[发明专利]一种基于虚拟现实的心脏大血管解剖教学系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于虚拟现实的心脏大血管解剖教学系统及方法，该系统包括穿戴感知头盔、声控模块、显示屏、手势识别模块、控制器和演示模块，穿戴感知头盔用于三维建模，生成三维虚拟现实心脏和三维解剖手术刀；声控模块用于下达声控指令；显示屏用于显示可穿戴感知头盔生成的三维虚拟现实心脏；手势识别模块用于识别手势动作；控制器用于当接收到手势识别模块识别的手势动作后，控制三维解剖手术刀做相应动作，解剖显示的三维虚拟现实心脏；演示模块用于对显示的三维虚拟现实心脏中剖开的大血管进行教学演示。本发明沉浸感强、让体验者更真实、贴近地感受心脏大血管解剖，从而能够吸引学生的积极参与，达到提高培训成效的目的。

技术领域

本发明涉及虚拟现实教学领域，尤其公开了一种基于虚拟现实的心脏大血管解剖教学系统及方法。

背景技术

解剖学是医学院校的基础课程之一，是研究正常人体结构和功能的学科，承接着所有医学课程之间的连接。解剖学具有非常强的实践性和应用性，学习过程中，对于三维立体空间的建立、立体结构再现，都需要较强的空间想象力。常规影像解剖教学呈现的是连续的横断面图像，与系统解剖图像相比，缺乏立体及整体感，且单层图像相对整体而言信息较少，学生感觉枯燥、抽象。而一个完整的心脏扫描层面一般几十幅，薄层图像甚至是几百幅，教学中仅选择较典型、标志性的层面，相对独立，图像缺乏连续性，层面之间的过渡结构分辨不清，未进行增强扫描时，不能很好地分辨血管与淋巴结结构。

因此，现有心脏解剖教学中存在的上述缺陷，是一件亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种基于虚拟现实的心脏大血管解剖教学系统及方法，旨在解决现有心脏解剖教学中存在的上述缺陷的技术问题。

本发明的一方面涉及一种基于虚拟现实的心脏大血管解剖教学系统，包括：

穿戴感知头盔，用于三维建模，生成三维虚拟现实心脏和三维解剖手术刀；

声控模块，用于下达声控指令；

显示屏，分别与穿戴感知头盔和声控模块相连，用于在声控模块的声控指令下，显示可穿戴感知头盔生成的三维虚拟现实心脏；

手势识别模块，用于识别手势动作；

控制器，分别与手势识别模块和显示屏相连，用于预先将手势和三维解剖手术刀建立一一动作映射关系，当接收到手势识别模块识别的手势动作后，控制三维解剖手术刀做相应动作，解剖显示屏中显示的三维虚拟现实心脏；

演示模块，与控制器相连，用于对显示屏中显示的三维虚拟现实心脏中剖开的大血管进行教学演示。

进一步地，声控模块包括麦克风、语音模数转换器和语音识别处理单元，

麦克风，用于拾取语音信号；

语音模数转换器，与麦克风相连，用于将麦克风拾取的语音信号进行模数转换；

语音识别处理单元，与语音模数转换器和控制器相连，用于对语音模数转换器转换后的语音信号进行语音处理后发送给控制器。

进一步地，语音识别处理单元包括频谱分析模块、特征提取模块、语音识别模块和关键词列表模块，

频谱分析模块，与语音模数转换器相连，用于对语音模数转换器转换后的语音信号进行基于傅立叶变换的频谱分析；

特征提取模块，与频谱分析模块相连，用于对频谱分析模块分析的语音信号进行特征提取；

语音识别模块分别与特征提取模块、关键词列表模块和控制器相连，用于将特征提取模块提取的语音信号与预设在关键词列表模块的关键词进行比较，识别特征提取模块提取后的语音信号，并将识别的语音信号传输给控制器。

进一步地，声控模块还包括语音数模转换器、功放单元和声音输出模块，