CN108874157A - 一种适用于mri的vr设备及其虚拟现实交互方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种适用于MRI的VR设备及其虚拟现实交互方法，VR设备包括：两个镜片、显示屏、跟踪器、三维立体声声音设备、实景仿真器、电池及控制器；其中，所述两个镜片对准所述显示屏，所述电池、跟踪器、显示屏、三维立体声声音设备、实景仿真器均与所述控制器电气连接，所述控制器上设置有用于与外部计算机连接的数据接口；所述跟踪器、显示屏、三维立体声声音设备、实景仿真器及控制器通过外表可挤压材料进行固定连接。本发明采用基于VR创新技术的fMRI并诱导幽闭恐惧症患者产生低度恐惧行实时监控以明确其脑功能区神经电生理路径，从而实现探索现代VR创新技术于肿瘤患者脑功能诱导性研究和心理引导性研究储备开拓性技术。
Description
技术领域
本发明涉及虚拟现实领域，尤其涉及一种适用于MRI的VR设备及其虚拟现实交互方法。
背景技术
幽闭恐惧症是对封闭空间的一种焦虑症。幽闭空间恐惧症属于场所恐惧症的一种，患者害怕密闭或者拥挤的场所，因为担心这些场所会发生未知的恐惧，严重的甚至会出现焦虑和强迫症状，一旦离开这种环境，患者的生理和行为都会迅速恢复正常。
出现幽闭恐惧症的原因有很多，比如说成长经历、性格因素、心理压力等。幽闭恐惧症的主要症状是在封闭空间出现恐惧、焦虑、惊慌、呼吸急促、心跳加快、脸红流汗，严重时会出现窒息、昏眩、有濒死感等。幽闭恐惧症患者在某些情况下，例如电梯、车厢或机舱内，可能发生恐慌症状，或者害怕会发生恐慌症状。反过来说，容易恐慌症状发作的人，通常也会产生幽闭恐惧症。倘若在封闭的空间当中产生恐慌，他们会因为无法逃离这样的情况而感到恐惧。幽闭恐惧症患者可能会在室内场馆、戏院或电梯中感到呼吸困难。
治疗幽闭恐惧症和治疗其他焦虑症类似，可以采取一些解释性的心理疗法，或采用一些抗焦虑的药物加以治疗。系统脱敏法是目前治疗幽闭恐惧症最安全最有效的行为治疗方法之一，其由医生设定阶梯性恐惧值，并让患者循序渐进地暴露于引起恐惧的事物之前或场所中，令患者的感官逐步接受刺激，使之对刺激的恐惧程度逐渐降低，最终达到症状完全消失。这种方法较为缓和，容易为患者接受，但缺点是治疗时间长，效果产生慢，对场所要求高，且无法揭示幽闭恐惧症患者的神经电生理作用路径。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种适用于MRI的VR设备及其虚拟现实交互方法，探索现代VR创新技术于幽闭恐惧症治疗的应用，为人机思想精神交流开启未来之门。
本发明实施例提供了一种适用于MRI的VR设备，包括：
两个镜片、显示屏、跟踪器、三维立体声声音设备、实景仿真器、电池及控制器；其中，所述两个镜片对准所述显示屏，所述电池、跟踪器、显示屏、三维立体声声音设备、实景仿真器均与所述控制器电气连接，所述控制器上设置有用于与外部计算机连接的数据接口；所述跟踪器、显示屏、三维立体声声音设备、实景仿真器及控制器通过外表可挤压材料进行固定连接。
优选地，所述外表可挤压材料为橡胶材料或者棉织物材料。
优选地，所述显示屏、跟踪器、三维立体声声音设备、实景仿真器及控制器之间的连接线材均进行了磁隔离处理。
优选地，所述显示屏、跟踪器、三维立体声声音设备、实景仿真器及控制器内的电子元器件采用非磁性的电子元器件。
优选地，所述镜片为双非球面高透光学镜片；所述显示屏为2K高清屏幕。
本发明实施例还提供了一种基于如上述的适用于MRI的VR设备的虚拟现实交互方法，包括：
VR设备接收当前连接的计算机传输的第一VR资源，并根据所述第一VR资源，向所述用户呈现第一VR场景；其中，所述用户为位于核磁共振设备内的且佩戴有所述VR设备的患有幽闭恐惧症的用户；所述第一VR场景为具有第一密闭等级的第一密室场景；
VR设备通过跟踪器获取所述用户的头部基于所述第一VR场景的变化幅度，并将所述变化幅度发送给所述计算机；
所述计算机根据所述变化幅度生成更新的VR资源，并将所述更新的VR资源发送给所述VR设备；
所述VR设备接收所述更新的VR资源，向所述用户呈现更新的VR场景。
优选地，所述计算机根据所述变化幅度生成更新的VR资源，并将所述更新的VR资源发送给所述VR设备，具体为：
当所述计算机判断所述变化幅度大于预设的幅度阈值，则生成与具有第二密闭等级的第二密室场景对应的第二VR资源，并将所述第二VR资源发送给所述VR设备；其中，所述第二密室场景比所述第一密闭场景开放；
当所述计算机判断所述变化幅度小于预设的幅度阈值且持续大于预定时间时，则生成与具有第三密闭等级的第三密室场景对应的第三VR资源，并将所述第三VR资源发送给所述VR设备；其中，所述第三密室场景比所述第一密闭场景封闭。
优选地，还包括：
当所述计算机判断所述变化幅度小于预设的幅度阈值且持续小于等于预定时间时，则生成与具有第四密闭等级的第四密室场景对应的第四VR资源，并将所述第四VR资源发送给所述VR设备；其中，所述第四密室场景为与所述第一密闭场景具有相同密闭等级的不同密室场景。
优选地，还包括：
获取用户在所述变化幅度大于预设的幅度阈值时的核磁共振图像，并将所述核磁共振图像与当前的VR场景进行关联。
优选地，在VR设备接收当前连接的计算机传输的第一VR资源，并根据所述第一VR资源，向所述用户呈现第一VR场景之前，还包括：
检测VR设备接收的图像信号、立体声音频信号的屏蔽丢失情况，并针对屏蔽丢失情况进行修正；
测试VR设备的图像信号、立体声音频信号、耳塞的密闭性及视觉舒适度，并进行适应性调整。
本实施例中具有如下优点：
首次采用防磁轻质材料设计制作适用于MRI的VR设备，且为国内外首次将VR创新技术应用于幽闭恐惧症患者消除焦虑心理完成MRI扫描，采用基于VR创新技术的fMRI并诱导幽闭恐惧症患者产生低度恐惧行实时监控以明确其脑功能区神经电生理路径，从而实现探索现代VR创新技术于肿瘤患者脑功能诱导性研究和心理引导性研究储备开拓性技术，为人机思想精神交流开启未来之门。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式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是本发明实施例提供的虚拟交互方法的流程示意图。
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。
本发明实施例提供了一种本发明实施例提供了一种适用于MRI的VR设备，包括：
两个镜片、显示屏、跟踪器、三维立体声声音设备、实景仿真器、电池及控制器；其中，所述两个镜片对准所述显示屏，所述电池、跟踪器、显示屏、三维立体声声音设备、实景仿真器均与所述控制器电气连接，所述控制器上设置有用于与外部计算机连接的数据接口；所述跟踪器、显示屏、三维立体声声音设备、实景仿真器及控制器通过外表可挤压材料进行固定连接。
在本实施例中，所述数据接口可以包括HDMI接口以及USB接口，通过所述数据接口，VR设备可以接收外部计算机发送的音视频数据，同时接收所述外界计算机的电能。
在本实施例中，所述外表可挤压材料为橡胶材料或者棉织物材料。
其中，考虑到所述VR设备要整体放置于磁共振设备的头颈线圈内，因此不能用现有的硬质外壳（如塑料外壳）来对镜片、跟踪器、显示屏、三维立体声声音设备、实景仿真器及控制器进行固定连接以及支撑。为此，本实施例采用外表可挤压材料来进行固定支撑，例如可以采用橡胶材料或者棉织物材料等，其特点是具有固定能力，同时可以被挤压，且挤压力消失后能恢复原状。
优选地，所述显示屏、跟踪器、三维立体声声音设备、实景仿真器及控制器之间的连接线材均进行了磁隔离处理。
优选地，所述显示屏、跟踪器、三维立体声声音设备、实景仿真器及控制器内的电子元器件采用非磁性的电子元器件。
在本实施例中，由于在磁共振设备工作时，附近不能有其他磁性材料或者磁性干扰，为此，需要对显示屏、跟踪器、三维立体声声音设备、实景仿真器及控制器之间的连接线材均进行了磁隔离处理，同时所述显示屏、跟踪器、三维立体声声音设备、实景仿真器及控制器内的电子元器件需采用非磁性的电子元器件，以保证磁共振设备的正常工作。
其中，可以通过在连接线材的外表增加磁隔离层来达到磁隔离效果。
优选地，所述镜片为双非球面高透光学镜片；所述显示屏为2K高清屏幕。
镜片是VR设备最重要的部件之一，镜片旨在愚弄用户的眼睛，让用户以为面前是一片广阔的空间，而不是两英寸大的平面显示屏。要做到这一点，镜片需要聚焦光线，让用户感觉显示屏好像在无限远的距离之外，同时，所述镜片还被用来放大VR设备的内置显示屏，让图像占据用户的整个视野，这样就不会注意到屏幕的边缘了。
显示屏是让VR设备具有说服力的另一个重要因素。它们必须具有足够的像素密度来显示清晰的图像，并且速度要足够快，这样VR中的运动画面才会流畅平滑。
以下详细说明本实施例的VR设备的结构构成，其中，本实施例的VR设备可以通过对市场上的智能VR头盔进行改造获得。
（1）采用征拓者环形稀土强磁铁磁石检测现有的基础原型机外表各部件（位）的磁性；
（2）去除金属接驳纽扣和背后固定带；
（3）去除塑料外壳；
（4）进一步检测基础原型机内部的跟踪器、显示屏、三维立体声声音设备及实景仿真器的磁性；
（5）置换跟踪器、显示屏、三维立体声声音设备及实景仿真器中带有弱磁性的电器元件；
（6）改装延长耳机线；
（7）采用外表可挤压材料固定支撑和保护显示屏、耳机部件和镜片等；
（8）由专业工程师检测VR设备的图像信号、立体声音频信号等的屏蔽丢失情况，反复修正；
（9）人工测试图像信号、声频信号、耳塞的密闭性及视觉舒适度等情况，反馈调整。
通过上述方法，即获得本实施例的适用于MRI的VR设备。当然，需要说明的是，以上仅是为了说明本实施例的适用于MRI的VR设备的部件组成和结构，并不限定本实施例的适用于MRI的VR设备的制作工艺。
请参阅图1，本发明实施例还提供了一种基于如上述的适用于MRI的VR设备的虚拟现实交互方法，包括：
S101，VR设备接收当前连接的计算机传输的第一VR资源，并根据所述第一VR资源，向所述用户呈现第一VR场景；其中，所述用户为位于核磁共振设备内的且佩戴有所述VR设备的患有幽闭恐惧症的用户；所述第一VR场景为具有第一密闭等级的第一密室场景。
其中，在用户进入磁共振设备进行共振扫描时，由于磁共振设备的扫描舱本身也是密闭的环境，因此可能导致用户产生恐惧心理而无法进行。为此，在将用户推入扫描舱前，先让用户戴上VR设备，并播放相应的场景（如开阔的场景）和背景音乐，以克服用户的幽闭恐惧心理。
其中，需要说明的是，VR设备显示的场景和播放的背景音乐都是与其连接的计算机发送过来的，计算机与VR设备通过有线连接的方式进行连接，并处理预先制作好的VR资源，将产生的相应的VR数据通过相应数据线传输给VR设备，VR设备的控制器接收数据，并将视频数据发送给显示屏进行显示，将音频数据发送给三维立体声声音设备进行播放。
S102，VR设备通过跟踪器获取所述用户的头部基于所述第一VR场景的变化幅度，并将所述变化幅度发送给所述计算机；
S103，所述计算机根据所述变化幅度生成更新的VR资源，并将所述更新的VR资源发送给所述VR设备；
S104，所述VR设备接收所述更新的VR资源，向所述用户呈现更新的VR场景。
在本实施例中，在初始测试阶段，计算机先传输包含比较开放的密闭场景（如半开放的场景）的第一VR资源给所述VR设备进行显示，VR设备接收当前连接的计算机传输的第一VR资源，并根据所述第一VR资源，向所述用户呈现第一VR场景。
在本实施例中，在第一VR场景的播放过程中，所述VR设备会通过内置的跟踪器来获取用户的头部的变化幅度，并将所述变化幅度的信号发送给所述计算机。
其中，当所述计算机判断所述变化幅度大于预设的幅度阈值，则所述计算机判断用户当前处于过度恐慌或焦虑状态，则生成与具有第二密闭等级的第二密室场景对应的第二VR资源，并将所述第二VR资源发送给所述VR设备；其中，所述第二密室场景比所述第一密闭场景开放。
例如，所述计算机将场景切换至更开阔的场景，并发送给VR设备，使得用户当前感知的是更开放的第二密室场景，从而缓解症状。
当所述计算机判断所述变化幅度小于预设的幅度阈值且持续大于预定时间时，则说明当前的密闭等级在用户能承受的范围之内或者用户能适应目前的密封等级，则计算机生成与具有第三密闭等级的第三密室场景对应的第三VR资源，并将所述第三VR资源发送给所述VR设备；其中，所述第三密室场景比所述第一密闭场景封闭。
在本实施例中，如果计算机判断所述变化幅度小于预设的幅度阈值且持续大于预定时间，则表明可以加大密闭程度来测试用户的承受能力。
其中，当所述计算机判断所述变化幅度小于预设的幅度阈值且持续小于等于预定时间时，则生成与具有第四密闭等级的第四密室场景对应的第四VR资源，并将所述第四VR资源发送给所述VR设备；其中，所述第四密室场景为与所述第一密闭场景具有相同密闭等级的不同密室场景。
例如，对于同一个密闭场景，在判断用户能承受的情况下，可以通过更改该密闭场景的背景颜色、屋内装饰等等一系列因素，通过这样的方法可以测试用户对不同环境因素变化的干扰，利于找出密闭恐惧的产生原因。
此外，也可以制作同一个密闭等级的不同密闭场景，并随机切换这些密闭场景。例如，可以是具有同一密闭等级的不同风格的建筑等。
优选地，还包括：
获取用户在所述变化幅度大于预设的幅度阈值时的磁共振图像，并将所述磁共振图像与当前的VR场景进行关联。
在本实施例中，通过这样的关联，在后续的分析中，可以更快捷的找到用户的密闭恐惧原因，揭示幽闭恐惧症患者的神经电生理作用路径。
需要说明的是，上述实施例中，各个密闭场景的密闭等级，各个密闭场景的画面内容，由相关专家与厂商合作进行制作，保证了场景构建的专业性。
综上所述，本实施例中，具有如下优点：
首次采用防磁轻质材料设计制作适用于MRI的VR设备，且为国内外首次将VR创新技术应用于幽闭恐惧症患者消除焦虑心理完成MRI扫描，采用基于VR创新技术的fMRI并诱导幽闭恐惧症患者产生低度恐惧行实时监控以明确其脑功能区神经电生理路径，从而实现探索现代VR创新技术于肿瘤患者脑功能诱导性研究和心理引导性研究储备开拓性技术，为人机思想精神交流开启未来之门。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如上述的虚拟现实交互方法。
示例性的，所述计算机程序可以被分割成一个或多个单元，所述一个或者多个单元被存储在所述存储器中，并由所述处理器执行，以完成本发明。所述一个或多个单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序在计算机中的执行过程。
所述计算机可包括但不仅限于处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，所述示意图仅仅是计算机的示例，并不构成对计算机的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述计算机还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器 (Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列 (Field-Programmable Gate Array，FPGA) 或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述计算机的控制中心，利用各种接口和线路连接整个计算机的各个部分。
需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种适用于MRI的VR设备，其特征在于，包括：
两个镜片、显示屏、跟踪器、三维立体声声音设备、实景仿真器、电池及控制器；其中，所述两个镜片对准所述显示屏，所述电池、跟踪器、显示屏、三维立体声声音设备、实景仿真器均与所述控制器电气连接，所述控制器上设置有用于与外部计算机连接的数据接口；所述跟踪器、显示屏、三维立体声声音设备、实景仿真器及控制器通过外表可挤压材料进行固定连接。
2.根据权利要求1所述的适用于MRI的VR设备，其特征在于，所述外表可挤压材料为橡胶材料或者棉织物材料。
3.根据权利要求1所述的适用于MRI的VR设备，其特征在于，所述显示屏、跟踪器、三维立体声声音设备、实景仿真器及控制器之间的连接线材均进行了磁隔离处理。
4.根据权利要求1所述的适用于MRI的VR设备，其特征在于，所述显示屏、跟踪器、三维立体声声音设备、实景仿真器及控制器内的电子元器件采用非磁性的电子元器件。
5.根据权利要求1所述的适用于MRI的VR设备，其特征在于，所述镜片为双非球面高透光学镜片；所述显示屏为2K高清屏幕。
6.一种基于如权利要求1至5任意一项所述的适用于MRI的VR设备的虚拟现实交互方法，其特征在于，包括：
VR设备接收当前连接的计算机传输的第一VR资源，并根据所述第一VR资源，向所述用户呈现第一VR场景；其中，所述用户为位于核磁共振设备内的且佩戴有所述VR设备的患有幽闭恐惧症的用户；所述第一VR场景为具有第一密闭等级的第一密室场景；
VR设备通过跟踪器获取所述用户的头部基于所述第一VR场景的变化幅度，并将所述变化幅度发送给所述计算机；
所述计算机根据所述变化幅度生成更新的VR资源，并将所述更新的VR资源发送给所述VR设备；
所述VR设备接收所述更新的VR资源，向所述用户呈现更新的VR场景。
7.根据权利要求6所述的虚拟现实交互方法，其特征在于，所述计算机根据所述变化幅度生成更新的VR资源，并将所述更新的VR资源发送给所述VR设备，具体为：
当所述计算机判断所述变化幅度大于预设的幅度阈值，则生成与具有第二密闭等级的第二密室场景对应的第二VR资源，并将所述第二VR资源发送给所述VR设备；其中，所述第二密室场景比所述第一密闭场景开放；
当所述计算机判断所述变化幅度小于预设的幅度阈值且持续大于预定时间时，则生成与具有第三密闭等级的第三密室场景对应的第三VR资源，并将所述第三VR资源发送给所述VR设备；其中，所述第三密室场景比所述第一密闭场景封闭。
8.根据权利要求7所述的虚拟现实交互方法，其特征在于，还包括：
当所述计算机判断所述变化幅度小于预设的幅度阈值且持续小于等于预定时间时，则生成与具有第四密闭等级的第四密室场景对应的第四VR资源，并将所述第四VR资源发送给所述VR设备；其中，所述第四密室场景为与所述第一密闭场景具有相同密闭等级的不同密室场景。
9.根据权利要求7所述的虚拟现实交互方法，其特征在于，还包括：
获取用户在所述变化幅度大于预设的幅度阈值时的磁共振图像，并将所述磁共振图像与当前的VR场景进行关联。
10.根据权利要求7所述的虚拟现实交互方法，其特征在于，在VR设备接收当前连接的计算机传输的第一VR资源，并根据所述第一VR资源，向所述用户呈现第一VR场景之前，还包括：
检测VR设备接收的图像信号、立体声音频信号的屏蔽丢失情况，并针对屏蔽丢失情况进行修正；
测试VR设备的图像信号、立体声音频信号、耳塞的密闭性及视觉舒适度，并进行适应性调整。
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