在实验准备阶段，提示选择实验器材并通过图像识别获取实验器材插图。

器材确定单元，用于通过ar设备显示与实验器材插图形成映射关系的器材选择界面并接收用户的选择，确定实验器材的名称、器材的放置情况和容器形态参数。

药剂识别单元，用于提示选择实验药剂并通过图像识别获取实验药剂插图。

药剂确定单元，用于通过ar设备显示与实验药剂插图形成映射关系的药剂选择界面并接收用户的选择，确定实验药剂的名称和实验药剂的参数。

步骤121至步骤124可以由准备模块作为步骤的执行对象，也可以由准备模块中的各个单元作为步骤的执行对象。具体地，步骤121可以由器材识别单元作为步骤的执行对象，步骤122可以由器材确定单元作为步骤的执行对象，步骤123可以由药剂识别单元作为步骤的执行对象，步骤124可以由药剂确定单元作为步骤的执行对象。

以制取氯气的化学实验为例，通常包括如下内容：

实验装置：完成这个实验需要使用的所有实验器材和实验药剂

实验器材：铁架台、烧瓶、漏斗、集气瓶等

实验药剂：浓硫酸、浓盐酸、二氧化锰、饱和食盐水等

实验准备阶段：加载完制取氯气的实验装置模型后，缺少部分必要的实验器材和实验药剂，即初始设置为缺少实验器材——分液漏斗和实验药剂——浓盐酸。

步骤121中，器材识别单元在实验准备阶段，提示选择实验器材并通过图像识别获取实验器材插图。即通过图像识别实验器材插图来检测化学实验用的器材和容器的选择。实验器材插图包括一些绘制有实验器材的插图、标识器材摆放状态的插图等。

步骤122中，器材确定单元会通过ar设备显示与实验器材插图形成映射关系的器材选择界面，例如收集氯气的空集气瓶，其导管的组装为左侧长或右侧长(与制备气体密度和空气密度有关)需要用户通过虚拟按键进行选择，选择的方式可以是在定制的化学书上通过对虚拟按键的遮挡情况和遮挡的时间来实现，或者在ar设备的显示界面以内部ui调用来实现选择，在此不做限制。接收用户的选择后通过这样的方式确定实验器材的名称、器材的放置情况和容器形态参数。由于化学实验中经常存在多种实验器材，所以可以以多次选择方式分别完成每一个实验器材的选择，并依据选择的器材确定实验器材的放置情况和容器形态参数等，例如先确定分液漏斗这个器材的放置情况和容器形态参数，然后再以单独的步骤完成集气瓶这个器材的放置情况和容器形态参数。

具体地，漏斗对象状态值＝0，表示没有选择装上漏斗，不显示漏斗模型；选择器材后，漏斗对象状态值＝1，表示选择了器材且实验器材的名称是分液漏斗，允许显示分液漏斗模型；选择器材后，漏斗对象状态值＝2，表示选择了器材且实验器材的名称是长颈漏斗，允许显示长颈漏斗模型。

步骤123中，药剂识别单元提示选择实验药剂并通过图像识别获取实验药剂插图。即通过图像识别实验药剂插图检测实验药品的选择。实验药剂插图包括一些绘制有药剂的插图、标识实验药剂不同状态属性的插图等。

步骤124中，药剂确定单元通过ar设备显示与实验药剂插图形成映射关系的药剂选择界面例如集气瓶中的除杂溶液，饱和食盐水，浓硫酸等药剂需要用户通过虚拟按键进行选择，选择的方式可以是在定制的化学书上通过对虚拟按键的遮挡情况和遮挡的时间来实现，或者在ar设备的显示界面以内部ui调用来实现选择，在此不做限制。接收用户的选择后通过这样的方式确定实验药剂的名称和实验药剂的参数。

具体地，药剂对象状态值＝0，表示没有选择药剂，不显示药剂模型；选择药剂后，药剂对象状态值＝1，表示选择了器材且实验药剂的名称是浓盐酸，允许显示浓盐酸模型；选择药剂后，药剂对象状态值＝2，表示选择了器材且实验药剂的名称是稀盐酸，允许显示稀盐酸模型。

在步骤13中，实验阶段包括：

步骤131，在实验阶段，通过ar设备显示药剂混合场景。

步骤132，提示设置器材状态，通过图像识别实验器材卡片生成坐标系，并根据实验器材卡片的移动完成对实验器材包括器材的位置移动、旋转、使用及撤离在内的操作，返回坐标参数并根据坐标参数判断实验正常运行或错误。

步骤133，依据实验器材的设置和药剂混合场景显示化学实验现象场景；

步骤134，根据错误的化学实验现象给予分析和错误反馈。

对应地，基于ar的书上化学实验系统中实验模块包括：

第一显示单元，用于在实验阶段，通过ar设备显示药剂混合场景。

卡片识别单元，用于提示设置器材状态，通过图像识别实验器材卡片生成坐标系，并根据实验器材卡片的移动完成对实验器材包括器材的位置移动、旋转、使用及撤离在内的操作，返回坐标参数并根据坐标参数判断实验正常运行或错误。

第二显示单元，用于依据实验器材的设置和药剂混合场景显示化学实验现象场景；

分析反馈单元，用于根据错误的化学实验现象给予分析和错误反馈。

步骤131至步骤134可以由实验模块作为步骤的执行对象，也可以由实验模块中的各个单元作为步骤的执行对象。例如，步骤131由第一显示单元作为步骤的执行对象，步骤132由卡片识别单元作为步骤的执行对象，步骤133由第二显示单元作为步骤的执行对象；步骤134由分析反馈单元作为步骤的执行对象。

在步骤131中，第一显示单元在实验阶段，通过ar设备显示药剂混合场景。包括浓硫酸、浓盐酸、二氧化锰、饱和食盐水在内的药剂会在实验阶段初始进行混合，由于化学实验是用于教学目的，如若之前选择的药剂出现错误，则此处会继续按用户选择的药剂继续进行，由此继续错误的化学实验模拟。

在步骤132中，卡片识别单元提示设置器材状态，通过图像识别实验器材卡片生成坐标系，并根据实验器材卡片的移动完成对实验器材包括器材的位置移动、旋转、使用及撤离在内的操作，返回坐标参数并根据坐标参数判断实验正常运行或错误。通过图像识别化学书附录中的实验器材卡片，反馈实验器材使用情况，利用识别由目标图片生成坐标系的原理，移动卡片即对实验器材进行相应操作，包括器材的位置移动，旋转，使用及撤离等操作并返回坐标参数，通过坐标参数判断实验正常运行或错误。图片生成坐标系的原理是给定一个图片，把这张图片进行坐标化，并且在生成的二位坐标系上标记出每个坐标点所属的类型。例如记载有一个酒精灯图片的实验器材卡片，通过对该卡片的移动，则可以获得不同的坐标参数，再通过坐标参数判断实验是否正常运行。具体地，将该酒精灯图片的实验器材卡片移动到圆底烧瓶下方，则正常运行“酒精灯对圆底烧瓶进行加热”的实验现象；或者将酒精灯图片的实验器材卡片撤离圆底烧瓶下方一定距离，则正常运行“圆底烧瓶不加热”的实验现象。

在步骤133中，第二显示单元依据实验器材的设置和药剂混合场景显示化学实验现象场景。例如，制取氯气实验中，设置的实验器材是分液漏斗，选择的药剂是浓盐酸，则会产生“冒泡、集气瓶中有黄绿色气体生成”的现象；或者设置的实验器材是长颈漏斗，选择的药剂是盐酸，则无反应现象；或者设置的实验器材是长颈漏斗，选择的药剂是浓盐酸，则产生“有挥发气体溢出”的实验现象；或者设置的实验器材是分液漏斗，选择的药剂是盐酸，则无反应现象。

步骤134中，分析反馈单元根据错误的化学实验现象给予分析和错误反馈。例如，制取氯气的化学实验中，若设置的实验器材是分液漏斗，选择的药剂是盐酸，出现无反应现象这种错误，则可以分析实验器材和实验药剂，然后反馈选择的药剂应该是浓盐酸而非盐酸，以此提升教学效果。

进一步地，为保证模拟效果，则在本实施方式中根据实验进度的相应步骤仅开启对相关插图的识别，防止出现多余的识别以及选择歧义。

步骤121包括：在实验准备阶段，提示选择实验器材时，开启对实验器材插图的识别，关闭对除实验器材插图之外的其他插图的识别，再通过图像识别获取实验器材插图。

步骤123包括：提示选择实验药剂时，开启对实验药剂插图的识别，关闭对除实验药剂插图之外的其他插图的识别，再通过图像识别获取实验药剂插图。

步骤132包括：提示设置器材状态时，开启对实验器材卡片的识别，并关闭对除实验器材卡片之外的其他插图的识别，再通过图像识别实验器材卡片生成坐标系，并根据实验器材卡片的移动完成对实验器材包括器材的位置移动、旋转、使用及撤离在内的操作，返回坐标参数并根据坐标参数判断实验正常运行或错误。

相应地，基于ar的书上化学实验系统中，器材识别单元具体用于在实验准备阶段，提示选择实验器材时，开启对实验器材插图的识别，关闭对除实验器材插图之外的其他插图的识别，再通过图像识别获取实验器材插图。

药剂识别单元具体用于提示选择实验药剂时，开启对实验药剂插图的识别，关闭对除实验药剂插图之外的其他插图的识别，再通过图像识别获取实验药剂插图。

卡片识别单元具体用于提示设置器材状态时，开启对实验器材卡片的识别，并关闭对除实验器材卡片之外的其他插图的识别，再通过图像识别实验器材卡片生成坐标系，并根据实验器材卡片的移动完成对实验器材包括器材的位置移动、旋转、使用及撤离在内的操作，返回坐标参数并根据坐标参数判断实验正常运行或错误。

例如氯气制取实验中：

实验准备阶段，初始化实验，提示选择实验器材时，则开启对实验器材插图的识别，关闭对其他插图的识别。

选择器材后，提示选择实验药剂时，则开启对实验药剂插图的识别，关闭对其他插图的识别。

实验开始后，提示加热烧瓶时，则开启对实验器材卡片的识别，关闭对其他插图的识别等。

请参阅图4，以制取氯气的化学实验来说明本实施方式的全过程。

先在ar设备中显示“实验室制取氯气”的内容简介和提示，然后用户以点击方式开始实验，在加载实验装置模型后，初始状态中已准备好的实验器材会显示出来，但依据实验的内容会缺少部分药剂和部分器材。

在实验准备阶段，先进行实验器材选择的步骤提示：开启对实验器材插图的识别，请选择合适的容器。用户长按分液漏斗插图触发虚拟按钮完成分液漏斗的选择，然后实验器材上显示分液漏斗。

再进行实验药剂选择的步骤提示：开启对实验药剂插图的识别，请选择正确的药剂。用户长按浓盐酸插图触发虚拟按钮完成浓盐酸的选择，然后显示的分液漏斗中加入浓盐酸。

继续进行步骤提示：开启对摆放位置插图的识别，请选择正确的集气瓶摆放方式。用户长按长进短出插图触发虚拟按钮完成摆放方式的选择。然后显示集气瓶导管接法已经改变。

实验准备阶段结束后，进入实验阶段，进行步骤提示：开启对实验器材卡片的识别，实验药剂已混合，请对圆底烧瓶进行加热。然后移动酒精灯卡片使酒精灯处于烧瓶下方均匀加热。

然后实验现象可能有：设置的实验器材是分液漏斗，选择的药剂是浓盐酸，则会产生“冒泡、集气瓶中有黄绿色气体生成”的现象；或者设置的实验器材是长颈漏斗，选择的药剂是盐酸，则无反应现象；或者设置的实验器材是长颈漏斗，选择的药剂是浓盐酸，则产生“有挥发气体溢出”的实验现象；或者设置的实验器材是分液漏斗，选择的药剂是盐酸，则无反应现象。

最后根据实验的现象完成原因分析和总结。本发明实施方式的基于ar的书上化学实验方法与系统，能够通过图像识别准确生成基本实验场景、药剂以及对药品和实验器材的选择进而在ar设备中实现真实地模拟实验现象，并根据操作失误模拟相应错误现象并给予提示，使得学生从中获得更好的学习效果。

在本发明的实施方式的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明的实施方式和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的实施方式的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的实施方式的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的实施方式的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明的实施方式中的具体含义。

在本发明的实施方式中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的实施方式的不同结构。为了简化本发明的实施方式的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明的实施方式可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明的实施方式提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理模块的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(ram)，只读存储器(rom)，可擦除可编辑只读存储器(eprom或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(cdrom)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的实施方式的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。此外，在本发明的各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。