[发明专利]妇科检查虚实同步模拟方法

摘要

本发明公开了一种妇科检查虚实同步模拟方法，包括：建立虚拟操作体的碰撞体及虚拟操作体运动空间的碰撞体、虚拟子宫的碰撞体及虚拟子宫运动限制空间的碰撞体；虚拟操作体在3D虚拟场景中与现实操作体同步运动；进行各碰撞体的碰撞检测；最后进行判断、数据处理以及运动渲染。采用本发明妇科检查虚实同步模拟方法，可以实现对虚拟子宫的仿真妇科检查训练，包括扪触、轻刮、轻刷、涂抹、抬举、按压等检查操作虚拟和现实的同步，实现妇科检查双合诊、三合诊、器械检查的现实操作与虚拟仿真操作的同步，便于老师和学生观察妇科检查训练的手法以及评价。

主权项

1.一种妇科检查虚实同步模拟方法，其特征在于：包括:（1）分别建立虚拟操作体的碰撞体及虚拟操作体运动空间的碰撞体、虚拟子宫的碰撞体及虚拟子宫运动限制空间的碰撞体；所述虚拟操作体运动空间为一包围虚拟子宫且露出虚拟子宫颈的空间；所述虚拟子宫运动限制空间至少为包围虚拟操作体运动空间的空间；所述虚拟子宫运动限制空间至多为虚拟盆腔的空间；（2）采用电磁跟踪系统跟踪现实操作体的空间位置和空间姿态并实时变换为虚拟操作体的空间位置P和空间姿态Q，同时使虚拟操作体在3D虚拟场景中与现实操作体同步运动，虚拟子宫保持初始位置和姿态；（3）采用物理引擎进行虚拟操作体的碰撞体与虚拟操作体运动空间的碰撞体的碰撞检测；（4）判断虚拟操作体是否碰撞并进入虚拟操作体运动空间，是则进入步骤（5）；否则返回步骤（2），虚拟子宫保持初始位置和姿态，虚拟操作体随着现实操作体的运动而同步运动；（5）进行虚拟操作体的碰撞体与虚拟子宫的碰撞体的碰撞检测；（6）判断虚拟操作体与虚拟子宫是否碰撞接触，是则进入步骤（7），否则返回步骤（5）；（7）渲染引擎根据虚拟操作体实时的空间位置P和空间姿态Q进行虚拟子宫空间位置O’和空间姿态Q’的数据处理，并驱动虚拟子宫根据实时数据处理的结果与虚拟操作体同步运动，具体运动轨迹渲染方法如下：a、建立世界坐标系xyz，坐标原点为O；建立虚拟子宫的局部坐标系x’y’z’，坐标原点为O’；b、在虚拟操作体与虚拟子宫碰撞接触的初始时刻，虚拟操作体的空间位置为P0、空间姿态为Q0，转换到局部坐标系x’y’z’中的空间位置为P0’= Q0‑1P0, 空间姿态为Q0‑1，O’点在局部坐标系x’y’z’中与虚拟操作体的位置偏移为‑P0’，变换至世界坐标系xyz中为‑QP0’;c、在虚拟操作体与虚拟子宫碰撞接触后，虚拟操作体实时的空间位置为P、空间姿态为Q，则O’点（即虚拟子宫）在世界坐标系xyz中的空间位置为O’=P‑QP0’= P‑QQ0‑1P0，空间姿态Q’=QQ0‑1，渲染引擎按此空间位置O’和空间姿态Q’驱动虚拟子宫随着虚拟操作体的运动而同步运动；（8）判断虚拟子宫的碰撞体与虚拟子宫运动限制空间的碰撞体是否碰撞接触，是则虚拟子宫为前一不受限的位置和姿态；否则保持步骤（7）的运动轨迹；（9）判断虚拟操作体是否脱离虚拟操作体运动空间，是则进入步骤（2），虚拟子宫恢复其初始位置和姿态；否则保持步骤（7）的运动轨迹。