CN113761776B - 基于增强现实的心脏出血与止血模型的仿真系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于增强现实的心脏出血与止血模型的仿真系统和方法，属于医学模拟仿真技术领域。该系统包括：利用三维模型成型设备制造的心脏出血部位模型，其包括心脏的一个或多个出血部位的模型，用于进行心脏止血模拟操作；深度相机，用于实时采集心脏出血部位模型的深度图像，用于设置于心脏止血模拟操作者的眼睛附近预设区域内；增强现实设备，用于按照第一位置和/或第一角度，显示心脏中除出血部位以外的其它部位的至少部分的图像，第一位置和/或第一角度是根据深度图像确定，且增强现实设备显示的心脏部位与深度图像中的心脏部位关联。本发明可以实现基于实体的止血模拟操作，模拟效果好，而且可以降低三维模型的制作成本和制作时间。

Description

基于增强现实的心脏出血与止血模型的仿真系统和方法

技术领域

本发明涉及医学模拟仿真领域，具体涉及一种基于增强现实的心脏出血与止血模型的仿真系统和方法。

背景技术

医学领域，通过模拟仿真可以达到教学与训练的作用，还可以实现术前模拟，减少手术时间、降低出错率、提高手术成功率。目前，比较常见的作法是制作三维模型来实现模拟仿真，还有就是通过虚拟现实来实现模拟仿真。但是，虚拟现实仿真中，由于无法触摸实际的模型，对操作的模拟效果并不好，制作三维模型的模拟仿真方式，虽然解决了操作模拟效果的问题，但是材料等成本较高、所需的时间也较长。尤其是在术前模拟场景中，需要针对病人的待手术部位制作三维模型，也即不同的病人需要制作不同的三维模型，制作成本高，而且由于制作时间较长，不适用于比较紧急的手术，例如心脏出血待止血的手术，在病人心脏出血之后，如果不及时止血，则会严重威胁病人的生命。

发明内容

因此，本发明实施例要解决的技术问题在于克服现有技术中的针对病人的身体部位定制三维模型来进行术前模拟不仅成本高，而且时间长，不利于手术的及时进行的缺陷，从而提供一种基于增强现实的心脏出血与止血模型的仿真系统和方法。

为此，本发明提供一种基于增强现实的心脏出血与止血模型的仿真系统，包括：利用三维模型成型设备制造的心脏出血部位模型、深度相机和增强现实设备；

所述心脏出血部位模型包括心脏的一个或多个出血部位的模型，用于进行心脏止血模拟操作；

深度相机，用于实时采集所述心脏出血部位模型的深度图像，用于设置于心脏止血模拟操作者的眼睛附近预设区域内；

所述增强现实设备，用于按照第一位置和/或第一角度，显示心脏中除所述出血部位以外的其它部位的至少部分的图像，所述第一位置和/或所述第一角度是根据所述深度图像确定，且所述增强现实设备显示的心脏部位与所述深度图像中的心脏部位关联。

可选的，所述增强现实设备包括增强现实显示模块，所述增强现实显示模块用于在所述心脏出血部位模型内部和/或周边显示除所述出血部位以外的其它部位的图像，或，用于同时显示所述出血部位和除所述出血部位以外的其它部位的图像；

所述增强现实显示模块显示的除所述出血部位以外的其它部位与所述出血部位结合成整体心脏或部分心脏结构。

可选的，所述增强现实设备包括处理模块；

所述处理模块，用于根据第一比对结果，确定所述心脏出血部位模型的第一姿态以及所述心脏出血部位模型的第一区域；所述第一比对结果是通过比对所述深度图像中的图像特征信息与所述心脏出血部位模型的特征得到的结果，所述第一区域是所述心脏出血部位模型在所述深度图像中显示的部分区域；

所述处理模块，还用于根据第二比对结果对所述第一姿态进行校正得到第二姿态；所述第二比对结果是通过比对所述深度图像中的深度信息与预先获取的所述心脏出血部位模型的所述第一区域的深度信息得到的结果；

所述处理模块，还用于根据所述第二姿态和所述第一区域确定待显示的图像的内容，以及所述第一位置和/或所述第一角度；所述待显示的图像的内容为心脏中除所述出血部位以外的其它部位的至少部分。

可选的，所述系统还包括操作反馈设备；

所述操作反馈设备，用于根据所述深度相机在心脏止血模拟操作过程中采集的图像确定操作步骤是否规范和/或操作位置是否超出止血操作范围和/或操作的力度是否合适。

可选的，所述操作反馈设备，用于根据所述心脏出血部位模型被进行心脏止血模拟操作之前的深度信息和所进行心脏止血模拟操作时的深度信息，确定所述心脏出血部位模型因被按压或挤压而凸起和/或凹陷的距离；根据所述距离确定心脏止血模拟操作的力度。

可选的，所述操作反馈设备包括存储模块、判断模块和指示模块；

所述存储模块，用于存储针对每个出血部位的止血操作规范步骤、所述止血操作范围和止血操作力度范围中的至少之一；

所述判断模块，用于比对心脏止血模拟操作过程中操作步骤与所述止血操作规范步骤，判断心脏止血模拟操作过程中的操作步骤是否规范；和/或，用于比对心脏止血模拟操作过程中的操作位置与所述止血操作范围，判断心脏止血模拟操作过程中的操作位置是否超出所述止血操作范围；和/或，用于比对心脏止血模拟操作过程中的操作力度与所述止血操作力度范围，判断心脏止血模拟操作过程中的操作力度是否合适；

所述指示模块，用于根据所述判断模块的判断结果显示提示信息。

可选的，所述系统还包括：创口撑开器；

所述深度相机与所述心脏出血部位模型设置在所述创口撑开器的两侧。

本发明还提供一种基于增强现实的心脏出血与止血模型的仿真方法，包括以下步骤：

设置于心脏止血模拟操作者的眼睛附近预设区域内的深度相机，实时采集心脏出血部位模型的深度图像；所述心脏出血部位模型是利用三维模型成型设备制造，所述心脏出血部位模型包括心脏的一个或多个出血部位的模型，用于进行心脏止血模拟操作；

增强现实设备按照第一位置和/或第一角度，显示心脏中除所述出血部位以外的其它部位的至少部分的图像，所述第一位置和/或所述第一角度是根据所述深度图像确定，且所述增强现实设备显示的心脏部位与所述深度图像中的心脏部位关联。

可选的，所述增强现实设备包括处理模块；

所述增强现实设备按照第一位置和/或第一角度，显示心脏中除所述出血部位以外的其它部位的至少部分的图像，包括：

所述处理模块根据第一比对结果，确定所述心脏出血部位模型的第一姿态以及所述心脏出血部位模型的第一区域；所述第一比对结果是通过比对所述深度图像中的图像特征信息与所述心脏出血部位模型的特征得到的结果，所述第一区域是所述心脏出血部位模型在所述深度图像中显示的部分区域；

所述处理模块还根据第二比对结果对所述第一姿态进行校正得到第二姿态；所述第二比对结果是通过比对所述深度图像中的深度信息与预先获取的所述心脏出血部位模型的所述第一区域的深度信息得到的结果；

所述处理模块还根据所述第二姿态和所述第一区域确定待显示的图像的内容，以及所述第一位置和/或所述第一角度；所述待显示的图像的内容为心脏中除所述出血部位以外的其它部位的至少部分。

可选的，所述方法还包括：

操作反馈设备根据所述深度相机在心脏止血模拟操作过程中采集的图像确定操作步骤是否规范和/或操作位置是否超出止血操作范围和/或操作的力度是否合适。

本发明实施例的技术方案，具有如下优点：

1.本发明实施例提供的基于增强现实的心脏出血与止血模型的仿真系统和方法，针对心脏出血与止血的模拟需求，仅需对出血部位制作三维模型，心脏的其他部位则通过增强现实的方式实现，从而可以实现基于实体的止血模拟操作，模拟效果好，而且可以降低三维模型的制作成本和制作时间。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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的附图。

图1为本发明实施例1中一种基于增强现实的心脏出血与止血模型的仿真系统的一个具体示例的原理框图；

图2为本发明实施例1中一种基于增强现实的心脏出血与止血模型的仿真系统的另一个具体示例的原理框图；

图3为本发明实施例2中一种基于增强现实的心脏出血与止血模型的仿真方法的一个具体示例的流程图；

图4为本发明实施例2中一种基于增强现实的心脏出血与止血模型的仿真方法的另一个具体示例的流程图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，本文所用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而并非旨在限制本发明。除非上下文明确指出，否则如本文中所使用的单数形式“一”、“一个”和“该”等意图也包括复数形式。使用“包括”和/或“包含”等术语时，是意图说明存在该特征、整数、步骤、操作、元素和/或组件，而不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元素、组件、和/或其他组合的存在或增加。术语“和/或”包括一个或多个相关列出项目的任何和所有组合。术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通；可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

请参阅图1，本实施例提供一种基于增强现实的心脏出血与止血模型的仿真系统10，包括：利用三维模型成型设备制造的心脏出血部位模型101、深度相机102和增强现实设备103；三维成型设备例如可以是3D打印机；

所述心脏出血部位模型101包括心脏的一个或多个出血部位的模型，用于进行心脏止血模拟操作；

出血部位可以根据采集到的医学图像确定，也可以根据经验确定，例如，如果是心脏术后出血，那么根据经验判断术后容易出血的部位有各种切口缝合处、穿刺针眼处等。心脏出血部位模型可以基于医学图像数据制造，所述医学图像数据例如可以是核磁共振设备得到的图像和/或光学相干断层成像和/或超声成像和/或CT切片图像等。举例来说，可以对CT切片图像进行滤波、增强等处理，然后绘制出每个切片上的2D等值线，并将等值线上的点进行简化，最后重构出心脏组织的三维模型数据，并从该三维模型数据中提取出心脏易出血部位的模型数据，进行心脏出血部位模型的塑造。

深度相机102，用于实时采集所述心脏出血部位模型的深度图像，用于设置于心脏止血模拟操作者的眼睛附近预设区域内；

所述增强现实设备103，用于按照第一位置和/或第一角度，显示心脏中除所述出血部位以外的其它部位的至少部分的图像，所述第一位置和/或所述第一角度是根据所述深度图像确定，且所述增强现实设备显示的心脏部位与所述深度图像中的心脏部位关联。关于所述增强现实设备显示的心脏部位与所述深度图像中的心脏部位关联，举例来说，所述增强现实设备显示的心脏部位与所述深度图像中的心脏部位邻接，两者无缝衔接，构成完整的心脏结构或部分完整的心脏结构。

所述深度相机102和所述增强现实设备103(或所述增强现实设备103中的增强现实显示模块1031)可以形成为头戴式设备，例如眼镜型设备。

本实施例中，针对心脏出血与止血的模拟需求，仅对出血部位制作三维模型，心脏的其他部位则通过增强现实的方式实现，从而可以实现基于实体的止血模拟操作，模拟效果好，而且可以降低三维模型的制作成本和制作时间。

可选的，请参阅图2，所述增强现实设备103包括增强现实显示模块1031，所述增强现实显示模块1031用于在所述心脏出血部位模型内部和/或周边显示除所述出血部位以外的其它部位的图像，或，用于同时显示所述出血部位和除所述出血部位以外的其它部位的图像；

所述增强现实显示模块1031显示的除所述出血部位以外的其它部位与所述出血部位结合成整体心脏或部分心脏结构。

本实施例中，所述出血部位可以是心脏上离散的几个部位点，为了方便心脏止血模拟操作者在针对出血部位进行止血操作时，对心脏组织结构有一个整体把握，通过增强现实将出血部位周边的部位显示出来。心脏为立体结构，止血模拟操作者并不能一次看全心脏的全部结构，深度相机102也不一定能够一次拍全心脏出血部位模型的全部结构，因此每次可以只针对深度相机102拍摄到的心脏出血部位模型的图像进行补齐显示，并不一定能够构成完整的心脏结构。但是深度相机102在心脏止血模拟操作过程中实时拍摄，增强现实设备103也实时基于深度相机102拍摄的图像实时显示，因此随着操作过程中心脏出血部位模型角度和/或位置的改变，增强现实设备103显示的图像也实时改变。但增强现实设备103每次显示的图像都能与深度相机102拍摄到的心脏出血部位模型中的部位有机结合为一个整体，该整体可以是心脏的部分部位。

可选的，请参阅图2，所述增强现实设备103包括处理模块1032；

所述处理模块1032，用于根据第一比对结果，确定所述心脏出血部位模型的第一姿态以及所述心脏出血部位模型的第一区域；所述第一比对结果是通过比对所述深度图像中的图像特征信息与所述心脏出血部位模型的特征得到的结果，所述第一区域是所述心脏出血部位模型在所述深度图像中显示的部分区域；

所述处理模块1032，还用于根据第二比对结果对所述第一姿态进行校正得到第二姿态；所述第二比对结果是通过比对所述深度图像中的深度信息与预先获取的所述心脏出血部位模型的所述第一区域的深度信息得到的结果；

所述处理模块1032，还用于根据所述第二姿态和所述第一区域确定待显示的图像的内容，以及所述第一位置和/或所述第一角度；所述待显示的图像的内容为心脏中除所述出血部位以外的其它部位的至少部分。

本实施例中，通过上述处理可以是增强现实设备102显示的图像与当前位置和姿态摆放的心脏出血部位模型在心脏止血模拟操作的视野中形成一个整体。

可选的，所述系统还10包括操作反馈设备104；

所述操作反馈设备104，用于根据所述深度相机在心脏止血模拟操作过程中采集的图像确定操作步骤是否规范和/或操作位置是否超出止血操作范围和/或操作的力度是否合适。

进一步可选的，所述操作反馈设备104，用于根据所述心脏出血部位模型被进行心脏止血模拟操作之前的深度信息和所进行心脏止血模拟操作时的深度信息，确定所述心脏出血部位模型因被按压或挤压而凸起和/或凹陷的距离；根据所述距离确定心脏止血模拟操作的力度。

可选的，请参阅图2，所述操作反馈设备104包括存储模块1041、判断模块1042和指示模块1043；

所述存储模块1041，用于存储针对每个出血部位的止血操作规范步骤、所述止血操作范围和止血操作力度范围中的至少之一；

所述判断模块1042，用于比对心脏止血模拟操作过程中操作步骤与所述止血操作规范步骤，判断心脏止血模拟操作过程中的操作步骤是否规范；和/或，用于比对心脏止血模拟操作过程中的操作位置与所述止血操作范围，判断心脏止血模拟操作过程中的操作位置是否超出所述止血操作范围；和/或，用于比对心脏止血模拟操作过程中的操作力度与所述止血操作力度范围，判断心脏止血模拟操作过程中的操作力度是否合适；

所述指示模块1043，用于根据所述判断模块1042的判断结果显示提示信息。所述指示模块1043可以包括语音提示单元，该语音提示单元可以在操作步骤不规范、操作位置超出止血操作范围和/或操作力度不合适的情况下发出提醒的语音。当然，所述指示模块1043还可以将提示信息发送至增强现实设备103，由增强现实设备103中的增强现实显示模块1031显示，具体可以在显示心脏部位(心脏中除所述出血部位以外的其它部位)旁边的区域显示。

可选的，获取心脏止血模拟操作过程中操作步骤的过程包括：

事先在心脏止血模拟操作者的手指上和/或心脏止血模拟操作过程中使用的器械上设置跟踪标识，该跟踪标识可以具有立体形状，但是可以通过设置位置以及形状和/或尺寸的调整使得其不影响心脏止血模拟操作。当然，所述跟踪标识也可以是平面。设置在不同位置的跟踪标识的形状和/或尺寸不同。然后通过实时采集的深度图像追踪各跟踪标识的移动路径，从而根据其移动路径确定操作步骤。

具体的，在追踪各跟踪标识的移动路径时，可以利用图像识别技术识别图像中的各跟踪标识，然后结合各跟踪标识的深度信息，确定各跟踪标识在现实空间中的位置。另一种方式可以是，根据在深度图像中识别到的跟踪标识的尺寸、位置以及该跟踪标识的实际尺寸和深度相机102的参数确定所述跟踪标识在现实空间中的位置。

追踪各跟踪标识的移动路径的又一种方式可以是，在心脏出血部位模型的每个出血部位或其附近设置定位标识，每个出血部位的定位标识可以不同，也即各定位标识与出血部位一一对应，各定位标识与跟踪标识也可以不同。然后根据跟踪标识在深度图像中的深度信息、多个定位标识(例如可以是跟踪标识附近的三个定位标识)的深度信息确定所述跟踪标识与所述心脏出血部位模型之间的相对位置关系，进而跟踪出所述跟踪标识的移动路径。这种通过跟踪标识与心脏出血部位模型之间的相对位置关系来确定跟踪标识的移动路径，进而识别心脏止血模拟操作步骤的方式，可以避免因心脏出血部位模型的移动导致操作步骤识别不准确的问题。而且通过对定位标识的识别，还可以确定当前操作所针对出血位置，因此可以自动将操作步骤与该出血位置的止血操作规范步骤进行比较，不需要手动选择当前操作的出血部位，然后再进行比较。

在其他的可选具体实施方式中，所述操作反馈设备104也可以包括力反馈模块，所述力反馈模块设置于心脏止血模拟操作者的手指上和/或心脏止血模拟操作过程中使用的器械上，所述操作反馈设备中的判断模块1042根据力反馈模块确定操作力度是否合适。

可选的，所述系统10还包括：创口撑开器；

所述深度相机与所述心脏出血部位模型设置在所述创口撑开器的两侧。

由于实际的心脏止血手术有些是通过开胸来进行，因此为了更好的模拟手术过程，本实施例中提供的仿真系统还包括创口撑开器。所述心脏出血部位模型与所述创口撑开器之间的相对位置关系可以根据实际的心脏与固定于胸部创口的创口撑开器之间的相对位置关系确定。心脏止血模拟操作也是通过创口撑开器工作时的开口进行。

另外，在真实的心脏止血操作过程中，即使实时地通过吸引器或纱布等工具对出血进行清理，但是血液也会不断的渗出来，遮挡心脏组织，对止血操作产生影响。为了更加真实地模拟心脏出血和止血操作过程，本实施例中所述增强现实设备103，还用于在所述出血部位显示渗血图像。具体的，本实施例对基于粒子的拉格朗日模拟血液流动的方法进行改进，并基于改进后的拉格朗日方法对渗血过程进行仿真模拟。该改进后的拉格朗日方法通过粒子的动态增长来模拟血液逐渐渗出的过程，并且可以通过粒子增长速度的不同模拟出血速度的快慢。另外，在粒子增大过程中，针对相互靠近的粒子，逐渐改变其参数，以逐渐改变其形状，直至融合(具体可以通过算法将相邻的粒子进行融合)，进一步提升真实感。关于粒子的显示位置，具体可以在心脏出血部位模型101的出血部位的创口所在处。粒子的分布和/或数量根据创口的形状和/或位置确定。

实施例2

请参阅图3，本实施例提供一种基于增强现实的心脏出血与止血模型的仿真方法，包括以下步骤：

S1：设置于心脏止血模拟操作者的眼睛附近预设区域内的深度相机，实时采集心脏出血部位模型的深度图像；所述心脏出血部位模型是利用三维模型成型设备制造，所述心脏出血部位模型包括心脏的一个或多个出血部位的模型，用于进行心脏止血模拟操作；

S2：增强现实设备按照第一位置和/或第一角度，显示心脏中除所述出血部位以外的其它部位的至少部分的图像，所述第一位置和/或所述第一角度是根据所述深度图像确定，且所述增强现实设备显示的心脏部位与所述深度图像中的心脏部位关联。

本实施例中，针对心脏出血与止血的模拟需求，仅需对出血部位制作三维模型，心脏的其他部位则通过增强现实的方式实现，从而可以实现基于实体的止血模拟操作，模拟效果好，而且可以降低三维模型的制作成本和制作时间。

可选的，所述增强现实设备包括增强现实显示模块；

所述增强现实设备显示心脏中除所述出血部位以外的其它部位的至少部分的图像，包括：

所述增强现实显示模块在所述心脏出血部位模型内部和/或周边显示除所述出血部位以外的其它部位的图像，或，同时显示所述出血部位和除所述出血部位以外的其它部位的图像；

所述增强现实显示模块显示的除所述出血部位以外的其它部位与所述出血部位结合成整体心脏或部分心脏结构。

可选的，请参阅图4，所述增强现实设备包括处理模块；

步骤S2，即所述增强现实设备按照第一位置和/或第一角度，显示心脏中除所述出血部位以外的其它部位的至少部分的图像，包括：

S21：所述处理模块根据第一比对结果，确定所述心脏出血部位模型的第一姿态以及所述心脏出血部位模型的第一区域；所述第一比对结果是通过比对所述深度图像中的图像特征信息与所述心脏出血部位模型的特征得到的结果，所述第一区域是所述心脏出血部位模型在所述深度图像中显示的部分区域；

S22：所述处理模块还根据第二比对结果对所述第一姿态进行校正得到第二姿态；所述第二比对结果是通过比对所述深度图像中的深度信息与预先获取的所述心脏出血部位模型的所述第一区域的深度信息得到的结果；相比较而言，所述第二姿态比所述第一姿态更加准确；

S23：所述处理模块还根据所述第二姿态和所述第一区域确定待显示的图像的内容，以及所述第一位置和/或所述第一角度；所述待显示的图像的内容为心脏中除所述出血部位以外的其它部位的至少部分。

另外，步骤S23之后，还包括步骤S24：所述增强现实显示模块根据所述第一位置和/或所述第一角度，显示心脏中除所述出血部位以外的其它部位的至少部分的图像。

可选的，所述方法还包括：

操作反馈设备根据所述深度相机在心脏止血模拟操作过程中采集的图像确定操作步骤是否规范和/或操作位置是否超出止血操作范围和/或操作的力度是否合适。

可选的，所述操作反馈设备根据所述深度相机在心脏止血模拟操作过程中采集的图像确定操作的力度是否合适，包括：

所述操作反馈设备根据所述心脏出血部位模型被进行心脏止血模拟操作之前的深度信息和所进行心脏止血模拟操作时的深度信息，确定所述心脏出血部位模型因被按压或挤压而凸起和/或凹陷的距离；

根据所述距离确定心脏止血模拟操作的力度。

可选的，所述操作反馈设备包括存储模块、判断模块和指示模块；所述存储模块，用于存储针对每个出血部位的止血操作规范步骤、所述止血操作范围和止血操作力度范围中的至少之一；

可选的，所述操作反馈设备根据所述深度相机在心脏止血模拟操作过程中采集的图像确定操作步骤是否规范和/或操作位置是否超出止血操作范围和/或操作的力度是否合适，包括：

所述判断模块，比对心脏止血模拟操作过程中操作步骤与所述止血操作规范步骤，判断心脏止血模拟操作过程中的操作步骤是否规范；和/或，比对心脏止血模拟操作过程中的操作位置与所述止血操作范围，判断心脏止血模拟操作过程中的操作位置是否超出所述止血操作范围；和/或，比对心脏止血模拟操作过程中的操作力度与所述止血操作力度范围，判断心脏止血模拟操作过程中的操作力度是否合适；

所述判断模块完成判断之后，所述指示模块根据所述判断模块的判断结果显示提示信息。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种基于增强现实的心脏出血与止血模型的仿真系统，其特征在于，包括：利用三维模型成型设备制造的心脏出血部位模型、深度相机增强现实设备；

所述心脏出血部位模型包括心脏的一个或多个出血部位的模型，用于进行心脏止血模拟操作；

深度相机，用于实时采集所述心脏出血部位模型的深度图像，用于设置于心脏止血模拟操作者的眼睛附近预设区域内；

所述增强现实设备，用于按照第一位置和/或第一角度，显示心脏中除所述出血部位以外的其它部位的至少部分的图像，所述第一位置和/或所述第一角度是根据所述深度图像确定，且所述增强现实设备显示的心脏部位与所述深度图像中的心脏部位关联；

所述增强现实设备包括处理模块；

所述处理模块，用于根据第一比对结果，确定所述心脏出血部位模型的第一姿态以及所述心脏出血部位模型的第一区域；所述第一比对结果是通过比对所述深度图像中的图像特征信息与所述心脏出血部位模型的特征得到的结果，所述第一区域是所述心脏出血部位模型在所述深度图像中显示的部分区域；

所述处理模块，还用于根据第二比对结果对所述第一姿态进行校正得到第二姿态；所述第二比对结果是通过比对所述深度图像中的深度信息与预先获取的所述心脏出血部位模型的所述第一区域的深度信息得到的结果；

所述处理模块，还用于根据所述第二姿态和所述第一区域确定待显示的图像的内容，以及所述第一位置和/或所述第一角度；所述待显示的图像的内容为心脏中除所述出血部位以外的其它部位的至少部分。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述增强现实设备包括增强现实显示模块，所述增强现实显示模块用于在所述心脏出血部位模型内部和/或周边显示除所述出血部位以外的其它部位的图像，或，用于同时显示所述出血部位和除所述出血部位以外的其它部位的图像；

所述增强现实显示模块显示的除所述出血部位以外的其它部位与所述出血部位结合成整体心脏或部分心脏结构。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括操作反馈设备；

所述操作反馈设备，用于根据所述深度相机在心脏止血模拟操作过程中采集的图像确定操作步骤是否规范和/或操作位置是否超出止血操作范围和/或操作的力度是否合适。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述操作反馈设备，用于根据所述心脏出血部位模型被进行心脏止血模拟操作之前的深度信息和所进行心脏止血模拟操作时的深度信息，确定所述心脏出血部位模型因被按压或挤压而凸起和/或凹陷的距离；根据所述距离确定心脏止血模拟操作的力度。

5.根据权利要求3或4所述的系统，其特征在于，所述操作反馈设备包括存储模块、判断模块和指示模块；

所述存储模块，用于存储针对每个出血部位的止血操作规范步骤、所述止血操作范围和止血操作力度范围中的至少之一；

所述判断模块，用于比对心脏止血模拟操作过程中操作步骤与所述止血操作规范步骤，判断心脏止血模拟操作过程中的操作步骤是否规范；和/或，用于比对心脏止血模拟操作过程中的操作位置与所述止血操作范围，判断心脏止血模拟操作过程中的操作位置是否超出所述止血操作范围；和/或，用于比对心脏止血模拟操作过程中的操作力度与所述止血操作力度范围，判断心脏止血模拟操作过程中的操作力度是否合适；

所述指示模块，用于根据所述判断模块的判断结果显示提示信息。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：创口撑开器；

所述深度相机与所述心脏出血部位模型设置在所述创口撑开器的两侧。

7.一种基于增强现实的心脏出血与止血模型的仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：

设置于心脏止血模拟操作者的眼睛附近预设区域内的深度相机，实时采集心脏出血部位模型的深度图像；所述心脏出血部位模型是利用三维模型成型设备制造，所述心脏出血部位模型包括心脏的一个或多个出血部位的模型，用于进行心脏止血模拟操作；

增强现实设备按照第一位置和/或第一角度，显示心脏中除所述出血部位以外的其它部位的至少部分的图像，所述第一位置和/或所述第一角度是根据所述深度图像确定，且所述增强现实设备显示的心脏部位与所述深度图像中的心脏部位关联；

所述增强现实设备包括处理模块；

所述增强现实设备按照第一位置和/或第一角度，显示心脏中除所述出血部位以外的其它部位的至少部分的图像，包括：

所述处理模块根据第一比对结果，确定所述心脏出血部位模型的第一姿态以及所述心脏出血部位模型的第一区域；所述第一比对结果是通过比对所述深度图像中的图像特征信息与所述心脏出血部位模型的特征得到的结果，所述第一区域是所述心脏出血部位模型在所述深度图像中显示的部分区域；

所述处理模块还根据第二比对结果对所述第一姿态进行校正得到第二姿态；所述第二比对结果是通过比对所述深度图像中的深度信息与预先获取的所述心脏出血部位模型的所述第一区域的深度信息得到的结果；

所述处理模块还根据所述第二姿态和所述第一区域确定待显示的图像的内容，以及所述第一位置和/或所述第一角度；所述待显示的图像的内容为心脏中除所述出血部位以外的其它部位的至少部分。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：

操作反馈设备根据所述深度相机在心脏止血模拟操作过程中采集的图像确定操作步骤是否规范和/或操作位置是否超出止血操作范围和/或操作的力度是否合适。

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