一種人體模型數據在虛擬實境下的展示系統與展示方法與流程
2023-05-25 23:41:36
本發明涉及醫學教學技術領域，更具體地說，涉及一種人體模型數據在虛擬實境下的展示系統與展示方法。
背景技術：
HTC Vive是由HTC與Valve聯合開發的一款VR頭顯(虛擬實境頭戴式顯示器)產品。這款頭顯名為HTC Vive，屏幕刷新率為90Hz，搭配兩個無線控制器，並具備手勢追蹤功能。
HTC Vive的VR頭顯設備從最初給遊戲帶來沉浸式體驗，延伸到可以在更多領域施展想像力和應用開發潛力。在電影和視頻製作的應用已經開始。目前已經有一些此類應用，這可以給用戶帶來真正沉浸式的體驗。未來可能當我們走進影院不再是戴著3D眼鏡觀影，而是戴著VR頭顯更加身臨其境的置身於電影場景中，甚至可以360度視角觀看。
為了滿足醫學教育，醫學知識科普以及臨床診斷等需求，目前已經有大量數位化的人體模型數據被製作出來並被應用於各個領域。對於現有的人體模型數據，目前普遍採用展示方案是基於平面顯示器的3D展示方案。基於3D渲染引擎，將人體模型數據在計算機中進行渲染後顯示在屏幕上，然後使用計算機輸入設備(如滑鼠鍵盤等)對模型數據進行控制，以實現對人體標本數據的觀察等功能。為了增加模型的真實度目前也有各種方案。比如使用3D顯示設備結合3D眼睛進行觀察從而增加觀察的立體效果，使用體感設備增加操作的真實度等方案。但大部分相關技術都存在一定的局限性，無法得到很好的推廣。
技術實現要素：
為解決上述技術問題，本發明提供一種人體模型數據在虛擬實境下的展示系統與展示方法，設計了一套全新的交互方式，使得對數字人體的模型的各種操作簡單高效，使觀察更為方便高效。
為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：
一種人體模型數據在虛擬實境下的展示系統，利用HTC Vive設備，在虛擬實境系統中設置手柄設備與手柄設備控制模塊，對人體模型進行控制；對人體模型數據採用雙面著色器，對人體模型進行雙面渲染著色。
優選的，對人體模型的控制是指對人體模型進行旋轉、平移、縮放或拆分操作。
優選的，所述手柄設備控制模塊包括手柄設備旋轉模塊，所述手柄設備以預設一點為中心在平面內旋轉時可實現人體模型在垂直於此平面的空間旋轉。
優選的，所述手柄設備旋轉的角度與人體模型旋轉的角度比例通過手柄旋轉圓弧的半徑調節。
優選的，所述手柄設備控制模塊包括手柄設備平移模塊，手柄設備在水平面內相對於原位置左右移動可實現人體模型的左右移動。
優選的，手柄設備移動距離與人體模型移動距離比例關係是可調的。
優選的，所述手柄設備控制模塊包括手柄設備縮放模塊，手柄設備在水平面內相對於向前時縮小人體模型的大小，手柄設備在水平面內相對於向後時放大人體模型的大小。
優選的，所述人體模型放大或縮小程度與手柄移動距離的比例關係是可調的。
優選的，所述手柄設備控制模塊包括手柄設備拆分模塊，通過手柄設備對人體模型各個部位進行拆分。
一種人體模型數據在虛擬實境下的展示方法，應用於如上任一項所述的人體模型數據在虛擬實境下的展示系統，所述展示方法步驟如下：
(1)將人體模型數據進行導入所述展示系統，並儲存；
(2)將步驟(1)中導入的人體模型採用雙面著色器，進行雙面渲染；
(3)將步驟(2)中人體模型通過手柄設備進行旋轉、平移、縮放或拆分；
(4)實現對人體模型進行細緻觀察，觀察完畢後，人體模型自動恢復至初始狀態。
通過上述描述可知，本發明提供的一種人體模型數據在虛擬實境下的展示系統，利用了HTC Vive設備，設置有手柄設備與手柄設備控制模塊；通過手柄設備的旋轉、平移以及前後移動通過手柄設備控制模塊的處理，對人體模型進行旋轉、平移以及縮放的操作，還可以對人體模型各個器官進行拆分，對人體模型的交互操作更為自由；此外，人體模型數據採用了雙面著色器對人體模型進行雙面渲染著色，使人體模型更為形象直觀，有利於觀察者直觀清楚的理解人體模型的構造。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。
附圖1為本發明實施例提供的一種人體模型數據在虛擬實境下的展示系統的操作流程圖。
具體實施方式
下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
正如背景技術中所述，各種增加人體模型的真實度，以及增加操作的真實度大部分相關技術都存在一定的局限性，無法得到很好的推廣。因此，如何提供一種真實度強，可操作性強的立體模型展示系統，是醫學教學技術領域中一個亟待解決的問題。
為了解決該問題，本申請實施例提供了一種人體模型數據在虛擬實境下的展示系統，可以解決現有階段觀察模型時操作複雜，不夠直觀，自由度低，角度不夠全面的問題。
本發明實施例提供的一種人體模型數據在虛擬實境下的展示系統，可以利用HTC Vive設備，在虛擬實境系統中可以設置手柄設備與手柄設備控制模塊，對人體模型進行控制；對人體模型數據可以採用雙面著色器，對人體模型進行雙面渲染著色。
具體來說，如附圖1所示，本申請實施例提供的一種人體模型數據在虛擬實境下的展示系統，是基於HTC Vive設備之上所開發的一種新型醫學教育展示系統，在虛擬實境系統中設置了手柄設備與手柄設備控制模塊，通過對手柄進行一些簡單的動作操作，經過手柄設備控制模塊的處理，可對人體模型進行控制，實現人與人體模型之間的交互；對人體模型數據採用雙面著色器，對人體模型進行雙面渲染著色，相交於單面著色而言，雙面著色能使人體模型立體感更強。
該人體模型數據在虛擬實境下的展示系統中，對人體模型的控制是指可對人體模型進行旋轉、平移、縮放或拆分操作，具體可通過手柄設備的操作對人體模型進行旋轉、平移、縮放或拆分操作，對人體模型可進行360度的任意旋轉，即可觀察到人體模型的所有部位對人體模型的平移操作可將不同的模型放在同一界面進行對比，對人體模型的縮放能跟清楚細緻觀察人體模型的細小部位，對人體模型的拆分，可以便於單獨觀察每個器官。
該人體模型數據在虛擬實境下的展示系統中，所述手柄設備控制模塊包括手柄設備旋轉模塊，手柄設備以可以根據實際需要設定的預設一點為中心在平面內旋轉，手柄設備旋轉模塊接收到手柄設備的運動信號並進行處理，進一步控制人體模型，使其在垂直於手柄設備旋轉平面的空間內旋轉，從而完成操作者對人體模型旋轉交互，可以使操作者對人體模型表面進行360度觀察。
此外，所述手柄設備旋轉的角度與人體模型旋轉的角度比例可通過手柄旋轉圓弧的半徑調節，需要說明的是旋轉角度是相對於旋轉中心點的圓心角，手柄設備旋轉的角度與人體模型旋轉的角度比例隨著手柄旋轉圓弧的半徑增大而增大；例如手柄設備旋轉的角度為15度時，人體模型旋轉的角度為5度，通過大角度來調節小角度，這樣可以提高人造模型的旋轉精度，使人體模型極小的旋轉可具有可操作性；手柄設備旋轉的角度與人體模型旋轉的角度比例隨著手柄旋轉圓弧的半徑其減小而減小，減小旋轉角度比例，可以使人體模型迅速做大角度旋轉，從而快速旋轉至我們需要觀察的面。
該人體模型數據在虛擬實境下的展示系統中，所述手柄設備控制模塊包括手柄設備平移模塊，手柄設備在水平面內相對於原位置左右移動，手柄設備平移模塊接收到，手柄設備平移模塊接收到手柄設備運動信息，對人體模型進行左右移動的控制；人體模型移動距離與人體模型移動距離比例關係是可調的，具體可通過手柄設備的參數調節，當移動距離比例大時，可使人體模型平移距離更為精確，當移動距離比例小時，可對人體模型做快速的移動。
該人體模型數據在虛擬實境下的展示系統中，所述手柄設備控制模塊包括手柄設備縮放模塊，手柄設備在水平面內相對於向前移動時，手柄設備縮放模塊接收到手柄設備運動信息，控制人體模型的縮小，手柄設備在水平面內相對於向後時，手柄設備縮放模塊接收到手柄設備運動信息，控制人體模型的放大，需要說明的是此處所說的向前向後是相對於操作者的視線而言的；此外，所述人體模型放大或縮小程度與手柄移動距離的比例關係是可調的，且通過手柄設備參數來設定，移動距離比例同樣可控制人體模型的縮放精確度。
該人體模型數據在虛擬實境下的展示系統中，所述手柄設備控制模塊包括手柄設備拆分模塊，操作者對手柄設備做出拆分指令，手柄設備拆分模塊接收到信息後，對人體模型各個部位進行拆分，便於操作者對人體模型各個器官進行全面直觀的觀察。
該人體模型數據在虛擬實境下的展示方法，可以包括以下步驟：
(1)將人體模型數據進行導入所述展示系統，並儲存；
(2)將步驟(1)中導入的人體模型採用雙面著色器，進行雙面渲染；
(3)將步驟(2)中人體模型通過手柄設備進行旋轉、平移、縮放或拆分；
(4)實現對人體模型進行細緻觀察，觀察完畢後，人體模型自動恢復至初始狀態。
具體來說，先將人體模型數據導入上述任一項所述的展示系統，系統界面自動顯示三維立體的人體模型，將人體模型存入系統內，再次打開展示系統則無需重新導入該人體模型；將導入模型採用雙面著色器，進行雙面渲染，區別於以往的單面著色，使得人體模型3D效果更為形象逼真；進一步，通過手柄設備對人體模型進行旋轉、平移、縮放或拆分，手柄設備控制模塊接受到信號後，使人體模型實現旋轉、平移、縮放或拆分，進而使操作者可以儘可能全面觀察人體模型的各個部位；觀察完畢後，人體模型自動恢復至初始狀態，方便下次打開該人體模型時，重新對其操作。
對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。