增强现实虚拟实验作为新颖的实验教学方式,有助于在保证安全的前提下开展一些具有一定危险性的实验,并且针对一些实验现象不明显的实验,通过增强现实技术能够显著化实验现象,提升教学效果。在增强现实环境下,学生可以通过对实验设备进行实际的操作,并通过虚实叠加画面实现所见即所得的即时反馈。但由于增强现实系统运行过程中涉及到较为复杂的三维注册以及图形渲染等工作,中学课堂教学环境下的设备处理能力无法满足实时交互需求,因此本文以中学课堂实验为背景,开展了面向中学虚拟实验的AR场景实时生成方法的研究,主要研究内容如下:（1）为实现面向中学实验课堂的增强现实实验教学,提出了一种基于云端融合的增强现实场景生成方法,详细说明了在增强现实场景生成过程中涉及到的目标识别,三维注册以及虚实融合绘制这三类主要功能模块并给出了具体的实施框架以及工作流程。（2）在目标识别方面,通过在交互过程中借助卡尔曼滤波以及手部的运动约束,对使用者的手部动作进行运动估计,以此为依据划分出目标识别的兴趣区域,加速目标识别的过程。建立中学常见实验器材的二维模板库,通过模板匹配方法获得实验器材的粗略三维注册信息,并结合空间拓扑关系对物体姿态进行调整。（3）在虚实融合绘制方面,通过实验设备的物理约束以及实验条件先验知识,对三维注册结果进行修正实现正确的虚实场景匹配,设计了一个基于模型的虚实遮挡方法,并通过深度计算实现精准的虚实遮挡剔除。提出了基于目标分布的虚实融合场景并行绘制方法,将实验过程中需要绘制的虚拟对象根据位置空间分布进行划分,实现渲染过程的并行化处理,降低了场景绘制过程的时间开销。（4）设计了一个中学增强现实实验原型系统,验证了在云端融合环境下增强现实场景的生成方法的有效性,通过一个实际的中学实验案例验证了论文研究成果的正确性以及适用性。