基于虚拟现实与位姿传感技术的虚拟口腔医学训练系统技术方案

本发明专利技术旨在提供一套硬件设备和一套软件系统，达到更好、更快、更安全地提升口腔医学临床技能的目的。硬件设备包含空间位姿捕捉传感模块、仿生人头模块、自动识别的可更换上颌模块、自动识别的可更换下颌模块、气动驱动模块；软件系统包含虚拟三维操作模块、数字化人体头部模型模块、全自动客观评价模块、知识学习与考核模块、成长曲线模块、开放性扩展模块、用户管理模块。软件系统根据不同的上颌和下颌模块在系统中自动呈现不同的病例。通过空间位姿捕捉传感模块来捕捉操作数据，并在虚拟三维操作模块和数字化人体头部模型模块中同步呈现。系统根据各模块数据在全自动客观评价模块进行评价生成参考成绩。最后在成长曲线模块中呈现成绩曲线。

Virtual stomatology training system based on virtual reality and pose sensing technology

The invention aims to provide a set of hardware equipment and a software system to achieve better, faster and more secure clinical skills in stomatology. The hardware includes spatial position sensing module, capture module, automatic identification of the bionic head replaceable module, automatic replacement of maxillary mandibular module, pneumatic drive module identification; software system includes virtual operation module, digital human head model module, automatic evaluation module, knowledge learning and evaluation module, growth curve module and the opening of the expansion module, user management module. The software system automatically presents different cases in the system according to different maxillary and mandibular modules. The sensing module is captured by the space position and position to capture the operation data, and is synchronously presented in the virtual three-dimensional operation module and the digital human head model module. The system is evaluated according to the data of each module in the automatic objective evaluation module, and the reference results are generated. Finally, the performance curve is presented in the growth curve module.

【技术实现步骤摘要】
基于虚拟现实与位姿传感技术的虚拟口腔医学训练系统
本专利技术创造属于计算机图形学、口腔医学、传感技术，尤其涉及一种虚拟口腔医学教学训练系统。
技术介绍
医学教育是一门实践性很强的学科。在口腔学科的学生向口腔职业医生转化的过程中，临床前期的实践教学和操作训练显得尤为重要。我国现阶段的教学手段已经不能满足临床实习的教学要求。我们以专业的口腔医学学术为基础，以用户体验为导向，提供一整套合理的解决方案。帮助口腔医学教育工作者更好地开展培训和培养工作，帮助用户更好、更快、更安全地提升口腔医学临床技能。我们利用虚拟现实技术来实现更贴近临床的教学训练，建立一种新的口腔医学教学模式，为现代口腔医学实验教学提供新的思路，为其他医学学科应用虚拟现实技术提供借鉴和参考。
技术实现思路
本专利技术创造旨在提供一套硬件设备和一套软件系统，以达到更好、更快、更安全地提升口腔医学临床技能的目的。硬件设备包含空间位姿捕捉传感模块、仿生人头模块、带有自动识别的可更换上颌模块、带有自动识别的可更换下颌模块、气动驱动模块；软件系统包含利用虚拟现实技术构建的虚拟三维操作模块、数字化人体头部模型模块、全自动的客观评价模块、知识学习与考核模块、成长曲线模块、开放性扩展模块、用户管理模块。软件系统可自动识别可更换的上颌模块、可更换的下颌模块，根据不同的上颌模块与下颌模块在系统中自动呈现不同的病例。软件系统通过空间位姿捕捉传感模块来捕捉气动驱动模块在放生人头模块上进行操作时的位移、旋转、角度等数据，并同时在虚拟三维操作模块和数字化人体头部模型模块中呈现同步的操作。系统收集上述数据通过全自动客观评价模块进行评价生成参考成绩。成长曲线模块依据全自动客观评价模块对多次同项病例生成的参考成绩形成成长曲线。软件系统可以通过开放新扩展模块可向知识学习考核模块添加自定义内容。软件系统通过用户管理模块对系统内的用户信息进行日常管理和维护。上述内容构成本专利技术创造内容。附图说明构成本专利技术创造的一部分的附图1用来提供对本专利技术创造的进一步理解，本专利技术创造的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术创造，并不构成对本专利技术创造的不当限定。附图标记说明：1-虚拟三维操作模块，2-数字化人体头部模型模块，3-全自动的客观评价模块，4-知识学习与考核模块，5-成长曲线模块，6-开放性扩展模块，7-用户管理模块，8-空间位姿捕捉传感模块，9-气动驱动模块，10-仿生人头模块，11-带有自动识别的可更换上颌模块，12-带有自动识别的可更换下颌模块。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。如图所示，本专利技术创造包含空间位姿捕捉传感模块、仿生人头模块、带有自动识别的可更换上颌模块、带有自动识别的可更换下颌模块、气动驱动模块；系统包含利用虚拟现实技术构建的虚拟三维操作模块、数字化人体头部模型模块、全自动的客观评价模块、知识学习与考核模块、成长曲线模块、开放性扩展模块、用户管理模块。整个工作过程中，系统可自动识别可更换的上颌模块、可更换的下颌模块，根据不同的上颌模块与下颌模块在系统中自动呈现不同的病例。系统通过空间位姿捕捉传感模块来捕捉气动驱动模块在放生人头模块上进行操作时的位移、旋转、角度等数据，并同时在虚拟三维操作模块和数字化人体头部模型模块中呈现同步的操作。系统收集上述数据通过全自动客观评价模块进行评价生成参考成绩。成长曲线模块依据全自动客观评价模块对多次同项病例生成的参考成绩形成成长曲线。通过开放新扩展模块可向知识学习考核模块添加自定义内容。通过用户管理模块对系统内的用户信息进行日常管理和维护。以上所述仅为本专利技术创造的较佳实施例而已，并不用以限制本专利技术创造，凡在本专利技术创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术创造的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于虚拟现实与位姿传感技术的虚拟口腔医学训练系统，是利用虚拟现实仿真技术和空间位姿传感技术，以口腔医学为基础，旨在提高口腔医学教学训练水平的解决方案，是一种全新的口腔医学教学训练系统。

【技术特征摘要】
1.基于虚拟现实与位姿传感技术的虚拟口腔医学训练系统，是利用虚拟现实仿真技术和空间位姿传感技术，以口腔医学为基础，旨在提高口腔医学教学训练水平的解决方案，是一种全新的口腔医学教学训练系统。2.基于虚拟现实与位姿传感技术的虚拟口腔医学训练系统，包括：由1-虚拟三维操作模块，2-数字化人体头部模型模块，3-全自动的客观评价模块，4-知识学习与考核模块，5-成长曲线模块，6-开放性扩展模块，7-用户管理模块组成的软件系，以及由8-空间位姿捕捉传感模块，9-气动驱动模块，10-仿生人头模块，11-带有自动识别的可更换上颌模块，12-带有自动识别的可更换下颌模块组成的硬件设备。3.所述1-虚拟三维操作模块是软件系统中的虚拟操作模块，它基于虚拟现实技术，通过C/C++编程语言、三维图像引擎、模拟物理引擎和3D建模构成4.所述2-数字化人体头部模型模块是所述1-虚拟三维操作模块中的子模块，它包含但不限于头部皮肤、毛发、骨骼、肌肉、耳、鼻、喉、双眼、口腔、大脑、神经、血管、淋巴的数字模型5.所述3-全自动的客观评价模块、所述4-知识学习与考核模块、所述5-成长曲线模块、所述6-开放性扩展模块、所述7-用户管理模块是软件系统中的功能模块，通过C/C++以及C#编程语言编写，具备网络数据模式。其中所述3-全自动的客观评价模块是按照中国口腔医学教学大纲内容编写的自动评价系统，可自动生成评价成绩；所述4-知识学习与考核模块是按照中国口腔医学教学大纲内容编写并收录现行口腔医学教材中的内容；所述5...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鹏，周文凯，
申请(专利权)人：数派科技天津有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12