[发明专利]基于动作捕捉的听诊训练系统

权利要求书

1.基于动作捕捉的听诊训练系统，其特征在于，包括听诊模拟对象、数字化3D模型处理系统和光学动作捕捉系统，所述数字化3D模型处理系统包括数字化3D建模单元、模型病例匹配单元和数据库，所述数字化3D建模单元利用数字化3D建模技术将听诊模拟对象转换为数字化对象，所述数字化对象与听诊模拟对象大小匹配，所述听诊模拟对象为省却了内部结构的简易模拟人，通过听诊器对听诊模拟对象在听诊部位进行听诊，所述数据库存储有各听诊部位的病例以及不同病例时的声音，所述模型病例匹配单元与数据库相连用于根据数字化对象的听诊部位建立相关联的病例和声音，所述听诊部位设置为区域性，设置听诊部位所覆盖区域的中心点并依据所述听诊部位所覆盖区域内到中心点的距离的远近设置渐变的声音，不同距离产生不同的振动和声音以呈现连续性效果；所述光学动作捕捉系统包括采集单元和数字化3D计算处理单元，所述采集单元通过若干摄像机利用光学动作捕捉技术采集听诊器上设置的光学捕捉点进行听诊器的空间三维定位，所述数字化3D计算处理单元根据采集的光学捕捉点以及听诊模拟对象进行空间三维坐标计算处理，获取听诊器在数字空间的操作位置，获取听诊器在数字空间的听诊点，匹配到数字化对象上，并通过计算心脏、肺脏、胸、后背的听诊部位的位置，模拟实现听诊部位的位置区域的实际听诊声音，并在所述数字化对象中显示所述位置以及发出所对应的声音以在所述数字化对象中进行听诊操作仿真；

还包括听诊训练评估系统，所述听诊训练评估系统连接数字化3D模型处理系统的模型病例匹配单元和数据库，用于通过设置听诊教学病例引导操作者在听诊模拟对象上完成操作并监控操作者学习状况；

所述模型病例匹配单元当某区域涉及被多个听诊部位覆盖时设置的声音是由与各相关的听诊部位对应的各声音混合而成；

在所述数字化对象上仿真显示人体各听诊部位，所述听诊训练评估系统根据训练需求显示或覆盖各听诊部位。

2.根据权利要求1所述的听诊训练系统，其特征在于，在所述听诊器上设置若干光学捕捉点，所述数字化3D建模单元利用数字化3D建模技术将听诊器转换为数字化听诊设备。

3.根据权利要求1所述的听诊训练系统，其特征在于，所述听诊模拟对象设置在诊断空间的听诊病床上，所述数字化3D建模单元还利用数字化3D建模技术将诊断空间和听诊病床分别转换为数字化虚拟空间和数字化病床，所述数字化虚拟空间与诊断空间大小匹配，所述数字化病床与听诊病床大小匹配，并通过光学动作捕捉系统进行数字化虚拟空间和数字化病床的定位。

4.根据权利要求1所述的听诊训练系统，其特征在于，所述听诊训练评估系统包括教学案例录制版块、课程播放学习版块、模拟操作训练版块、考核评估版块和病例编辑器，所述教学案例录制版块、课程播放学习版块、模拟操作训练版块、考核评估版块均与病例编辑器相互关联，且各版块的相关信息与数据库同步更新，通过所述病例编辑器规范化编辑和调用临床实际听诊教学案例。

5.根据权利要求3所述的听诊训练系统，其特征在于，所述诊断空间为真正病房或教室或四面围挡搭建的简易空间，所述听诊病床为真正病床或搭建式简易病床；所述听诊模拟对象为省却了内部结构的简易模拟人。

6.根据权利要求1所述的听诊训练系统，其特征在于，所述采集单元通过若干摄像机采集听诊器上设置的光学捕捉点，还进行动作采集预处理，所述动作采集预处理包括根据前后帧图像的捕捉点信息及运动轨迹预测，对混淆或遮挡的目标点采用多帧分析的方法自动矫正，对捕捉点的跳动则采用信号平滑算法自动对数据进行平滑处理；所述数字化3D计算处理单元根据采集的光学捕捉点进行空间三维坐标计算处理，获取听诊器在数字空间的听诊点，并通过计算听诊部位的位置，模拟实现听诊部位的位置区域的实际听诊声音，从而在所述数字化对象中进行听诊操作仿真。

7.根据权利要求6所述的听诊训练系统，其特征在于，所述摄像机采用高清红外摄像机，若干所述高清红外摄像机环绕诊断空间排列，高清红外摄像机视野重叠区域为听诊模拟对象以及听诊器动作范围，多个高清红外摄像机连续快速拍摄听诊器操作动作并记录，所述高清红外摄像机拍摄速率不低于每秒90帧。