CN109885156A - 一种虚拟现实互动系统和互动方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种虚拟现实互动系统及其互动方法，所述虚拟现实互动系统包括处理模块、操作模块和显示模块，所述处理模块存储有人体数据、穴位关联数据、虚拟场景和基于所述人体数据、所述穴位数据和所述穴位关联数据建立的虚拟三维人体模型，所述操作模块供使用者通过所述显示模块对所述虚拟三维人体模型和所述虚拟场景进行虚拟进针操作，所述处理模块能够根据所述显示模块的所述虚拟进针操作数据对所述人体数据和所述穴位关联数据进行索引和比对以通过所述显示模块向使用者提供针法操作指导以及将所述针法数据以图像形式呈现在所述虚拟三维人体模型上并提供给使用者，避免现有技术存在的缺乏指示进针深度和进针角度的模块而不利于使用者快速提高针灸技能的问题。

Description

一种虚拟现实互动系统和互动方法

技术领域

本发明涉及人机交互技术，尤其涉及一种虚拟现实互动系统和互动方法。

背景技术

针灸学是以中医理论为指导，研究经络、腧穴及刺灸方法，探讨运用针灸防治疾病规律的一门学科。其中，针灸取穴作为针灸学的一项基础训练，具有定位难、识记难和练习难的特点，传统教学模式主要是以课堂教学结合插图、模具或在人体自身进行练习，存在一定的学习限制和风险隐患。

虚拟现实(Virtual Reality，VR)是人们对计算机及其非常复杂的数据进行可视化及交互操作的一种方法。VR技术结合了计算机图形学、传感器技术、动力学、光学、人工智能及社会心理学等多领域成果，以计算机技术为核心，通过多媒体和三维技术生成逼真的视、听、触觉一体化的特定范围的虚拟环境，使用者借助必要的设备以自然的方式与虚拟环境中的对象进行交互作用、相互影响，从而产生亲临等同于真实环境的感受和体验。因此，VR技术在医学学习与操作中具有较好的发展前景。

公开号为CN106327983A的中国发明专利揭示了一种包括现实场景中的配置有定位传感器的实体模型和虚拟场景中的虚拟人体模型的针灸定穴辅助教学系统，以进行取穴练习和观看对应的治疗效果。具体的，使用者操作银针传感器在现实场景中的实体模型上进针，该系统在虚拟人体模型中留下相应的标记并进行比对以判断进针的位置和深度是否正确，使银针传感器形成力度反馈并以动画的形式在虚拟人体模型上显示进针对人体经络或器官带来的效果或影响，例如，使用者的进针加快了肠胃的蠕动。然而，除了确定穴位的位置，针灸取穴还涉及针法，包括确定进针的角度和深度，使用者若没有正确掌握针法，针具在进入人体的过程中很容易碰触到附近的血管、骨骼、脏器或神经，进而可能对人体造成大的伤害。CN106327983A中没有涉及对使用者的针法进行指导的内容，使用者只能根据传感器的力度反馈和虚拟人体模型上显示的治疗效果动画来评估针法，这种技术对使用者的指导性不足，不利于使用者快速提高针灸取穴技术。

因此，有必要开发一种新型的虚拟现实互动系统以解决现有技术存在的上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种虚拟现实互动系统，用以对使用者的针法操作进行快速有效的指导，避免现有技术存在的缺乏指示进针深度和进针角度的模块而不利于使用者快速提高针灸技能的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种虚拟现实互动系统，包括处理模块、操作模块和显示模块，所述处理模块用于存储包括穴位名称和穴位位置的穴位数据、穴位关联数据、虚拟场景和基于人体数据、所述穴位数据和所述穴位关联数据建立的虚拟三维人体模型并用于与所述显示模块和所述操作模块进行数据传输，所述显示模块用于向使用者显示所述虚拟三维人体模型和所述虚拟场景，所述操作模块用于供使用者对所述虚拟三维人体模型和所述虚拟场景进行虚拟操作，所述穴位关联数据包括针法数据和针法与穴位关系数据，所述虚拟操作包括虚拟进针操作，所述处理模块能够根据所述操作模块的反馈的所述虚拟进针操作的数据对所述穴位关联数据进行索引和比对以通过所述显示模块向使用者提供针法操作指导以及将所述针法数据以图像形式呈现在所述虚拟三维人体模型上并提供给使用者。

本发明的所述虚拟现实互动系统的有益效果在于：所述虚拟三维人体模型基于所述人体数据和包括所述针法数据的构建而成，使得所述处理模块能够针对使用者的所述虚拟进针操作提供所述针法操作指导；另外，使用者通过所述显示模块能够在所述虚拟三维人体模型上直接观察到以图像形式显示的所述人体数据和所述针法数据，便于使用者通过所述虚拟三维人体模型清晰直观地了解所述人体数据与所述针法数据的关系，以深刻体会到提高所述针法操作水平的重要性，避免现有技术存在的缺乏指示进针深度和进针角度的模块而不利于使用者快速提高针灸技能的问题。

优选的，所述人体数据包括穴位、经络、皮肤、骨骼、肌肉、血管、脏器和神经网络，所述神经网络反映了与穴位对应的神经末梢和神经干线在人体的分布，所述针法数据包括已知进针角度数据和已知进针深度数据。其有益效果在于：所述虚拟三维人体模型是基于所述人体数据和所述针法数据构建的，便于使用者通过所述虚拟三维人体模型清晰直观地了解所述人体数据与所述针法数据的关系。

优选的，所述显示模块包括信息输入单元和模式选择单元以分别供使用者向所述处理模块上传查询信息和互动模式，所述处理模块用于根据所述查询信息和所述互动模式对所述穴位信息数据库和所述穴位关联信息数据库进行索引并调用所述虚拟三维人体模型以生成适用于所述互动模式的虚拟互动三维人体模型；进一步优选的，所述查询信息包括穴位名称和疾病名称，所述穴位关联数据包括所述穴位关联数据包括疾病数据和疾病与穴位关系数据。其有益效果在于：通过设置所述信息输入单元和所述模式选择单元，使所述处理模块能够根据所述查询信息对所述穴位数据、所述穴位关联数据以及所述虚拟三维人体模型进行索引和调用，从而便于使用者根据自身的需求通过多种方式体验所述虚拟现实互动系统。

进一步优选的所述互动模式为练习模式，所述虚拟互动三维人体模型为具有穴位点标记的所述虚拟三维人体模型。

进一步优选的，所述互动模式为考试模式，所述虚拟互动三维人体模型为不具有穴位点标记的所述虚拟三维人体模型。

优选的，所述操作模块内置有姿态识别单元和感应单元，所述操作模块通过所述显示模块向使用者显示持有虚拟银针的虚拟持针手，所述姿态识别单元用于捕捉使用者手部的移动动作并通过所述虚拟持针手呈现在所述虚拟场景中以供使用者对所述三维人体模型进行所述虚拟进针操作，所述感应单元用于捕捉所述虚拟银针在所述虚拟三维人体模型上的位置并反馈给所述处理模块，所述处理模块用于对所述穴位数据、所述穴位关联数据和所述虚拟三维人体模型进行索引和比对并通过所述显示模块向使用者提供所述针法操作指导。其有益效果在于：一方面所述操作模块通过所述姿态识别单元和所述感应单元将使用者在现实场景中的手部移动动作即进针动作真实呈现在了所述虚拟场景中，有利于向使用者提供“沉浸式”的体验，增强互动效果；另一方面，由于所述虚拟三维人体模型是基于所述人体数据和所述针法数据构建的且所述处理模块中存储有包括所述已知进针角度数据的所述针法数据以及所述针法与穴位关系数据，所述感应单元能够捕捉所述虚拟银针在所述虚拟三维人体模型上的位置并反馈给所述处理模块，使得所述处理模块得以对所述针法数据、所述针法与穴位关系数据和所述虚拟三维人体模型进行索引和比对并向使用者所述针法操作指导，从而使所述虚拟现实互动系统具有较佳的指导性。

进一步优选的，所述针法操作指导包括进针角度指导、进针深度指导或进针效果指导中的任意一种或多种；更进一步优选的，所述进针效果指导为所述虚拟进针操作能够影响的骨骼、血管、脏器、肌肉或神经网络中的任意一种或多种。其有益效果在于：使得所述处理模块得以对所述针法数据、所述针法与穴位关系数据以及所述虚拟三维人体模型进行索引和比对并向使用者所述进针深度指导或所述进针效果指导，从而使所述虚拟现实互动系统具有较佳的指导性。

进一步优选的，所述虚拟现实互动系统包括语音提示模块，所述处理模块用于通过所述语音提示模块向使用者提供所述进针角度指导，所述进针深度指导或所述进针效果指导中的任意一种或多种。其有益效果在于：便于使用者通过多种方式体验所述虚拟现实互动系统，增强“沉浸式”的体验效果。

进一步优选的，所述操作模块内置有力度反馈单元，所述力度反馈单元用以在所述虚拟银针进入所述虚拟三维人体模型的过程中向使用者提供阻力反馈以模拟真实银针进入真实人体的过程中感受到的阻力。其有益效果在于：设置所述力度反馈单元以模拟真实进针操作时使用者通过真实银针感受到的阻力情况，增强“沉浸式”的体验效果。

优选的，所述虚拟场景设置有透明度调节单元，所述透明度调节单元用于供使用者对所述人体数据进行透明度设置以生成透明度信息并反馈给所述处理模块。其有益效果在于：使用者通过所述透明度调节单元对所述人体数据进行透明度设置，使所述处理单元能够根据所述透明度信息对所述虚拟三维人体模型进行更新生成，从而使所述针法数据以图像形式呈现在所述虚拟三维人体模型上。

进一步优选的，所述处理模块包括透明度获取单元和更新生成单元，所述透明度获取单元用于根据透明度信息设定所述人体数据的透明度级别和渲染程度，所述更新生成单元用于根据所述透明度级别和所述渲染级别对所述虚拟三维人体模型进行更新显示，以使所述针法数据以图像形式呈现在所述虚拟三维人体模型上。

进一步优选的，所述透明度调节单元用于供使用者对所述骨骼、所述肌肉或所述皮肤中的任意一种或多种进行所述透明度设置。

本发明还提供所述虚拟现实互动系统的互动方法，包括：

步骤S1：处理模块、操作模块和显示模块，所述处理模块用于存储包括穴位名称和穴位位置的穴位数据、穴位关联数据、虚拟场景和基于人体数据、所述穴位数据和所述穴位关联数据建立的虚拟三维人体模型，使用者将所述显示模块佩戴在头部并手持所述操作模块；

步骤S2：所述处理模块通过所述显示模块向使用者提供所述虚拟三维人体模型和所述虚拟场景；

步骤S3：使用者通过所述操作模块对所述虚拟三维人体模型和所述虚拟场景进行虚拟操作并与所述处理模块进行数据传输；

其中，所述穴位关联数据包括针法数据和针法与穴位关系数据，所述虚拟操作包括虚拟进针操作，所述步骤S3中，所述处理模块根据所述操作模块的反馈的所述虚拟进针操作的数据对所述穴位关联数据进行索引和比对以通过所述显示模块向使用者提供针法操作指导，所述处理模块将所述针法数据以图像形式呈现在所述虚拟三维人体模型上并提供给使用者。

本发明提供的所述互动方法的有益效果在于：由于所述虚拟三维人体模型基于人体数据和针法数据构建而成，使得所述处理模块能够能够针对使用者的所述虚拟进针操作提供所述针法操作指导；另外，使用者通过所述显示模块能够在所述虚拟三维人体模型上直接观察到以图像形式显示的所述人体数据和所述针法数据，便于使用者通过所述虚拟三维人体模型清晰直观地了解所述人体数据与所述针法数据的关系，以深刻体会到提高所述针法操作水平的重要性，避免了现有技术存在的对使用者的所述针法操作指导性不足问题。

优选的，所述显示模块包括信息输入单元和模式选择单元，所述步骤S1中，使用者通过所述信息输入单元向所述处理模块上传包括穴位名称和疾病名称的查询信息，并通过所述模式选择单元选择互动模式，所述处理模块根据所述查询信息和所述互动模式对所述穴位信息数据库和所述穴位关联数据库进行索引并调用所述虚拟三维人体模型以生成适用于所述互动模式的虚拟互动三维人体模型并提供给使用者。其有益效果在于：通过设置所述信息输入界面和所述模式选择界面，便于使用者根据自身的需求通过多种方式体验所述虚拟现实互动系统。

进一步优选的，所述互动模式为练习模式，所述虚拟互动三维人体模型为具有穴位点标记的所述虚拟三维人体模型。

进一步优选的，所述互动模式为考试模式，所述虚拟互动三维人体模型为不具有穴位点标记的所述虚拟三维人体模型。

优选的，所述操作模块内置有姿态识别单元和感应单元，所述步骤S3中，所述操作模块通过所述显示模块向使用者显示持有虚拟银针的虚拟持针手，所述姿态识别单元捕捉使用者手部的移动动作并通过所述虚拟持针手呈现在所述虚拟场景中以供使用者对所述三维人体模型进行所述虚拟进针操作，所述感应单元捕捉所述虚拟银针在所述虚拟三维人体模型上的位置并反馈给所述处理模块，所述处理模块通过所述显示模块向使用者提供所述针法操作指导，所述针法操作指导包括进针角度指导、进针深度指导或进针效果指导中的任意一种或多种。其有益效果在于：一方面所述操作模块通过所述姿态识别单元和所述感应单元将使用者在现实场景中的手部移动动作即进针动作真实呈现在了所述虚拟场景中，有利于向使用者提供“沉浸式”的体验，增强互动效果；另一方面，由于所述虚拟三维人体模型是基于所述人体数据和所述针法数据构建的且所述处理模块中存储有包括所述已知进针角度数据的所述针法数据以及所述针法与穴位关系数据，所述感应单元能够捕捉所述虚拟银针在所述虚拟三维人体模型上的进针角度并反馈给所述处理模块，使得所述处理模块得以对所述针法数据和所述针法与穴位关系数据进行索引和比对并向使用者所述进针角度指导，从而使所述虚拟现实互动系统具有较佳的指导性。

进一步优选的，所述步骤S1中还提供了语音提示模块，所述步骤S3中，所述处理模块通过所述语音提示模块向使用者提供所述进针角度指导，所述进针深度指导或所述进针效果指导中的任意一种或多种。其有益效果在于：便于使用者通过多种方式体验所述虚拟现实互动系统，增强“沉浸式”的体验效果。

进一步优选的，所述操作模块内置有力度反馈单元，所述步骤S3中，所述力度反馈单元在所述虚拟银针进入所述虚拟三维人体模型的过程中向使用者提供阻力反馈以模拟真实银针进入真实人体的过程中感受到的阻力。其有益效果在于：设置所述力度反馈单元以模拟真实进针操作时使用者通过真实银针感受到的阻力情况，增强“沉浸式”的体验效果。

优选的，所述显示模块包括透明度调节单元，所述处理模块包括透明度获取单元和更新生成单元，所述步骤S3中，使用者通过所述透明度调节单元对包括穴位、经络、皮肤、骨骼、肌肉、血管、脏器和神经网络的所述人体数据进行透明度设置以生成透明度信息并反馈给所述处理模块，所述透明度获取单元根据透明度信息设定所述人体数据的透明度级别和渲染程度，所述更新生成单元根据所述透明度级别和所述渲染级别对所述虚拟三维人体模型进行更新显示，以使所述针法数据以图像形式呈现在所述虚拟三维人体模型上并通过所述显示模块提供给使用者；进一步优选的，使用者通过所述透明度调节单元对所述骨骼、所述肌肉或所述皮肤中的任意一种或多种进行所述透明度设置以生成所述透明度信息并反馈给所述处理模块。其有益效果在于：使用者通过所述透明度调节单元对所述人体数据进行透明度设置，使所述处理单元能够根据所述透明度信息对所述虚拟三维人体模型进行更新生成，从而使所述针法数据以图像形式呈现在所述虚拟三维人体模型上。

附图说明

图1为本发明实施例1的虚拟现实互动系统的框图；

图2为本发明实施例1的用于虚拟现实互动系统的互动方法流程图；

图3为本发明实施例1的操作模块和显示模块的示意图；

图4为本发明实施例1的显示模块向使用者显示的虚拟三维人体模型和虚拟持针手的示意图；

图5a为本发明实施例1的VR手柄的结构示意图；

图5b为图5a中VR手柄的侧视图；

图6为本发明实施例1的显示模块向使用者提供进针角度提示的示意图；

图7为本发明实施例1的显示模块向使用者显示透明度调节单元的示意图；

图8为本发明实施例1的显示模块向使用者显示以图像形式呈现的针法数据的示意图；

图9为本发明实施例2的虚拟现实互动系统的框图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。

实施例1：

针对现有技术存在的问题，本发明实施例1提供了一种虚拟现实互动系统，包括处理模块、操作模块和显示模块。

本实施例中，所述处理模块存储有包括穴位名称和穴位位置的穴位数据、穴位关联数据、虚拟场景和基于人体数据、所述穴位数据和所述穴位关联数据建立的虚拟三维人体模型。

本发明一些实施例中，所述穴位关联数据中具有针法数据和针法与穴位关系数据。

本发明一些实施例中，所述人体数据信息是穴位、经络、皮肤、骨骼、肌肉、血管、脏器和神经网络，所述神经网络反映了与穴位对应的神经末梢和神经干线在人体的分布。

本发明一些实施例中，所述针法数据信息是已知进针角度数据和已知进针深度数据。

具体的，根据沈雪勇主编的《经络腧穴学》(中国中医药出版社，2016年第十版)，经脉由数个、数十个或上百个经穴从上而下邻接而成，穴位多避开骨头、血管、脏器、神经、肌腱、淋巴等实体组织，隐埋在皮下一定深度的骨缝、组织间隙的肌肉中，14条虚拟经脉共连接常用经穴361个。所述14条虚拟经脉包括手太阴肺经、手阳明大肠经、足阳明胃经、足太阴脾经、少阴心经、手太阳小肠经、足太阳膀胱经、足少阴肾经、手厥阴心包经、手少阳三焦经、足少阳胆经、足厥阴肝经、督脉经、任脉经，所述手阴肺经包括11个经穴，所述手阳明大肠经包括20个经穴，所述足阳明胃经包括45个经穴，所述足太阴脾经包括21个经穴，所述手少阴心经包括9个经穴，所述手太阳小肠经包括67个经穴，所述足太阳膀胱经包括67个经穴，所述足少阴肾经包括105个经穴，所述手厥阴心包经包括9个经穴，所述手少阳三焦经包括23个经穴，所述足少阳胆经包括139个经穴，所述足厥阴肝经包括14个经穴，所述督脉经包括158个经穴，所述任脉经包括24个经穴。

具体的，根据杨茂有和邵水金主编的《正常人体解剖学》(上海科学技术出版社，2012年第二版)，所述皮肤可看做一个整体，所述肌肉包括14种头部前后肌肉、9种胸背部肌肉、5种腹腚部肌肉、18种上肢肌肉、19种下肢肌肉，所述骨骼包括脊椎、头颅、上肢、下肢、肩骨、腰胯、脚趾、手指，所述脊椎包括椎骨，所述头颅包括额骨、枕骨、顶骨，所述上肢包括肱骨、尺骨、桡骨，所述下肢包括股骨、髌骨、胫骨、腓骨，所述肩骨包括锁骨、肩胛骨、肋骨、胸骨，所述腰胯包括髋骨、骶骨，所述脚趾包括跖骨、趾骨，所述手指包括腕骨、掌骨、指骨；所述脏器包括上焦、中焦和下焦；具体的，包括心脏、肝脏、脾、肺、肾脏、胃、大肠、小肠、膀胱、胰腺、胆囊和甲状腺；所述血管包括动脉、静脉和毛细血管；所述神经网络由脑、脊髓、脑神经、脊神经、植物性神经以及各种神经节组成。

具体的，根据沈雪勇和王华主编的《针灸学》(人民卫生出版社，2007年第二版)，所述病症包括257种内科疾病、77种妇科疾病和儿科疾病、80种皮肤外伤科疾病、36种五官科疾病和36种急症；针法是指采用不同针具或非针具，刺激人体的腧穴，并运用各种手法以调整阴阳、防治疾病的方法。进针角度分为直刺、斜刺和横刺三类，其中，直刺是针身与皮肤表面呈90度角或接近垂直刺入，常用于肌肉较丰厚的腰、臀、腹、四肢等部位的腧穴；斜刺是针身与皮肤表面呈45度角左右倾斜刺入，适用于不能深刺的腧穴；横刺又称平刺或沿皮刺，即将针身倾斜与皮肤表面约呈15度角沿皮刺入，适用于皮肉浅薄处；针刺的深度一般以既有针感而又不伤及重要组织器官为原则，每个腧穴的针刺深浅都有原则要求，但在临床应用时，还应根据病员的年龄、体质、病情和所在腧穴的解剖部位等情况灵活处置。

图1为本实施例的所述虚拟现实互动系统的框图。参照图1，所述虚拟现实互动系统，包括操作模块11、显示模块12和处理模块13，所述处理模块13用于与所述显示模块12进行数据传输，所述显示模块12用于向使用者显示所述虚拟三维人体模型和所述虚拟场景，所述操作模块11用于供使用者对所述虚拟三维人体模型和所述虚拟场景进行虚拟操作。

本发明的一些实施例中，所述虚拟操作为虚拟进针操作，所述处理模块11能够根据所述操作模块12反馈的所述虚拟进针操作的数据对所述穴位数据和所述穴位关联数据进行索引和比对以通过所述显示模块13向使用者提供针法操作指导以及将所述针法数据以图像形式呈现在所述虚拟三维人体模型上并提供给使用者。

图2为本实施例所述的虚拟现实互动系统的互动方法流程图。参照图2，所述互动方法包括：

步骤S1：提供处理模块、操作模块和显示模块，所述处理模块存储包括穴位名称和穴位位置的穴位数据、穴位关联数据、虚拟场景和基于人体数据、所述穴位数据和所述穴位关联数据建立的虚拟三维人体模型，使用者将所述显示模块佩戴在头部并手持所述操作模块；

步骤S2：所述处理模块通过所述显示模块向使用者提供所述虚拟三维人体模型和所述虚拟场景；

步骤S3：使用者通过所述操作模块对所述虚拟三维人体模型和所述虚拟场景进行虚拟操作并与所述处理模块进行数据传输。

本实施例的实施方式中，所述处理模块根据所述操作模块反馈的所述虚拟进针操作的数据对所述穴位关联数据进行索引和比对以通过所述显示模块向使用者提供针法操作指导，所述处理模块将所述针法数据以图像形式呈现在所述虚拟三维人体模型上并提供给使用者。

本发明的一些实施例中，所述针法操作指导为进针角度指导、进针深度指导或进针效果指导中的任意一种或多种。

本发明一些实施例中，所述进针效果指导为所述虚拟进针操作能够影响的骨骼、血管、脏器、肌肉或神经网络中的任意一种或多种。

本发明一些实施例中，参照图1，所述显示模块12包括信息输入单元121和模式选择单元122以分别供使用者向所述处理模块13上传查询信息和互动模式。

本发明一些实施方式中，参照图1，使用者通过所述信息输入单元121向所述处理模块13上传包括穴位名称和疾病名称的查询信息，并通过所述模式选择单元122选择互动模式，所述处理模块13根据所述查询信息和所述互动模式对所述穴位信息数据库和所述穴位关联数据库进行索引并调用所述虚拟三维人体模型以生成适用于所述互动模式的虚拟互动三维人体模型并通过所述显示模块12提供给使用者。

本发明一些实施方式中，使用者通过所述信息输入界面向所述处理模块13上传包括穴位名称和疾病名称的查询信息，并通过所述模式选择界面选择互动模式，所述处理模块13根据所述查询信息和所述互动模式对所述穴位信息数据库和所述穴位关联数据库进行索引并调用所述虚拟三维人体模型以生成适用于所述互动模式的虚拟互动三维人体模型。

本发明一些实施例中，所述互动模式为练习模式，所述虚拟互动三维人体模型为具有穴位点标记的所述虚拟三维人体模型。

本发明一些实施例中，所述互动模式为考试模式，所述虚拟互动三维人体模型为不具有穴位点标记的所述虚拟三维人体模型。

本发明一些实施例中，参照图1，所述操作模块11内置有姿态识别单元111和感应单元112。

本发明一些实施方式中，参照图1，所述操作模块11通过所述显示模块12向使用者显示持有虚拟银针的虚拟持针手，所述姿态识别单元111捕捉使用者手部的移动动作并通过所述虚拟持针手呈现在所述虚拟场景中以供使用者对所述三维人体模型进行所述虚拟进针操作，所述感应单元112捕捉所述虚拟银针在所述虚拟三维人体模型上的进针角度并反馈给所述处理模块13，所述处理模块13通过所述显示模块12向使用者提供所述进针角度指导。

本发明一些实施例方式中，参照图1，所述感应单元112捕捉所述虚拟银针在所述虚拟三维模型上的进针深度并反馈给所述处理模块13，所述处理模块通过所述显示模块12向使用者提供所述进针深度指导或所述进针效果指导。

图3为本发明一些实施方式中所述操作模块和所述显示模块的示意图。图4为本发明一些实施方式中的所述显示模块向使用者显示的所述虚拟三维人体模型和所述虚拟持针手的示意图。参照图3，所述操作模块为VR手柄31，所述显示模块为VR眼罩32，使用者将所述VR眼罩32佩戴在头部，左手和右手分别持所述VR手柄31；参照图4，使用者通过所述VR眼罩观察到虚拟场景41、虚拟三维人体模型42和虚拟手431，使用者操作右手持有的所述VR手柄31还能够观察到虚拟银针432，所述虚拟手431和所述虚拟银针432构成了持针虚拟手43。

图5a为本发明一些实施例中所述VR手柄31的结构示意图，图5b为图5a中所述VR手柄31的侧视图。参照图5a和图5b，所述VR手柄31包括缩放控制部311、移动控制部312、点刺控制部313和持针控制部314。

本发明一些具体的实施方式中，参照图4和图5a，使用者的左手持有所述VR手柄31，左手第一次长按所述缩放控制部311能够对所述虚拟三维人体模型42进行局部放大操作，第二次长按所述缩放控制部311能够对所述虚拟三维人体模型42进行局部缩小操作，第三次长按所述缩放控制部311又能对所述虚拟三维人体模型42进行局部放大操作；通过控制长按所述缩放控制部311的时间能够控制放大或缩小的程度。

本发明一些具体的实施方式中，参照图4和图5a，使用者的左手持有所述VR手柄31，左手按下所述移动控制部312的左侧能够使所述虚拟三维人体模型42向左进行所述旋转操作，按下所述移动控制部312的右侧能够使所述虚拟三维人体模型42向右进行所述旋转操作，按下所述移动控制部312的上部能够使所述虚拟三维人体模型42向上进行所述移动操作，按下所述移动控制部312的下部能够使所述虚拟三维人体模型42向下进行所述移动操作。

本发明一些具体的实施方式中，参照图4和图5b，使用者的右手持有所述VR手柄31并按下所述持针控制部314后，使用者能够通过所述VR眼罩32观察到所述虚拟持针手43。

本发明一些具体的实施方式中，参照图4和图5b，使用者的右手持有所述VR手柄31并按住所述点刺控制部313，所述虚拟持针手43对所述虚拟三维人体模型42进行所述虚拟进针操作。

本发明一些具体的实施方式中，使用者在所述信息输入界面选择所述穴位名称为印堂，所述疾病名称为小儿惊风，根据所述穴位与针法关系数据以及穴位与疾病关系数据可知对印堂穴进行向下斜刺，刺入深度为0.5-0.8寸可缓解小儿惊风的症状；所述斜刺的进针角度为45度左右，所述进针角度为进针时针身与印堂穴所在的皮肤表面的角度；使用者对所述虚拟标记三维人体模型上的印堂穴进行向下斜刺操作，所述向下斜刺操作的进针角度为40-50度时所述处理模块13不会通过所述显示模块12向使用者提供所述进针角度指导。

图6为本发明一些实施方式中所述显示模块向使用者提供所述进针角度指导的示意图。参照图6，使用者在所述信息输入界面选择所述穴位名称为印堂，所述疾病名称为小儿惊风，使用者对所述虚拟标记三维人体模型上的印堂穴进行平刺操作，参照图6，使用者在所述虚拟场景41中观察到提示框61，所述提示框61向使用者显示的所述进针角度提示的内容包括“印堂穴入针错误，应向下斜刺”。

本发明一些具体的实施方式中，使用者对所述虚拟标记三维人体模型上的印堂穴进行向下斜刺操作，所述虚拟银针的进针深度为0.5-0.8寸，所述处理模块13不会通过所述提示框61进行所述进针角度提示，所述虚拟银针的进针深度小于0.5寸，所述提示框61以文字显示的方式向使用者显示的所述进针深度提示包括“进针深度错误，深度过浅，应刺入0.5-0.8寸”。

本发明一些具体的实施方式中，使用者在所述信息输入界面选择所述穴位名称为期门，所述疾病名称为腹胀，根据所述穴位与针法关系数据以及穴位与疾病关系数据可知对期门穴进行向下斜刺，刺入深度为0.5-0.8寸可缓解腹胀的症状，使用者对所述虚拟标记三维人体模型上的期门穴进行向下斜刺，所述虚拟银针的进针深度大于0.8寸，所述提示框61以文字显示的方式向使用者显示的所述进针效果提示包括“进针深度错误，如继续深入，会刺入肺部”。

本发明一些实施例中，参照图1，所述操作模块11内置有力度反馈单元113。

本发明一些实施方式中，所述力度反馈单元113在所述虚拟银针进入所述虚拟三维人体模型的过程中向使用者提供阻力反馈以模拟真实银针进入真实人体的过程中感受到的阻力。具体的，所述虚拟银针进入所述虚拟三维人体模型内部的过程中扎入了所述虚拟标记三维人体模型的肌肉，由于所述操作模块11内置有所述力度反馈单元113以模拟真实银针进入真实人体的过程中感受到的阻力，使用者通过所述操作模块11感受到由于肌肉收缩对所述虚拟银针产生的阻力，而当所述虚拟银针穿过肌肉，使用者通过所述操作模块11感受到阻力明显减小。

本发明一些实施例中，参照图1，所述显示模块12包括透明度调节单元123，所述处理模块13包括透明度获取单元131和更新生成单元132。

本发明一些实施方式中，参照图1，使用者通过所述透明度调节单元123对包括穴位、经络、皮肤、骨骼、肌肉、血管、脏器和神经网络的所述人体数据进行透明度设置以生成透明度信息并反馈给所述处理模块13，所述透明度获取单元131根据透明度信息设定所述人体数据的透明度级别和渲染程度，所述更新生成单元132根据所述透明度级别和所述渲染级别对所述虚拟三维人体模型进行更新显示，以使所述针法数据以图像形式呈现在所述虚拟三维人体模型上并通过所述显示模块12提供给使用者。

本发明一些实施方式中，使用者通过所述透明度调节单元123对所述骨骼、所述肌肉或所述皮肤中的任意一种或多种进行所述透明度设置以生成所述透明度信息并反馈给所述处理模块13。

图7为本发明一些实施例中所述透明度调节单元的示意图。参照图4，图5b和图7，使用者在所述虚拟场景41中观察到透明度设置框71，所述透明度设置框71以文字显示的方式向使用者显示可以进行所述透明度设置的所述人体数据为骨骼，肌肉和皮肤，每种所述人体数据均对应有透明度调节滑块72；使用者的左手持所述VR手柄31并操作所述缩放控制部311或所述移动控制部312使所述虚拟手431移动到所述透明度调节滑块72的位置，按住所述点刺控制部313以使所述虚拟手431拖动所述透明度调节块72移动，从而对所述骨骼，所述肌肉和所述皮肤进行所述透明度设置。

图8为本发明一些实施方式中所述显示模块向使用者显示以图像形式呈现的所述针法数据的示意图。参照图4和图8，使用者在所述虚拟场景41中观察到虚拟透视三维人体模型81，所述虚拟透视三维人体模型81以图像显示的方式向使用者显示了期门穴的针法数据82，所述针法数据82的图像形式为细长圆柱，所述细长圆柱的长度反映了所述期门穴的已知进针深度，所述细长圆柱与所述期门穴所在位置的皮肤平面的角度反映了所述期门穴的已知进针角度，使用者还可以直观的观察到所述期门穴附近的器官肺部83并认识到在现实的针灸过程中若银针刺入所述期门穴的深度过深，银针很容易碰触到人体的肺部，从而损伤肺部甚至引起气胸。

实施例2：

本实施例与实施例1的区别在于，本实施例的虚拟现实互动系统还具有语音提示模块。

图9为本实施例的所述虚拟现实互动系统的框图。参照图9，所述虚拟现实互动系统包括操作模块11、显示模块12、处理模块13和语音提示模块91，所述处理模块13用于与所述显示模块12进行数据传输并通过所述语音提示模块91向使用者提供所述进针角度指导、所述进针深度指导或所述进针效果指导中的任意一种或多种，所述显示模块12用于向使用者显示所述虚拟三维人体模型和所述虚拟场景，所述操作模块11用于供使用者对所述虚拟三维人体模型和所述虚拟场景进行虚拟操作。

本实施例的所述虚拟现实互动系统的互动方法与实施例1的所述互动方法的区别在于：所述步骤S3中，所述处理模块13通过所述语音提示模块91向使用者提供所述进针角度指导，所述进针深度指导或所述进针效果指导中的任意一种或多种。

本发明一些具体的实施例中，所述语音提示模块91为蓝牙耳机。

尽管以上实施例描述了，但本发明不限于以上实施例，而是可以在不背离本发明的范围的情况下以各种形式进行修改和改进。

Claims (23)

1.一种虚拟现实互动系统，包括处理模块、操作模块和显示模块，所述处理模块存储有人体数据、穴位关联数据、虚拟场景和虚拟三维人体模型，所述人体数据包括穴位、经络、皮肤、骨骼、肌肉、血管、脏器和神经网络，所述虚拟人体三维模型是基于所述人体数据和所述穴位关联数据建立的，所述处理模块用于与所述显示模块进行数据传输，所述显示模块用于显示所述虚拟三维人体模型和所述虚拟场景，所述操作模块用于对所述虚拟三维人体模型和所述虚拟场景进行虚拟操作，其特征在于，所述穴位关联数据包括针法数据和针法与穴位关系数据，所述虚拟操作包括虚拟进针操作，所述处理模块能够根据所述虚拟进针操作对所述穴位数据和所述穴位关联数据进行索引和比对，并根据所述索引和所述比对的结果提供针法操作指导以及将所述针法数据以图像形式呈现在所述虚拟三维人体模型上。

2.如权利要求1所述的虚拟现实互动系统，其特征在于，所述针法数据包括已知进针角度数据和已知进针深度数据。

3.如权利要求1所述的虚拟现实互动系统，其特征在于，所述显示模块包括信息输入单元和模式选择单元，所述信息输入模块用于上传查询信息并将所述查询信息反馈给所述处理模块，所述模式选择单元用于上传互动模式并将所述互动模式反馈给所述处理模块，所述处理模块根据所述查询信息和所述互动模式对所述人体数据和所述穴位关联数据库进行索引并调用所述虚拟三维人体模型以生成适用于所述互动模式的虚拟互动三维人体模型。

4.如权利要求3所述的虚拟现实互动系统，其特征在于，所述查询信息包括穴位名称和疾病名称，所述穴位关联数据包括疾病数据和疾病与穴位关系数据。

5.如权利要求3所述的虚拟现实互动系统，其特征在于，所述互动模式为练习模式，所述虚拟互动三维人体模型为具有穴位点标记的所述虚拟三维人体模型。

6.如权利要求3所述的虚拟现实互动系统，其特征在于，所述互动模式为考试模式，所述虚拟互动三维人体模型为不具有穴位点标记的所述虚拟三维人体模型。

7.如权利要求1所述的虚拟现实互动系统，其特征在于，所述操作模块内置有姿态识别单元和感应单元，所述操作模块通过所述显示模块向使用者显示持有虚拟银针的虚拟持针手，所述姿态识别单元用于捕捉使用者手部的移动动作并通过所述虚拟持针手呈现在所述虚拟场景中以供使用者对所述三维人体模型进行所述虚拟进针操作，所述感应单元用于捕捉所述虚拟银针在所述虚拟三维人体模型上的位置并反馈给所述处理模块，所述处理模块用于对所述人体数据、所述穴位关联数据和所述虚拟三维人体模型进行索引和比对并通过所述显示模块向使用者提供所述针法操作指导。

8.如权利要求7所述的虚拟现实互动系统，其特征在于，所述针法操作指导包括进针角度指导、进针深度指导或进针效果指导中的任意一种或多种。

9.如权利要求8所述的虚拟现实互动系统，其特征在于，所述进针效果指导为所述虚拟进针操作能够影响的骨骼、血管、脏器、肌肉或神经网络中的任意一种或多种。

10.如权利要求7所述的虚拟现实互动系统，其特征在于，所述虚拟现实互动系统包括语音提示模块，所述处理模块用于通过所述语音提示模块输出所述针法操作指导。

11.如权利要求7所述的虚拟现实互动系统，其特征在于，所述操作模块内置有力度反馈单元，所述力度反馈单元用于在所述虚拟银针进入所述虚拟三维人体模型的过程中输出阻力反馈，所述阻力反馈能够模拟真实银针进入真实人体的过程中感受到的阻力。

12.如权利要求1所述的虚拟现实互动系统，其特征在于，所述显示模块包括透明度调节单元，所述透明度调节单元用于对所述人体数据进行透明度设置以生成透明度信息并反馈给所述处理模块。

13.如权利要求1或12所述的虚拟现实互动系统，其特征在于，所述处理模块包括透明度获取单元和更新生成单元，所述透明度获取单元用于根据透明度信息设定所述人体数据的透明度级别和渲染程度，所述更新生成单元用于根据所述透明度级别和所述渲染级别对所述虚拟三维人体模型进行更新显示，以使所述针法数据以图像形式呈现在所述虚拟三维人体模型上。

14.如权利要求2或12所述的虚拟现实互动系统，其特征在于，所述透明度调节单元用于对所述骨骼、所述肌肉或所述皮肤中的任意一种或多种进行所述透明度设置。

15.一种用于如权利要求1-14中任意一项所述的虚拟现实互动系统的互动方法，包括：

步骤S1：提供处理模块、操作模块和显示模块，所述处理模块存储有人体数据、穴位关联数据、虚拟场景和虚拟三维人体模型，所述人体数据包括穴位、经络、皮肤、骨骼、肌肉、血管、脏器和神经网络，所述虚拟人体三维模型是基于所述人体数据和所述穴位关联数据建立的，使用者将所述显示模块佩戴在头部并手持所述操作模块；

步骤S2：所述处理模块通过所述显示模块输出所述虚拟三维人体模型和所述虚拟场景；

步骤S3：通过所述操作模块对所述虚拟三维人体模型和所述虚拟场景进行虚拟操作并与所述处理模块进行数据传输；

其中，所述步骤S3中，所述穴位关联数据包括针法数据和针法与穴位关系数据，所述虚拟操作包括虚拟进针操作，所述处理模块根据所述虚拟进针操作对所述穴位数据和所述穴位关联数据进行索引和比对，并根据所述索引和所述比对的结果提供针法操作指导以及将所述针法数据以图像形式呈现在所述虚拟三维人体模型上。

16.如权利要求15所述的互动方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述显示模块包括信息输入单元和模式选择单元，所述穴位关联数据包括疾病数据和疾病与穴位关系数据，所述信息输入单元上传查询信息并反馈给所述处理模块，所述模式选择单元上传互动模式并反馈给所述处理模块，所述处理模块根据所述查询信息和所述互动模式对所述人体数据和所述穴位关联数据进行索引并调用所述虚拟三维人体模型以生成适用于所述互动模式的虚拟互动三维人体模型，所述查询信息包括穴位名称和疾病名称。

17.如权利要求16所述的互动方法，其特征在于，所述互动模式为练习模式，所述虚拟互动三维人体模型为具有穴位点标记的所述虚拟三维人体模型。

18.如权利要求16所述的互动方法，其特征在于，所述互动模式为考试模式，所述虚拟互动三维人体模型为不具有穴位点标记的所述虚拟三维人体模型。

19.如权利要求15所述的互动方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述操作模块内置有姿态识别单元和感应单元，所述操作模块通过所述显示模块向使用者显示持有虚拟银针的虚拟持针手，所述姿态识别单元捕捉使用者手部的移动动作并通过所述虚拟持针手呈现在所述虚拟场景中以供使用者对所述三维人体模型进行所述虚拟进针操作，所述感应单元捕捉所述虚拟银针在所述虚拟三维人体模型上的位置并反馈给所述处理模块，所述处理模块通过所述显示模块向使用者提供所述针法操作指导，所述针法操作指导包括进针角度指导、进针深度指导或进针效果指导中的任意一种或多种。

20.如权利要求1或19所述的互动方法，其特征在于，所述步骤S1中还提供了语音提示模块，所述步骤S3中，所述处理模块通过所述语音提示模块输出所述进针角度指导，所述进针深度指导或所述进针效果指导中的任意一种或多种。

21.如权利要求19所述的互动方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述操作模块内置有力度反馈单元，所述力度反馈单元在所述虚拟银针进入所述虚拟三维人体模型的过程中输出阻力反馈以模拟真实银针进入真实人体的过程中感受到的阻力。

22.如权利要求15所述的互动方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述显示模块包括透明度调节单元，所述处理模块包括透明度获取单元和更新生成单元，使用者通过所述透明度调节单元对所述人体数据进行透明度设置以生成透明度信息并反馈给所述处理模块，所述透明度获取单元根据透明度信息设定所述人体数据的透明度级别和渲染程度，所述更新生成单元根据所述透明度级别和所述渲染级别对所述虚拟三维人体模型进行更新显示，以使所述针法数据以图像形式呈现在所述虚拟三维人体模型上。

23.如权利要求15或22所述的互动方法，其特征在于，使用者通过所述透明度调节单元对所述骨骼、所述肌肉或所述皮肤中的任意一种或多种进行所述透明度设置以生成所述透明度信息并反馈给所述处理模块。