基于虚拟现实技术的小儿针灸训练仿真系统及仿真方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107993545A(43)申请公布日2018.05.04(21)申请号201711352932.2(22)申请日2017.12.15(71)申请人天津大学地址300072天津市南开区卫津路92号(72)发明人白文俊孟昭鹏郑岩(74)专利代理机构天津市北洋有限责任专利代理事务所12201代理人李素兰(51)Int.Cl.G09B23/28(2006.01)G06T19/00(2011.01)G06F3/01(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图7页(54)发明名称基于虚拟现实技术的小儿针灸训练仿真系统及仿真方法(57)摘要本发明公开了一种基于虚拟现实技术的小儿针灸训练仿真系统及仿真方法，包括沉浸式虚拟现实体验模块(10)、体感控制模块(20)、婴儿模型(30)和反馈模块(40)。用户通过头戴OculusRift及耳机设备进入沉浸式虚拟现实场景，获得360度沉浸式体验；在场景中通过Leapmotion体感控制技术实现现实动作同步在虚拟现实场景，包括对婴儿模型进行抓取、旋转或位移操作；当进行针灸操作时，触碰到相应的穴位时会在虚拟现实场景中的屏幕上打出该穴位的相关信息；如果该穴位是小儿针灸时允许被触及的穴位，婴儿会发出笑声，否则视为操作错误，婴儿将会发出哭闹声。与现有技术相比，本发明为小儿针灸训练添加了趣味性，增强了反馈性。CN107993545ACN107993545A权利要求书1/1页1.一种基于虚拟现实技术的小儿针灸训练仿真系统，其特征在于，该系统包括沉浸式虚拟现实体验模块(10)、体感控制模块(20)、婴儿模型模块(30)和反馈模块(40)，其中：所述沉浸式虚拟现实场景模块(10)，场景的搭建与完善均依赖基于Unity3D游戏引擎，实现虚拟现实场景后需要接入OculusRift头盔设备，利用OculusRift头盔设备向使用者提供沉浸式的虚拟现实体验；所述体感控制模块(20)，运用Leapmotion设备体感控制技术进行现实场景和虚拟现实场景手臂动作的同步，从而实现针灸操作；所述婴儿模型模块(30)，将球体嵌入在婴儿模型内代表穴位，当不同的物体模型在三维空间内有重合部分时，Unity3D游戏物理引擎会根据提前设计好的物体标签去判断是否为需要检测碰撞的两个物体发生了碰撞，并由该物理引擎返回一个布尔变量表示是否发生了碰撞；所述系统反馈模块(40)，依据婴儿模型模块内嵌的刚体小球的碰撞检测返回结果，分别从声音和视觉两个方面对场景中用户操作进行反馈，包括相应声觉反馈和虚拟屏幕上视觉展示。2.一种基于虚拟现实技术的小儿针灸训练仿真方法，其特征在于，该方法包括以下流程：用户通过头戴OculusRift及耳机设备进入沉浸式虚拟现实场景，获得360度沉浸式体验；在场景中通过Leapmotion体感控制技术实现现实动作同步在虚拟现实场景，包括对婴儿模型进行抓取、旋转或位移操作；将具有刚体的物理属性的婴儿模型内嵌有代表各个穴位的小球，当进行针灸操作时，触碰到相应的穴位时会在虚拟现实场景中的屏幕上打出该穴位的相关信息；如果该穴位是小儿针灸时允许被触及的穴位，婴儿会发出笑声，否则视为操作错误，婴儿将会发出哭闹声。2CN107993545A说明书1/4页基于虚拟现实技术的小儿针灸训练仿真系统及仿真方法技术领域[0001]本发明涉及医学的计算机仿真技术，特别是涉及一种能够利用虚拟现实技术模拟小儿针灸训练的仿真系统及仿真方法。背景技术[0002]随着科技进步和发展，人类希望进一步通过计算机强大的计算能力来模拟一些特殊的场景，帮人类完成一些诸如认识、理解、训练、运用等需要大量重复性工作的过程。这样的需求促成了仿真技术的出现，这对人类生活、生产都产生了积极的影响。[0003]仿真技术已经被运用在方方面面。进入数字化的今天，过去传统的仿真技术已经逐渐不能满足这种注重参与和体验的诉求，以虚拟现实技术为代表的仿真技术应用越来越广泛。[0004]OculusRift头盔的使用让使用者能够沉浸在虚拟现实场景中，获得更好的体验。Leapmotion设备的使用让人类同计算机实现了新的体感交互方式，不再依赖键盘鼠标，解放了双手。基于虚拟现实技术及相关外部设备开发的训练系统能够极大地方便人们的生活及工作。英国埃克塞特大学的科学家成立的CineonTraining的目标就是用VR头盔提供沉浸式360度培训，对飞行员进行训练，防范事故发生。[0005]目前在小儿针灸领域的训练还集中在传统的铜人针灸训练，对于针灸训练的仿真应用还不具有实质性发展。相比于传统方法，基于虚拟现实技术的针灸仿真训练具有一定的科研及产业价值。发明内容[0006]本发明目的为提出一种基于虚拟现实技术的小儿针灸训练仿真系统及仿