一种用于虚拟手术仿真教学的手势交互系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于虚拟手术仿真教学的手势交互系统及方法，系统包括有手势传感单元、惯性测量单元、辅助测量单元、数据解算和控制单元、WIFI通信单元、上位机；手势传感单元用于获取手部手指关节的屈伸程度；惯性测量单元用于确定手部的空间位置；辅助测量单元用于在三维空间内对手部关节的运动进行精准稳定的感知和追踪；数据解算和控制单元用于对获取的手部运动数据进行实时处理，并控制所述的手势传感单元、测量单元和辅助测量单元，实现对手势的精准识别、对手部运动的追踪功能；本发明专利技术首先进行手势捕获，然后把数据发送到上位机的虚拟手术仿真教学系统，进行可视化操作，从而进行更加逼真的仿真手术训练和考核，提升训练考核效果。

Hand gesture interaction system and method for virtual surgery simulation teaching

The invention discloses a method for gesture interactive system and method of virtual surgery simulation teaching system, including gesture sensing unit, inertial measurement unit, auxiliary measuring unit, data calculation and control unit, WIFI communication unit and PC; gesture sensing unit is used for obtaining the hand finger joint flexion degree; inertial measurement unit for determining the spatial position of hand; auxiliary measurement unit used in three-dimensional space of hand joint motion sensing and tracking precision stable; data calculation and control unit for real-time processing of hand motion data acquisition, gesture sensing unit, unit and auxiliary measuring unit for measuring and controlling the. To achieve accurate identification of gesture hand motion tracking function; the invention first gesture capture, and then send the data to the host computer. Virtual surgery simulation teaching system is used for visual operation, so as to make more realistic simulation, operation training and assessment, and improve training evaluation effect.

【技术实现步骤摘要】
一种用于虚拟手术仿真教学的手势交互系统及方法
本专利技术属于仿真
，涉及一种用于虚拟仿真教学的手势交互系统及方法，尤其是涉及一种以数据手套作为载体的可用于虚拟手术仿真教学系统的手势交互系统及方法。
技术介绍
虚拟手术是利用各种医学影像数据，利用虚拟现实技术在计算机中建立一个模拟环境，医生借助虚拟环境中的信息进行手术计划、训练，以及实际手术过程中引导手术的新兴学科。其目的是使用计算机技术(主要是计算机图形学与虚拟现实)来模拟、指导医学手术所涉及的各种过程，在时间段上包括了术前、术中、术后，在实现的目的上有手术计划制定，手术排练演习，手术教学，手术技能训练，术中引导手术、术后康复等。运用虚拟现实技术可以使医务工作者沉浸于虚拟的场景内，通过视、听、触觉感知并反复学习各种手术实际操作，体验并学习如何应付临床手术中的实际情况。这样节约了培训医务人员的费用和时间，使非熟练人员进行手术的风险性大大降低，对提高医学教育与训练的效率和质量以及改善医学手术水平发展不平衡的现状有着特殊的意义。虚拟手术这个研究方向目前正在逐步形成之中，与之相关的一些研究方向主要有：医学可视化，医学增强现实，医用机器人本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于虚拟手术仿真教学的手势交互系统，其特征在于：包括有手势传感单元（1）、惯性测量单元（2）、辅助测量单元（3）、数据解算和控制单元（4）、WIFI通信单元（5）、上位机（6）；所述手势传感单元（1）、惯性测量单元（2）、辅助测量单元（3）、数据解算和控制单元（4）、WIFI通信单元（5）集成到手套上，穿戴在手上；所述手势传感单元（1）用于获取手部手指关节的屈伸程度；所述惯性测量单元（2）用于确定手部的空间位置；所述辅助测量单元（3）用于结合惯性测量单元（2）的数据，在三维空间内对用户手部的运动进行精准稳定的感知和追踪；所述数据解算和控制单元（4）分别与所述手势传感单元（1）、惯性测量单元...

【技术特征摘要】
1.一种用于虚拟手术仿真教学的手势交互系统，其特征在于：包括有手势传感单元（1）、惯性测量单元（2）、辅助测量单元（3）、数据解算和控制单元（4）、WIFI通信单元（5）、上位机（6）；所述手势传感单元（1）、惯性测量单元（2）、辅助测量单元（3）、数据解算和控制单元（4）、WIFI通信单元（5）集成到手套上，穿戴在手上；所述手势传感单元（1）用于获取手部手指关节的屈伸程度；所述惯性测量单元（2）用于确定手部的空间位置；所述辅助测量单元（3）用于结合惯性测量单元（2）的数据，在三维空间内对用户手部的运动进行精准稳定的感知和追踪；所述数据解算和控制单元（4）分别与所述手势传感单元（1）、惯性测量单元（2）、辅助测量单元（3）连接，用于对手势传感单元（1）、测量单元（2）和辅助测量单元（3）获取的数据进行处理，并控制所述对手势传感单元（1）、测量单元（2）和辅助测量单元（3），实现对手势的识别、对手部运动的追踪功能；所述数据解算和控制单元（4）通过所述WIFI通信单元（5）与所述上位机（6）连接通信。2.根据权利要求1所述的用于虚拟手术仿真教学的手势交互系统，其特征在于：所述手势传感单元（1）包括弯曲电阻传感器阵列（7）和与之相连的运放跟随装置（8）。3.根据权利要求1所述的用于虚拟手术仿真教学的手势交互系统，其特征在于：所述惯性测量单元（2）以六轴惯性测量传感器（9）为核心，监测手部在二维平面内的运动。4.根据权利要求1所述的用于虚拟手术仿真教学的手势交互系统，其特征在于：所述辅助测量单元（3）包括超声波发射模块（10）和超声波接收模块（11）。5.根据权利要求1-4任意一项所述的用于虚拟手术仿真教学的手势交互系统，其特征在于：所述上位机（6）由网络通信模块、命令执行模块、数据传输模块组成；所述网络通信模块用于接收所述解算和控制单元（4）传输的数据；所述命令执行模块负责根据所述网络通信模块收到的手势命令，操作所述系统，从而实现手势控制功能；所述数据传输模块将接收的手部数据转换成虚拟手术所述系统所能接收的数据格式，实现手势交互的功能。6.一种用于虚拟手术仿真教学的手势交互方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：采集各手指关节及拇指和手掌之间弯曲度、手部...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐剑锋，韦业鑫，孙继丰，黄建忠，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42