CN106652712A - 一种人体模型数据在虚拟现实下的展示系统与展示方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种人体模型数据在虚拟现实下的展示系统与展示方法，在虚拟现实场景中增加了手柄设备与手柄设备控制模块，该设备可对人体模型进行平移、旋转、缩放、拆分等完全符合人们生活中的操作动作，同时对人体模型进行了双面渲染模式，使人体模型看起来更加的清楚直观，有利于医学教学中对人体模型的更加清晰的讲解研讨。

Description

一种人体模型数据在虚拟现实下的展示系统与展示方法

技术领域

本发明涉及医学教学技术领域，更具体地说，涉及一种人体模型数据在虚拟现实下的展示系统与展示方法。

背景技术

HTC Vive是由HTC与Valve联合开发的一款VR头显(虚拟现实头戴式显示器)产品。这款头显名为HTC Vive，屏幕刷新率为90Hz，搭配两个无线控制器，并具备手势追踪功能。

HTC Vive的VR头显设备从最初给游戏带来沉浸式体验，延伸到可以在更多领域施展想象力和应用开发潜力。在电影和视频制作的应用已经开始。目前已经有一些此类应用，这可以给用户带来真正沉浸式的体验。未来可能当我们走进影院不再是戴着3D眼镜观影，而是戴着VR头显更加身临其境的置身于电影场景中，甚至可以360度视角观看。

为了满足医学教育，医学知识科普以及临床诊断等需求，目前已经有大量数字化的人体模型数据被制作出来并被应用于各个领域。对于现有的人体模型数据，目前普遍采用展示方案是基于平面显示器的3D展示方案。基于3D渲染引擎，将人体模型数据在计算机中进行渲染后显示在屏幕上，然后使用计算机输入设备(如鼠标键盘等)对模型数据进行控制，以实现对人体标本数据的观察等功能。为了增加模型的真实度目前也有各种方案。比如使用3D显示设备结合3D眼睛进行观察从而增加观察的立体效果，使用体感设备增加操作的真实度等方案。但大部分相关技术都存在一定的局限性，无法得到很好的推广。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种人体模型数据在虚拟现实下的展示系统与展示方法，设计了一套全新的交互方式，使得对数字人体的模型的各种操作简单高效，使观察更为方便高效。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种人体模型数据在虚拟现实下的展示系统，利用HTC Vive设备，在虚拟现实系统中设置手柄设备与手柄设备控制模块，对人体模型进行控制；对人体模型数据采用双面着色器，对人体模型进行双面渲染着色。

优选的，对人体模型的控制是指对人体模型进行旋转、平移、缩放或拆分操作。

优选的，所述手柄设备控制模块包括手柄设备旋转模块，所述手柄设备以预设一点为中心在平面内旋转时可实现人体模型在垂直于此平面的空间旋转。

优选的，所述手柄设备旋转的角度与人体模型旋转的角度比例通过手柄旋转圆弧的半径调节。

优选的，所述手柄设备控制模块包括手柄设备平移模块，手柄设备在水平面内相对于原位置左右移动可实现人体模型的左右移动。

优选的，手柄设备移动距离与人体模型移动距离比例关系是可调的。

优选的，所述手柄设备控制模块包括手柄设备缩放模块，手柄设备在水平面内相对于向前时缩小人体模型的大小，手柄设备在水平面内相对于向后时放大人体模型的大小。

优选的，所述人体模型放大或缩小程度与手柄移动距离的比例关系是可调的。

优选的，所述手柄设备控制模块包括手柄设备拆分模块，通过手柄设备对人体模型各个部位进行拆分。

一种人体模型数据在虚拟现实下的展示方法，应用于如上任一项所述的人体模型数据在虚拟现实下的展示系统，所述展示方法步骤如下：

(1)将人体模型数据进行导入所述展示系统，并储存；

(2)将步骤(1)中导入的人体模型采用双面着色器，进行双面渲染；

(3)将步骤(2)中人体模型通过手柄设备进行旋转、平移、缩放或拆分；

(4)实现对人体模型进行细致观察，观察完毕后，人体模型自动恢复至初始状态。

通过上述描述可知，本发明提供的一种人体模型数据在虚拟现实下的展示系统，利用了HTC Vive设备，设置有手柄设备与手柄设备控制模块；通过手柄设备的旋转、平移以及前后移动通过手柄设备控制模块的处理，对人体模型进行旋转、平移以及缩放的操作，还可以对人体模型各个器官进行拆分，对人体模型的交互操作更为自由；此外，人体模型数据采用了双面着色器对人体模型进行双面渲染着色，使人体模型更为形象直观，有利于观察者直观清楚的理解人体模型的构造。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

附图1为本发明实施例提供的一种人体模型数据在虚拟现实下的展示系统的操作流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

正如背景技术中所述，各种增加人体模型的真实度，以及增加操作的真实度大部分相关技术都存在一定的局限性，无法得到很好的推广。因此，如何提供一种真实度强，可操作性强的立体模型展示系统，是医学教学技术领域中一个亟待解决的问题。

为了解决该问题，本申请实施例提供了一种人体模型数据在虚拟现实下的展示系统，可以解决现有阶段观察模型时操作复杂，不够直观，自由度低，角度不够全面的问题。

本发明实施例提供的一种人体模型数据在虚拟现实下的展示系统，可以利用HTCVive设备，在虚拟现实系统中可以设置手柄设备与手柄设备控制模块，对人体模型进行控制；对人体模型数据可以采用双面着色器，对人体模型进行双面渲染着色。

具体来说，如附图1所示，本申请实施例提供的一种人体模型数据在虚拟现实下的展示系统，是基于HTC Vive设备之上所开发的一种新型医学教育展示系统，在虚拟现实系统中设置了手柄设备与手柄设备控制模块，通过对手柄进行一些简单的动作操作，经过手柄设备控制模块的处理，可对人体模型进行控制，实现人与人体模型之间的交互；对人体模型数据采用双面着色器，对人体模型进行双面渲染着色，相交于单面着色而言，双面着色能使人体模型立体感更强。

该人体模型数据在虚拟现实下的展示系统中，对人体模型的控制是指可对人体模型进行旋转、平移、缩放或拆分操作，具体可通过手柄设备的操作对人体模型进行旋转、平移、缩放或拆分操作，对人体模型可进行360度的任意旋转，即可观察到人体模型的所有部位对人体模型的平移操作可将不同的模型放在同一界面进行对比，对人体模型的缩放能跟清楚细致观察人体模型的细小部位，对人体模型的拆分，可以便于单独观察每个器官。

该人体模型数据在虚拟现实下的展示系统中，所述手柄设备控制模块包括手柄设备旋转模块，手柄设备以可以根据实际需要设定的预设一点为中心在平面内旋转，手柄设备旋转模块接收到手柄设备的运动信号并进行处理，进一步控制人体模型，使其在垂直于手柄设备旋转平面的空间内旋转，从而完成操作者对人体模型旋转交互，可以使操作者对人体模型表面进行360度观察。

此外，所述手柄设备旋转的角度与人体模型旋转的角度比例可通过手柄旋转圆弧的半径调节，需要说明的是旋转角度是相对于旋转中心点的圆心角，手柄设备旋转的角度与人体模型旋转的角度比例随着手柄旋转圆弧的半径增大而增大；例如手柄设备旋转的角度为15度时，人体模型旋转的角度为5度，通过大角度来调节小角度，这样可以提高人造模型的旋转精度，使人体模型极小的旋转可具有可操作性；手柄设备旋转的角度与人体模型旋转的角度比例随着手柄旋转圆弧的半径其减小而减小，减小旋转角度比例，可以使人体模型迅速做大角度旋转，从而快速旋转至我们需要观察的面。

该人体模型数据在虚拟现实下的展示系统中，所述手柄设备控制模块包括手柄设备平移模块，手柄设备在水平面内相对于原位置左右移动，手柄设备平移模块接收到，手柄设备平移模块接收到手柄设备运动信息，对人体模型进行左右移动的控制；人体模型移动距离与人体模型移动距离比例关系是可调的，具体可通过手柄设备的参数调节，当移动距离比例大时，可使人体模型平移距离更为精确，当移动距离比例小时，可对人体模型做快速的移动。

该人体模型数据在虚拟现实下的展示系统中，所述手柄设备控制模块包括手柄设备缩放模块，手柄设备在水平面内相对于向前移动时，手柄设备缩放模块接收到手柄设备运动信息，控制人体模型的缩小，手柄设备在水平面内相对于向后时，手柄设备缩放模块接收到手柄设备运动信息，控制人体模型的放大，需要说明的是此处所说的向前向后是相对于操作者的视线而言的；此外，所述人体模型放大或缩小程度与手柄移动距离的比例关系是可调的，且通过手柄设备参数来设定，移动距离比例同样可控制人体模型的缩放精确度。

该人体模型数据在虚拟现实下的展示系统中，所述手柄设备控制模块包括手柄设备拆分模块，操作者对手柄设备做出拆分指令，手柄设备拆分模块接收到信息后，对人体模型各个部位进行拆分，便于操作者对人体模型各个器官进行全面直观的观察。

该人体模型数据在虚拟现实下的展示方法，可以包括以下步骤：

(1)将人体模型数据进行导入所述展示系统，并储存；

(2)将步骤(1)中导入的人体模型采用双面着色器，进行双面渲染；

(3)将步骤(2)中人体模型通过手柄设备进行旋转、平移、缩放或拆分；

(4)实现对人体模型进行细致观察，观察完毕后，人体模型自动恢复至初始状态。

具体来说，先将人体模型数据导入上述任一项所述的展示系统，系统界面自动显示三维立体的人体模型，将人体模型存入系统内，再次打开展示系统则无需重新导入该人体模型；将导入模型采用双面着色器，进行双面渲染，区别于以往的单面着色，使得人体模型3D效果更为形象逼真；进一步，通过手柄设备对人体模型进行旋转、平移、缩放或拆分，手柄设备控制模块接受到信号后，使人体模型实现旋转、平移、缩放或拆分，进而使操作者可以尽可能全面观察人体模型的各个部位；观察完毕后，人体模型自动恢复至初始状态，方便下次打开该人体模型时，重新对其操作。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种人体模型数据在虚拟现实下的展示系统，其特征在于，利用HTC Vive设备，在虚拟现实系统中设置手柄设备与手柄设备控制模块，对人体模型进行控制；对人体模型数据采用双面着色器，对人体模型进行双面渲染着色。

2.根据权利要求1所述的人体模型数据在虚拟现实下的展示系统，其特征在于，对人体模型的控制是指对人体模型进行旋转、平移、缩放或拆分操作。

3.根据权利要求2所述的人体模型数据在虚拟现实下的展示系统，其特征在于，所述手柄设备控制模块包括手柄设备旋转模块，所述手柄设备以预设一点为中心在平面内旋转时可实现人体模型在垂直于此平面的空间旋转。

4.根据权利要求3所述的人体模型数据在虚拟现实下的展示系统，其特征在于，所述手柄设备旋转的角度与人体模型旋转的角度比例通过手柄旋转圆弧的半径调节。

5.根据权利要求2所述的人体模型数据在虚拟现实下的展示系统，其特征在于，所述手柄设备控制模块包括手柄设备平移模块，手柄设备在水平面内相对于原位置左右移动可实现人体模型的左右移动。

6.根据权利要求5所述的人体模型数据在虚拟现实下的展示系统，其特征在于，手柄设备移动距离与人体模型移动距离比例关系是可调的。

7.根据权利要求2所述的人体模型数据在虚拟现实下的展示系统，其特征在于，所述手柄设备控制模块包括手柄设备缩放模块，手柄设备在水平面内相对于向前时缩小人体模型的大小，手柄设备在水平面内相对于向后时放大人体模型的大小。

8.根据权利要求7所述的人体模型数据在虚拟现实下的展示系统，其特征在于，所述人体模型放大或缩小程度与手柄移动距离的比例关系是可调的。

9.根据权利要求2所述的人体模型数据在虚拟现实下的展示系统，其特征在于，所述手柄设备控制模块包括手柄设备拆分模块，通过手柄设备对人体模型各个部位进行拆分。

10.一种人体模型数据在虚拟现实下的展示方法，应用于如权利要求1至9任一项所述的人体模型数据在虚拟现实下的展示系统，其特征在于，所述展示方法步骤如下：

(1)将人体模型数据进行导入所述展示系统，并储存；

(2)将步骤(1)中导入的人体模型采用双面着色器，进行双面渲染；

(3)将步骤(2)中人体模型通过手柄设备进行旋转、平移、缩放或拆分；

(4)实现对人体模型进行细致观察，观察完毕后，人体模型自动恢复至初始状态。