[發(fā)明專利]虛擬整形手術(shù)訓(xùn)練裝置及終端設(shè)備

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711430673.0
• 申請(qǐng)日: 2017-12-26
• 公開（公告）號(hào): CN109961682A
• 公開（公告）日: 2019-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 閆迎迎;李巧鈴;王瓊;彭延軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳先進(jìn)技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): G09B23/28
• 分類號(hào): G09B23/28
• 代理公司: 深圳中一專利商標(biāo)事務(wù)所 44237
• 代理人: 官建紅

1.一種虛擬整形手術(shù)訓(xùn)練裝置，其特征在于，包括：

骨頭建模單元，用于獲取待整形目標(biāo)的圖像和骨頭特性，對(duì)所述圖像進(jìn)行分割重建，根據(jù)所述骨頭特性生成骨頭物理模型，并根據(jù)分割重建后的圖像和所述骨頭物理模型建立骨頭幾何模型；

骨鋸建模單元，用于根據(jù)目標(biāo)骨鋸設(shè)置骨鋸參數(shù)，根據(jù)所述骨鋸參數(shù)生成骨鋸物理模型，并根據(jù)所述骨鋸物理模型建立骨鋸幾何模型；

人機(jī)交互單元，用于接收用戶輸入的操作指令，根據(jù)所述操作指令利用所述骨鋸物理模型在所述骨頭物理模型上進(jìn)行劃割，對(duì)劃割后的骨頭物理模型進(jìn)行碰撞檢測(cè)，根據(jù)碰撞檢測(cè)的結(jié)果實(shí)時(shí)重建鋸切面，并根據(jù)碰撞檢測(cè)的結(jié)果確定鋸切力；

視覺渲染單元，用于對(duì)所述骨頭幾何模型、所述骨鋸幾何模型和實(shí)時(shí)重建的鋸切面進(jìn)行視覺渲染，并將視覺渲染后的渲染結(jié)果發(fā)送至顯示屏顯示；

觸覺渲染單元，用于對(duì)所述鋸切力進(jìn)行觸覺渲染，并將觸覺渲染后的渲染結(jié)果通過觸覺設(shè)備反饋給所述用戶。

2.如權(quán)利要求1所述的虛擬整形手術(shù)訓(xùn)練裝置，其特征在于，所述人機(jī)交互單元對(duì)劃割后的骨頭物理模型進(jìn)行碰撞檢測(cè)包括：

獲取一個(gè)連續(xù)時(shí)間間隔內(nèi)所述骨鋸物理模型在所述骨頭物理模型上劃割的掃描面；

在所述掃描面內(nèi)均勻分布點(diǎn)；

提取在所述掃描面內(nèi)均勻分布的點(diǎn)所在的體素；

利用提取的體素的每條邊分別與所述掃描面進(jìn)行射線碰撞，獲得在每個(gè)體素上的碰撞信息。

3.如權(quán)利要求2所述的虛擬整形手術(shù)訓(xùn)練裝置，其特征在于，所述人機(jī)交互單元根據(jù)碰撞檢測(cè)的結(jié)果實(shí)時(shí)重建鋸切面包括：

根據(jù)獲得的在每個(gè)體素上的碰撞信息，確定在每個(gè)體素中的交點(diǎn)個(gè)數(shù)；

根據(jù)確定的每個(gè)體素中的交點(diǎn)個(gè)數(shù)確定一個(gè)區(qū)分閾值的平面；

將確定的平面兩側(cè)的頂點(diǎn)值分別設(shè)為第一預(yù)設(shè)值和第二預(yù)設(shè)值；

根據(jù)設(shè)定的平面兩側(cè)的頂點(diǎn)值和獲取的每個(gè)體素上的碰撞信息，實(shí)時(shí)重建等值面，并計(jì)算重建的每個(gè)等值面的法向量；

根據(jù)重建的等值面和計(jì)算的每個(gè)等值面的法向量，實(shí)時(shí)重建鋸切面。

4.如權(quán)利要求2所述的虛擬整形手術(shù)訓(xùn)練裝置，其特征在于，所述人機(jī)交互單元根據(jù)碰撞檢測(cè)的結(jié)果確定鋸切力包括：

根據(jù)獲得的每個(gè)體素上的碰撞信息，確定所述骨鋸物理模型中每個(gè)鋸齒的每個(gè)切割單元的面積系數(shù)；

獲取所述骨鋸物理模型中每個(gè)鋸齒的寬度、所述骨鋸物理模型中相鄰鋸齒間的齒距、所述骨鋸物理模型的振蕩速度和所述骨鋸物理模型的進(jìn)給速度；

根據(jù)所述骨鋸物理模型中每個(gè)鋸齒的每個(gè)切割單元的面積系數(shù)、所述每個(gè)鋸齒的寬度、所述相鄰鋸齒間的齒距、所述振蕩速度和所述進(jìn)給速度，確定所述骨鋸物理模型中每個(gè)鋸齒的每個(gè)切割單元的面積；

根據(jù)所述骨鋸物理模型中每個(gè)鋸齒的每個(gè)切割單元的面積，確定所述骨鋸物理模型中每個(gè)鋸齒的每個(gè)切割單元的鋸切力。

5.一種虛擬整形手術(shù)訓(xùn)練方法，其特征在于，包括：

獲取待整形目標(biāo)的圖像和骨頭特性，對(duì)所述圖像進(jìn)行分割重建，根據(jù)所述骨頭特性生成骨頭物理模型，并根據(jù)分割重建后的圖像和所述骨頭物理模型建立骨頭幾何模型；

根據(jù)目標(biāo)骨鋸設(shè)置骨鋸參數(shù)，根據(jù)所述骨鋸參數(shù)生成骨鋸物理模型，并根據(jù)所述骨鋸物理模型建立骨鋸幾何模型；

接收用戶輸入的操作指令，根據(jù)所述操作指令利用所述骨鋸物理模型在所述骨頭物理模型上進(jìn)行劃割，對(duì)劃割后的骨頭物理模型進(jìn)行碰撞檢測(cè)，根據(jù)碰撞檢測(cè)的結(jié)果實(shí)時(shí)重建鋸切面，并根據(jù)碰撞檢測(cè)的結(jié)果確定鋸切力；

對(duì)所述骨頭幾何模型、所述骨鋸幾何模型和實(shí)時(shí)重建的鋸切面進(jìn)行視覺渲染，并將視覺渲染后的渲染結(jié)果發(fā)送至顯示屏顯示；

對(duì)所述鋸切力進(jìn)行觸覺渲染，并將觸覺渲染后的渲染結(jié)果通過觸覺設(shè)備反饋給所述用戶。

6.如權(quán)利要求5所述的虛擬整形手術(shù)訓(xùn)練方法，其特征在于，所述對(duì)劃割后的骨頭物理模型進(jìn)行碰撞檢測(cè)包括：

獲取一個(gè)連續(xù)時(shí)間間隔內(nèi)所述骨鋸物理模型在所述骨頭物理模型上劃割的掃描面；

在所述掃描面內(nèi)均勻分布點(diǎn)；

提取在所述掃描面內(nèi)均勻分布的點(diǎn)所在的體素；

利用提取的體素的每條邊分別與所述掃描面進(jìn)行射線碰撞，獲得在每個(gè)體素上的碰撞信息。