[發明專利]婦科檢查虛實同步模擬方法

有效

• 申請號: 201610267655.4
• 申請日: 2016-04-27
• 公開（公告）號: CN105788395B
• 公開（公告）日: 2019-02-19
• 發明（設計）人: 潘瑞紅
• 申請（專利權）人: 天津天堰科技股份有限公司
• 主分類號: G09B9/00
• 分類號: G09B9/00;G09B23/28;G06T19/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種婦科檢查虛實同步模擬方法，包括：建立虛擬操作體的碰撞體及虛擬操作體運動空間的碰撞體、虛擬子宮的碰撞體及虛擬子宮運動限制空間的碰撞體；虛擬操作體在3D虛擬場景中與現實操作體同步運動；進行各碰撞體的碰撞檢測；最后進行判斷、數據處理以及運動渲染。采用本發明婦科檢查虛實同步模擬方法，可以實現對虛擬子宮的仿真婦科檢查訓練，包括捫觸、輕刮、輕刷、涂抹、抬舉、按壓等檢查操作虛擬和現實的同步，實現婦科檢查雙合診、三合診、器械檢查的現實操作與虛擬仿真操作的同步，便于老師和學生觀察婦科檢查訓練的手法以及評價。

技術領域

本發明屬于虛擬現實技術領域，具體涉及一種婦科檢查虛實同步模擬方法。

背景技術

婦科檢查中對于子宮的檢查至關重要，通常采用雙合診、三合診或一些器械進行檢查。醫學院校老師在教學時，通常采用婦科模型進行模擬教學，但是單一的婦科模型已無法滿足目前的教學需求，學生在婦科模型進行訓練時，無法觀察自己的操作手法，同時老師也不便評價。所以目前的教學產品已逐漸朝虛擬現實技術方向發展，采用現實的婦科模型結合虛擬的婦科模型組成的虛擬婦科檢查系統，那么就需要實現現實和虛擬的檢查訓練動作的同步。因此，本發明設計了一種婦科檢查虛實同步模擬方法，使現實操作和虛擬操作同步。

發明內容

為解決上述問題，本發明公開了一種婦科檢查虛實同步模擬方法，可以實現婦科檢查現實操作和虛擬操作的同步。

本發明所采用的技術方案為：一種婦科檢查虛實同步模擬方法，包括：

（1）分別建立虛擬操作體的碰撞體及虛擬操作體運動空間的碰撞體、虛擬子宮的碰撞體及虛擬子宮運動限制空間的碰撞體；所述虛擬操作體運動空間為一包圍虛擬子宮且露出虛擬子宮頸的空間；所述虛擬子宮運動限制空間至少為包圍虛擬操作體運動空間的空間；所述虛擬子宮運動限制空間至多為虛擬盆腔的空間；

（2）采用電磁跟蹤系統跟蹤現實操作體的空間位置和空間姿態并實時變換為虛擬操作體的空間位置P和空間姿態Q，同時使虛擬操作體在3D虛擬場景中與現實操作體保持同步運動，虛擬子宮保持初始位置和姿態；

（3）采用物理引擎進行虛擬操作體的碰撞體與虛擬操作體運動空間的碰撞體的碰撞檢測；

（4）判斷虛擬操作體是否碰撞并進入虛擬操作體運動空間，是則進入步驟（5）；否則返回步驟（2），虛擬子宮保持初始位置和姿態，虛擬操作體隨著現實操作體的運動而同步運動，實現現實操作體與虛擬操作體進行婦科檢查子宮頸、子宮口操作的同步，包括仿真捫觸、仿真輕刮、仿真輕刷、仿真涂抹的同步檢查；

（5）進行虛擬操作體的碰撞體與虛擬子宮的碰撞體的碰撞檢測；

（6）判斷虛擬操作體與虛擬子宮是否碰撞接觸，是則進入步驟（7），否則返回步驟（5）；

（7）渲染引擎根據虛擬操作體實時的空間位置P和空間姿態Q進行虛擬子宮空間位置O’和空間姿態Q’的數據處理，并驅動虛擬子宮根據實時數據處理的結果與虛擬操作體同步運動，具體運動軌跡渲染方法如下：

a、建立世界坐標系xyz，坐標原點為O；建立虛擬子宮的局部坐標系x’y’z’，坐標原點為O’；

b、在虛擬操作體與虛擬子宮碰撞接觸的初始時刻，虛擬操作體的空間位置為P₀、空間姿態為Q₀，轉換到局部坐標系x’y’z’中的空間位置為P₀’= Q₀^-1P₀, 空間姿態為Q₀^-1，O’點在局部坐標系x’y’z’中與虛擬操作體的位置偏移為-P₀’，變換至世界坐標系xyz中為-QP₀’;