[发明专利]基于实时位姿捕捉的手术仿真系统和方法及图形渲染模块

权利要求书

1.一种用于基于实时位姿捕捉技术的虚拟手术仿真系统的方法，其特 征在于，包括如下阶段：

1)读入手术器械碰撞模型新的位姿信息并存储；

2)与前一次读入的手术器械碰撞模型的位姿进行比较，判断是否有变 化，有变化进入下一阶段，否则返回第1阶段；

3)判断手术器械是否与实体模型接触，有接触记录与实体模型的碰撞 点和时间，否则返回第1阶段；

所述的判断手术器械是否与实体模型接触，有接触记录与实体模型的 碰撞点和时间，否则返回第1阶段包括如下步骤：

1)判断手术器械是否与人体模型接触，有接触进入第2步骤，否则返 回第1阶段；

(2)记录与人体模型的碰撞点和时间，然后分别进入第3、5步骤；

(3)判断是否与肌肉模型接触，有接触进入第4步骤，否则返回第1 阶段；

(4)记录与肌肉模型的碰撞点和时间，然后进入第7步骤；

(5)判断是否与神经模型接触，有接触进入第6步骤，同时播放音频， 否则返回第1阶段；

(6)记录与神经模型的碰撞点和时间，然后进入第7步骤；

(7)判断是否与骨骼模型接触，有接触进入第8步骤，否则返回第1 阶段；

(8)记录与骨骼模型的碰撞点和时间，然后进入第4阶段；

4)重置手术器械碰撞模型；

基于实时位姿捕捉技术的虚拟手术仿真系统，包括有实体模型，手术 器械，位姿捕捉系统，计算机以及显示器，其中，所述的手术器械分别对 应实体模型和位姿捕捉系统，位姿捕捉系统的输出连接计算机，计算机连 接显示器；所述的位姿捕捉系统，包括磁场发生器、位姿传感器、由信号 调理电路、数据采集卡和位姿转换模块构成的位姿捕捉器，位姿捕捉系统的 磁场发生器有三个相互垂直的线圈，接通交流电后在实体模型所在的空间 产生稳定的磁场，传感器上的磁感应元件根据磁场强度和空间位置不同发 出不同的信号，信号通过调理电路进入数据采集卡，从而将信号转化为空 间位置和姿态信息，位姿转换模块将数据采集卡输出的实体空间的位置和 姿态信息通过空间变换原理变换为虚拟空间中的位置和姿态信息，使手术 器械和手术器械模型分别保持与实体模型和虚拟环境中三维模型一致的空 间运动关系。