一种基于VR技术的儿童病患模拟诊断方法技术

本发明专利技术公开了一种基于VR技术的儿童病患模拟诊断方法，首先建立基于VR的诊断系统，其中包括患儿模型库模块、患儿动画库模块、患儿音频库模块、模型骨骼动画重定向模块、动画融合控制模块、骨骼动力学控制模块和物理模拟模块；通过诊断系统的模型库模块基于基层医疗机构中儿童多发病的疾病症状表征数据：根据不同疾病表征，构建儿童患者模型，构建各类型患儿表情动画库及肢体表现动画；构建不同的患儿表述音频及患儿表征音频；通过自定义模拟儿童患病模型，从诊断系统中选定不同类型疾病。本发明专利技术针对病患模型，提供VR中基本的物理交互属性，可通过预设拾取区域与病患模型自由交互，使病患模型真实度大大提高。使病患模型真实度大大提高。使病患模型真实度大大提高。

【技术实现步骤摘要】
一种基于VR技术的儿童病患模拟诊断方法


[0001]本专利技术涉及医学教育培训
，具体为一种基于VR技术的儿童病患模拟诊断方法。

技术介绍

[0002]在VR技术中，动画重定向：即AnimationRetargeting，是一种动画复用的技术。简单来说，重定向技术就是一种将动画数据从一个骨架拷贝到另外一个骨架的过程。其实现的方式，也会影响到动画应用到另外一个骨架之后的效果。动画重定向技术就是一种时间换空间的思路，在运行时将一套动画根据预计算好的骨骼差异信息，得到目标模型骨架上可以适用的动画数据。这种方式既可以减少美术的工作量，又可以增加对需求和修改的灵活度，将需要维护和打包的动画数量从m*n这样的平方级别降低到m个。
[0003]动画状态机：把对象所处的播放某种特定动画的动作，例如待机、移动、奔跑、攻击等，称为状态。一般情况下，一个对象拥有多个状态，并按照一定的逻辑顺序在状态之间切换，以执行不同的动作，这种切换在动画图中称为过渡。发生过渡时需要满足的条件称为过渡条件。而动画状态机则是用于管理和控制对象上各个状态及状态之间的过渡，类似于流程图。
[0004]T型姿势(T
‑
pose)：是电脑动画中用于绑定三维模型骨骼的预设姿势,是动画软件中，在模组还尚未设定动作时的预设姿势。
[0005]动力学：研究物体机械运动状态变化与外力的关系。对宏观物体的低速运动，它的基本理论是牛顿运动理论；对宏观物体的近光速运动，要用相对论力学来研究；对微观粒子的运动，要用量子力学来研究。/>[0006]当前儿科诊疗存在着基层医生儿科临床能力不足、优质资源短缺以及基层儿科临床医师难以大规模高效培养等问题。当前采用的方案大多以实体模型为主，该方案的缺点是症状表征能力差，难以适应不同病症场景。
[0007]现存的儿童患者实体模型，虽然为儿科医师的培养提供了基本思路，但是却存在多方面的问题：在疾病种类方面，现有系统覆盖的疾病种类较少，不能覆盖大部分儿科常见病和多发病；在模拟诊疗数据方面，现有系统缺乏丰富的真实病例数据；在模拟诊疗形式方面，现有系统与真实诊疗的贴合度低；在医疗实践过程中，儿童模拟诊疗的智能化水平和保真度远远滞后于儿科医疗人才的培养需求。而当前大多数VR诊疗模拟系统中，均以标准化病人为主，针对儿科疾病的覆盖较差，儿童病患病例模型相对匮乏。同时，模拟系统中病患模型多以单纯的动画展示为主，可交互性较差，很难给予使用者更真实的反馈。
[0008]目前基于VR模拟存在的缺点，1.实体病人模型缺点：大多现有病人实体模型只能提供静态的病患表现，很难给予用户确切的反馈，病患表征不够多样化，表情、声音、动作等方面并不能给使用者非常良好的反馈。同时，实体模型成本较高，每增加一个实体模型都相当于增加了相应成本。
[0009]2.标准化病人缺点：现有技术的一个主要缺点是大多数都是以标准化人体,或是
针对某一种疾病进行展示，而标准化病例或单一病例很多时候并不能将病患基本信息完整的表现出来，缺少针对该种病例的表征信息，使得使用者很难基于病患来进行诊断。并且儿童患者占比较低，交互方式一般缺乏真实的交互物理反馈。
[0010]所以就需要一种基于VR技术的儿童病患模拟诊断方法。

技术实现思路

[0011]本专利技术的目的在于提供一种基于VR技术的儿童病患模拟诊断方法。
[0012]本专利技术是这样实现的：
[0013]一种基于VR技术的儿童病患模拟诊断方法，首先建立基于VR的诊断系统，其中包括患儿模型库模块、患儿动画库模块、患儿音频库模块、模型骨骼动画重定向模块、动画融合控制模块、骨骼动力学控制模块和物理模拟模块；
[0014]通过诊断系统的模型库模块基于基层医疗机构中儿童多发病的疾病症状表征数据：
[0015]根据不同疾病表征，构建儿童患者模型；构建各类型患儿表情动画库及肢体表现动画；构建不同的患儿表述音频及患儿表征音频；
[0016]通过自定义模拟儿童患病模型，从诊断系统中选定不同类型疾病，从患儿模型库模块、患儿动画库模块、患儿音频库模块、模型骨骼动画重定向模块、动画融合控制模块、骨骼动力学控制模块和物理模拟模块中提取相对应的模型、动画、音频资源，通过患儿模型自定义构建模块，绑定人物骨骼、融合疾病表征动画、添加人体节点控制点并赋予物理属性，生成应用于VR适用于该种疾病类型的患儿模型。
[0017]进一步，其中构建儿童患者模型时，具体包括儿童的年龄段、性别以及差异化静态表征的数据；
[0018]自定义模拟儿童患病模型时，从患儿模型库模块、患儿动画库模块、患儿音频库模块、模型骨骼动画重定向模块、动画融合控制模块、骨骼动力学控制模块和物理模拟模块中提取相对应的模型包括要选取的年龄阶段、性别、表情表征、表述表现方式的特征。所述模型骨骼动画重定向模块对患儿肢体动画库模块的儿童肢体动作进行VR处理，将患儿肢体动画模型的骨骼映射到用于VR渲染的人体模型中，其中模型骨骼动画重定向模块包括动画融合控制模块、骨骼动力学控制模块和物理模拟模块，骨骼动力学控制模块具体采用反向动力学首先先确定子骨骼的位；
[0019]再反求推导出其所在骨骼链上n级父骨骼位置，从而确定整条骨骼链的方法，具体采用IK子节点驱动父节点运动的动画制作方法；根据子关节的最终位置、角度，来反求出整个骨架的形态。
[0020]进一步，其中患儿模型库包括标准化患儿模型库、特异化患儿模型库，所述患儿动画库模块包括患儿表情动画库模块和患儿肢体动画库模块，患儿音频库模块包括患儿表述音频库模块和病征表征音频库模块。其中特异化患儿模型库采集不同疾病特点表征，包括但不限于红肿、疹子的疾病特征；
[0021]患儿表情动画库模块包括但不限于哭、笑、呆滞的特征，患儿肢体动画库模块包括但不限于采集肢体抽搐、痉挛的疾病特征；
[0022]患儿音频库包括但不限于哭声、咳嗽声、听诊器交互反馈的心跳声的特征。
[0023]进一步，本专利技术提供一种计算机可读存储介质，所述程序被主控制器执行时实现如上述中的任一项所述的方法。
[0024]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0025]1、本专利技术兼容性广，完成后可大量推广，大量推广成本相对较低。
[0026]2.本专利技术基于VR技术的患儿模型控制方法，集成各阶段、各病状表征类别、各类表情、肢体等表征信息。
[0027]3.本专利技术针对病患模型，提供VR中基本的物理交互属性，可通过预设拾取区域与病患模型自由交互，使病患模型真实度大大提高。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本专利技术实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0029]图1是本专利技术的系统结构图；
[0030]图2是本专利技术的骨骼本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于VR技术的儿童病患模拟诊断方法，其特征在于，首先建立基于VR的诊断系统，其中包括患儿模型库模块、患儿动画库模块、患儿音频库模块、模型骨骼动画重定向模块、动画融合控制模块、骨骼动力学控制模块和物理模拟模块；通过诊断系统的模型库模块基于基层医疗机构中儿童多发病的疾病症状表征数据：根据不同疾病表征，构建儿童患者模型，构建各类型患儿表情动画库及肢体表现动画；构建不同的患儿表述音频及患儿表征音频；通过自定义模拟儿童患病模型，从诊断系统中选定不同类型疾病，从患儿模型库模块、患儿动画库模块、患儿音频库模块、模型骨骼动画重定向模块、动画融合控制模块、骨骼动力学控制模块和物理模拟模块中提取相对应的模型、动画、音频资源，通过患儿模型自定义构建模块，绑定人物骨骼、融合疾病表征动画、添加人体节点控制点并赋予物理属性，生成应用于VR适用于该种疾病类型的患儿模型。2.根据权利要求1所述的一种基于VR技术的儿童病患模拟诊断方法，其特征在于，其中构建儿童患者模型时，具体包括儿童的年龄段、性别以及差异化静态表征的数据；自定义模拟儿童患病模型时，从患儿模型库模块、患儿动画库模块、患儿音频库模块、模型骨骼动画重定向模块、动画融合控制模块、骨骼动力学控制模块和物理模拟模块中提取相对应的模型包括要选取的年龄阶段、性别、表情表征、表述表现方式的特征。3.根据权利要求1所述的一种基于VR技术的儿童病患模拟诊断方法，其特征在于，其中患儿模型库包括标准化...

【专利技术属性】
技术研发人员：张立华，齐博伟，陈光，宋先辉，
申请(专利权)人：长春博立电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：