[发明专利]一种基于混合现实技术的虚拟解剖教学系统

说明书

本发明提出了一种基于混合现实技术的虚拟解剖教学系统，包括：手术模型构建模块，用于获取医学图像，通过三维渲染得到3D手术模型，对3D手术模型进行预处理和分割，并将分割出来的模型通过等值面提取，进行表面重建后，上传至组件添加模块；组件添加模块，用于获取手术模型工具，并分别对3D手术模型和手术模型工具分别添加碰撞，修改碰撞属性后，上传至第一客户端；第一客户端用于显示3D手术模型，并获取用户模拟手术操作，结合碰撞属性，更新3D手术模型；视角共享模块，用于获取第一客户端的视角，利用封装的网络视频流协议以及服务器分发功能，将第一客户端的视角传输至第二客户端。实现了手术仿真、模拟教学，提高了用户的实操能力。

技术领域

本发明属于虚拟教学技术领域，尤其涉及一种基于混合现实技术的虚拟解剖教学系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

外科医生的培养要有个漫长的过程，通常需要花费多年的时间。一个外科医生的成长和手术观摩是分不开的，经常会出现一个手术室十几个医生观摩手术的情景，这说明现场观摩手术在医生培养方面是非常必要的。

但是，解剖实训成本非常高，学生实操机会较少；用于医学研究、实验的人体标本稀缺，这一系列的问题将会导致，学生在学习中，医疗实操少，没有实操经验，进而影响学生的学习热情。

目前的虚拟教学系统，虚拟解剖教学系统从技术层面解决了观摩手术的问题，通过混合现实眼镜和高清晰的混合现实视频录制直播，医生可以在第一时间用现场视角观摩手术过程，但是，用户无法进行实操。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种基于混合现实技术的虚拟解剖教学系统，实现了手术仿真，模拟教学，提高了用户的实操能力。

为实现上述目的，本发明的一个或多个实施例提供了如下技术方案：

一方面，公开了一种基于混合现实技术的虚拟解剖教学系统，包括视角共享模块、手术模型构建模块、组件添加模块、第一客户端和第二客户端；

所述手术模型构建模块，用于获取医学图像，并通过三维渲染得到3D手术模型，对3D手术模型进行预处理和分割，并将分割出来的模型通过等值面提取，进行表面重建后，上传至组件添加模块；

所述组件添加模块，用于获取手术模型工具，并分别对3D手术模型和手术模型工具分别添加碰撞，修改碰撞属性后，上传至第一客户端；

所述第一客户端用于显示3D手术模型，并获取用户模拟手术操作，结合碰撞属性，更新3D手术模型；

所述视角共享模块，用于获取所述第一客户端的视角，利用封装的网络视频流协议以及服务器分发功能，将第一客户端的视角传输至所述第二客户端。

进一步的，所述组件添加模块，还用于对3D手术模型设置操作属性，所述操作属性包括移动、放大、缩小、旋转控制器、序列化脚本和语音控制。

进一步的，所述所述第一客户端，还用于获取操作指令，并结合所述操作属性，更新3D手术模型。

进一步的，还包括人体模型构建模块；

所述人体模型构建模块，用于获取人体数据模型，删除人体数据模型中到平均平面的距离小于设定距离阈值的顶点，并采用递归循环分割法对删除顶点后遗留的空洞进行三角剖分，得到重建后的人体模型，并将重建后的人体模型进行分类。

进一步的，所述组件添加模块用于，对分类后的人体模型添加材质、添加碰撞、修改碰撞属性和设置操作属性后，导入渲染模块。

进一步的，所述渲染模块用于，对人体模型进行渲染管线、光栅化、顶点坐标变换、光照、剪裁、投影和映射纹理后，导入动画生成模块。