CN109559585A - 一种模拟训练仿真控制系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种模拟训练仿真控制系统和方法，该系统包括控制装置、成像装置、展示装置、仿真模型和用于扎入所述仿真模型的针头，所述控制装置分别与所述成像装置和所述展示装置电连接；所述控制装置用于：接收由所述成像装置获取的包括所述仿真模型和扎入所述仿真模型的所述针头的训练图像；根据所述仿真模型的标准模型图像、所述针头的标准针头图像和所述训练图像确定所述针头的扎入点的准确度；将所述准确度指示的模拟训练结果发送至所述展示装置。本发明提供的技术方案可以改善例如扎针模拟训练的效果，降低实际操作的出错率。

Description

一种模拟训练仿真控制系统和方法
技术领域
本发明涉及仿真控制技术领域，尤其涉及一种模拟训练仿真控制系统和方法。
背景技术
在需要工作人员以人体或动物躯体为基础进行实际操作前，例如对患者进行扎针等，如果不进行任何模拟训练，则无疑将在实际操作时产生巨大隐患，例如多次扎针不成功，甚至引起医患冲突等情况。但是，以对护士的扎针训练为例，目前主要通过在模拟手臂或躯体上进行长期训练，再依次通过指导老师的主观判断进行评判，但这样的训练效率较低，效果也有限，在实习护士直接对患者进行操作时，依然会出现多次扎针失败的情况。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种模拟训练仿真控制系统和方法。
一方面，本发明提供一种模拟训练仿真控制系统，包括控制装置、成像装置、展示装置、仿真模型和用于扎入所述仿真模型的针头，所述控制装置分别与所述成像装置和所述展示装置电连接。
所述控制装置用于：
接收由所述成像装置获取的包括所述仿真模型和扎入所述仿真模型的所述针头的训练图像。
根据所述仿真模型的标准模型图像、所述针头的标准针头图像和所述训练图像确定所述针头的扎入点的准确度。
将所述准确度指示的模拟训练结果发送至所述展示装置。
另一方面，本发明还提供一种模拟训练仿真控制方法，该方法包括如下步骤：
接收由成像装置获取的包括仿真模型和扎入所述仿真模型的针头的训练图像。
根据所述仿真模型的标准模型图像、所述针头的标准针头图像和所述训练图像确定所述针头的扎入点的准确度。
将所述准确度指示的模拟训练结果发送至展示装置。
本发明提供的模拟训练仿真控制系统和方法的有益效果是，在进行例如扎针训练时，训练人员可将特定针头扎入放置于平台上的仿真模型上，例如仿真手臂或躯体。位于平台上方的成像装置，例如高清相机可获取包括扎入针头和仿真模型的训练图像，由于仿真模型和针头都是标准的，其均具有标准图像，控制装置，例如主机可通过比对训练图像和标准图像的特征确定针头是否插入到了标准区域，或者在确认没有扎入标准区域时，可进一步确定指示针头的扎入准确度的例如针头距离标准区域的偏移量等信息，通过显示屏或扬声器等展示装置展示此信息，可同时辅助多名训练人员在下次操作时调整相应动作，使其更快速达到应有的训练水平，降低在后续实际操作中的出错率。
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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的模拟训练仿真控制系统的结构框图；
图2为本发明实施例的模拟训练仿真控制方法的流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，本发明实施例提供的一种模拟训练仿真控制系统包括控制装置、成像装置、展示装置、仿真模型和用于扎入所述仿真模型的针头，所述控制装置分别与所述成像装置和所述展示装置电连接。
所述控制装置用于：
接收由所述成像装置获取的包括所述仿真模型和扎入所述仿真模型的所述针头的训练图像。
根据所述仿真模型的标准模型图像、所述针头的标准针头图像和所述训练图像确定所述针头的扎入点的准确度。
将所述准确度指示的模拟训练结果发送至所述展示装置。
在本实施例中，在进行例如扎针训练时，训练人员可将特定针头扎入放置于平台上的仿真模型上，例如仿真手臂或躯体。位于平台上方的成像装置，例如高清相机可获取包括扎入针头和仿真模型的训练图像，由于仿真模型和针头都是标准的，其均具有标准图像，控制装置，例如主机可通过比对训练图像和标准图像的特征确定针头是否插入到了标准区域，或者在确认没有扎入标准区域时，可进一步确定指示针头的扎入准确度的例如针头距离标准区域的偏移量等信息，通过显示屏或扬声器等展示装置展示此信息，可同时辅助多名训练人员在下次操作时调整相应动作，使其更快速达到应有的训练水平，降低在后续实际操作中的出错率。
优选地，所述标准模型图像包括指示所述针头需要扎入所述仿真模型的标准区域的标准区域信息，所述控制装置具体用于：
根据所述标准针头图像对所述训练图像进行特征提取，获得包括所述针头的所有特征的局部特征图像。
根据所述局部特征图像确定所述扎入点的扎入区域信息。
对比所述扎入区域信息与所述标准区域信息，根据对比结果确定所述扎入点的准确度。
标准模型图像可以为从标准的仿真模型正上方拍摄的其图像，同时，标准模型图像还可包括例如与人体手部可扎针区域对应的虚拟的血管范围信息，作为标准区域信息。标准针头图像可以为针头的主视图或其他易于识别相应特征的视图。
由于训练图像中包括通常体积较大的仿真模型和较小的针头，可通过标准针头图像首先确定训练图像中针头的大致位置，可选定以针头特征为中心的特定范围作为局部特征图像。由于局部特征图像在放大后可较清楚地展示针头的细节信息，可进一步确定针头扎入点的扎入区域信息。比对扎入区域信息和标准区域信息，通过图像识别的方法可快速确定扎入区域相对于标准区域的偏移量等信息，以作为扎入点的准确度。
优选地，所述针头上设置有预设标识，所述控制装置具体用于：
基于所述预设标识对所述训练图像的特征进行遍历，当在所述训练图像中获得与所述预设标识的特征匹配的局部特征时，根据所述局部特征确定所述局部特征图像。
由于针头通常较细，为了更准确地识别出训练图像中的针头的相关特征，在实际针头上设置预设标识，例如预定颜色的预定图形，这样在训练图像中也将有与预设标识对应的特征，通过特征遍历，可以更准确地确定局部特征图像，并保证后续处理的准确性。
优选地，所述控制装置具体还用于：
当根据所述预设标识和所述局部特征确定所述局部特征图像相对于所述标准针头图像存在畸变时，根据所述畸变调整所述局部特征图像，并根据经调整的局部特征图像确定所述扎入点的所述扎入区域信息。
图像主要体现的是平面信息，不同角度拍摄的图像所体现的信息通常并不相同。如果训练图像或局部特征图像中的标识特征相对于标准针头图像中的预设标识的特征存在偏移或翻转等畸变，可通过相应的畸变信息对局部特征图像进行反算调整，也就是使经调整的局部特征图像相对于标准图形没有畸变，这样将使后续比对的结果更为准确。
优选地，所述模拟训练结果包括所述扎入点相对于所述仿真模型上标准区域的偏离位移和偏转角度。
偏离位移和偏转角等准确度信息可通过显示屏显示，或扬声器播放，通过直观展示，训练人员可以更准确地意识到之前操作的问题所在，下一次操作时可进行有针对性的改进，进而改善训练效果。
如图2所示，本发明实施例提供的一种模拟训练仿真控制方法，可应用于上述系统，该方法包括如下步骤：
接收由成像装置获取的包括仿真模型和扎入所述仿真模型的针头的训练图像。
根据所述仿真模型的标准模型图像、所述针头的标准针头图像和所述训练图像确定所述针头的扎入点的准确度。
将所述准确度指示的模拟训练结果发送至展示装置。
优选地，所述标准模型图像包括指示所述针头需要扎入所述仿真模型的标准区域的标准区域信息，所述确定所述针头的扎入点的准确度具体包括：
根据所述标准针头图像对所述训练图像进行特征提取，获得包括所述针头的所有特征的局部特征图像。
根据所述局部特征图像确定所述扎入点的扎入区域信息。
对比所述扎入区域信息与所述标准区域信息，根据对比结果确定所述扎入点的准确度。
优选地，所述针头上设置有预设标识，获得所述局部特征图像的具体实现包括：
基于所述预设标识对所述训练图像的特征进行遍历，当在所述训练图像中获得与所述预设标识的特征匹配的局部特征时，根据所述局部特征确定所述局部特征图像。
优选地，所述确定所述针头的扎入点的准确度具体还包括：
当根据所述预设标识和所述局部特征确定所述局部特征图像相对于所述标准针头图像存在畸变时，根据所述畸变调整所述局部特征图像，并根据经调整的局部特征图像确定所述扎入点的所述扎入区域信息。
优选地，所述模拟训练结果包括所述扎入点相对于所述仿真模型上标准区域的偏离位移和偏转角度。
读者应理解，在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种模拟训练仿真控制系统，其特征在于，包括控制装置、成像装置、展示装置、仿真模型和用于扎入所述仿真模型的针头，所述控制装置分别与所述成像装置和所述展示装置电连接；
所述控制装置用于：
接收由所述成像装置获取的包括所述仿真模型和扎入所述仿真模型的所述针头的训练图像；
根据所述仿真模型的标准模型图像、所述针头的标准针头图像和所述训练图像确定所述针头的扎入点的准确度；
将所述准确度指示的模拟训练结果发送至所述展示装置。
2.根据权利要求1所述的模拟训练仿真控制系统，其特征在于，所述标准模型图像包括指示所述针头需要扎入所述仿真模型的标准区域的标准区域信息，所述控制装置具体用于：
根据所述标准针头图像对所述训练图像进行特征提取，获得包括所述针头的所有特征的局部特征图像；
根据所述局部特征图像确定所述扎入点的扎入区域信息；
对比所述扎入区域信息与所述标准区域信息，根据对比结果确定所述扎入点的准确度。
3.根据权利要求2所述的模拟训练仿真控制系统，其特征在于，所述针头上设置有预设标识，所述控制装置具体用于：
基于所述预设标识对所述训练图像的特征进行遍历，当在所述训练图像中获得与所述预设标识的特征匹配的局部特征时，根据所述局部特征确定所述局部特征图像。
4.根据权利要求3所述的模拟训练仿真控制系统，其特征在于，所述控制装置具体还用于：
当根据所述预设标识和所述局部特征确定所述局部特征图像相对于所述标准针头图像存在畸变时，根据所述畸变调整所述局部特征图像，并根据经调整的局部特征图像确定所述扎入点的所述扎入区域信息。
5.根据权利要求1至4任一项所述的模拟训练仿真控制系统，其特征在于，所述模拟训练结果包括所述扎入点相对于所述仿真模型上标准区域的偏离位移和偏转角度。
6.一种模拟训练仿真控制方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
接收由成像装置获取的包括仿真模型和扎入所述仿真模型的针头的训练图像；
根据所述仿真模型的标准模型图像、所述针头的标准针头图像和所述训练图像确定所述针头的扎入点的准确度；
将所述准确度指示的模拟训练结果发送至展示装置。
7.根据权利要求6所述的模拟训练仿真控制方法，其特征在于，所述标准模型图像包括指示所述针头需要扎入所述仿真模型的标准区域的标准区域信息，所述确定所述针头的扎入点的准确度具体包括：
根据所述标准针头图像对所述训练图像进行特征提取，获得包括所述针头的所有特征的局部特征图像；
根据所述局部特征图像确定所述扎入点的扎入区域信息；
对比所述扎入区域信息与所述标准区域信息，根据对比结果确定所述扎入点的准确度。
8.根据权利要求7所述的模拟训练仿真控制方法，其特征在于，所述针头上设置有预设标识，获得所述局部特征图像的具体实现包括：
基于所述预设标识对所述训练图像的特征进行遍历，当在所述训练图像中获得与所述预设标识的特征匹配的局部特征时，根据所述局部特征确定所述局部特征图像。
9.根据权利要求8所述的模拟训练仿真控制方法，其特征在于，所述确定所述针头的扎入点的准确度具体还包括：
当根据所述预设标识和所述局部特征确定所述局部特征图像相对于所述标准针头图像存在畸变时，根据所述畸变调整所述局部特征图像，并根据经调整的局部特征图像确定所述扎入点的所述扎入区域信息。
10.根据权利要求6至9任一项所述的模拟训练仿真控制方法，其特征在于，所述模拟训练结果包括所述扎入点相对于所述仿真模型上标准区域的偏离位移和偏转角度。
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