[发明专利]基于增强现实技术的B超辅助教学系统和方法

说明书

本发明涉及一种基于增强现实技术的B超辅助教学系统和方法，一种基于增强现实技术的B超辅助教学系统，包括：环境采集单元、物理对象识别与定位单元、虚拟场景生成单元、虚拟B超影像生成单元和虚拟场景显示单元；环境采集单元用于采集训练者周围的环境数据；物理对象识别与定位单元用于识别出周围物理环境中的物理对象，定位物理对象在周围物理环境中的位置并将位置传送到虚拟场景生成单元；虚拟场景生成单元生成初始虚拟场景，将物理对象转换为虚拟对象并映射到虚拟场景的对应位置上，并将虚拟对象与虚拟受诊者的相对位置传送给虚拟B超影像生成单元。本发明的有益之处在于，不需要专用的硬件建立仿真环境，成本相对较低。

技术领域

本发明涉及虚拟现实和医学超声领域，具体涉及一种基于增强现实技术的B超辅助教学系统。

背景技术

B超由于其非侵入和无辐射的特性，目前广泛用于医学诊断。培训合格的B超医生一般需要数年的时间。究其原因，一是B超影像依赖医生手动制作，获取清晰稳定的B超影像并进行正确识读需要长期的经验积累；二是医生临床经验的积累依赖于病例的数量和病种，对于某些罕见病种临床影像，可能需要等待很长的时间才能获得，对于中小型医院，等待的时间则更加漫长。

为了解决上述问题，B超模拟仿真应运而生。现有的基于AR/VR的B超模拟仿真系统为了提升可用性，需要专用的硬件(例如人体模型及探头)建立仿真环境，成本相对较高，且缺少与受诊者的交互，沉浸度较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于增强现实技术的B超辅助教学系统和方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于增强现实技术的B超辅助教学系统，包括：环境采集单元、物理对象识别与定位单元、虚拟场景生成单元、虚拟B超影像生成单元和虚拟场景显示单元；

环境采集单元用于采集训练者周围的环境数据；

物理对象识别与定位单元用于识别出周围物理环境中的物理对象，定位物理对象在周围物理环境中的位置并将位置传送到虚拟场景生成单元；

虚拟场景生成单元生成初始虚拟场景，将物理对象转换为虚拟对象并映射到虚拟场景的对应位置上，并将虚拟对象与虚拟受诊者的相对位置传送给虚拟B超影像生成单元；

虚拟B超影像生成单元根据虚拟对象(B超探头)与虚拟受诊者的相对位置生成相应的虚拟B超影像，传送至虚拟场景生成单元；

虚拟场景显示单元将虚拟场景、虚拟对象及虚拟B超影像进行融合，并展示给训练者。

作为本发明进一步的方案：虚拟场景生成单元生成的初始虚拟场景包括：虚拟B超机、虚拟病床和虚拟受诊者。

作为本发明进一步的方案：虚拟场景生成单元转换的物理对象包括VR控制器；VR控制器被转换为虚拟B超探头。

作为本发明进一步的方案：环境采集单元采集的环境数据包括：视频数据、音频数据和定位数据。

作为本发明进一步的方案：环境采集单元运行在虚拟现实头戴显示装置上。

作为本发明进一步的方案：采用Inside-out定位方式实现定位，环境采集单元设置为虚拟现实头戴显示装置的摄像头阵列。

作为本发明进一步的方案：物理对象识别与定位单元实时对训练者头部和手部进行定位，并将定位信息转换为虚拟空间中训练者的视角及虚拟B超探头的位置。

作为本发明进一步的方案：可以通过语音指令要求虚拟受诊者调整状态，环境采集单元将语音指令传送到虚拟场景生成单元，虚拟场景生成单元识别语音指令调整虚拟受诊者状态。

作为本发明进一步的方案：虚拟B超影像生成单元包括：B超影像数据库，B超影像选择单元和B超影像处理单元；