一种基于增强现实技术的针灸训练系统

本发明涉及针灸训练，特别涉及一种基于增强现实技术的针灸训练系统。

背景技术：

1、增强现实(augmented real ity，简称ar)，是一种实时地计算摄影机影像的位置及角度并加上相应图像的技术，这种技术的目标是在屏幕上把虚拟世界套在现实世界并进行互动。

2、现有针灸训练一般是采用学习者在构造的假人构架上进行多次重复训练，但是该训练只是积累了学习者的扎针经验，但是在扎针过程中涉及到的扎针偏差、扎针是否合理等情况是不得而知的，较为盲目，进而导致针灸学习效率低下。

3、因此，本发明提出一种基于增强现实技术的针灸训练系统。

技术实现思路

1、本发明提供一种基于增强现实技术的针灸训练系统，用以通过对针灸操作进行映射放大处理便于提高后续对动作捕捉过程中动作的清晰性进而保证捕捉的有效性，且通过获取一个周期动作集与标准阵列进行比较，有效确定存在的动作不规范情况便于针对性获取引导流程，且最后进行虚拟引导实现针对应训练，保证针灸学习效率的有效提高。

2、本发明提供一种基于增强现实技术的针灸训练系统，包括：

3、放大处理模块，用于根据增强现实技术与操作体的虚拟现实映射关系，将针灸操作映射到虚拟现实场景中并进行映射放大处理；

4、连续捕捉模块，用于对映射放大处理后的画面帧进行动作的连续捕捉，得到周期动作集；

5、分析模块，用于对所述周期动作集中的每个画面帧的动作分析以及对所述周期动作集中的相邻画面帧进行姿态分析；

6、轨迹获取模块，用于获取增强现实技术中现实相机基于对应周期动作集所对应捕捉时间段下的相机移动轨迹；

7、引导训练模块，用于根据多个捕捉时间段下的动作分析结果、姿态分析结果以及相机移动轨迹，确定针灸训练阵列，并与标准训练阵列的比较结果获取得到引导流程，且结合增强现实技术进行虚拟引导训练。

8、优选的，所述放大处理模块，包括：

9、清晰度确定单元：根据所述增强现实技术与操作体的虚拟现实映射关系，确定所述操作体上每个体位点的设定清晰度，同时，监测基于增强现实技术获取得到所述操作体上每个体位点的实际清晰度；

10、偏离因子确定单元，用于根据体位点一致原则建立所述设定清晰度以及实际清晰度的点映射关系，并按照所述操作体的体位划分结构得到每个体位结构的清晰偏离因子；

11、偏离段确定单元，用于将所有清晰偏离因子输入到因子分析模型中输出得到平稳因子，且结合所有清晰偏离因子绘制的因子曲线，确定静态偏离段以及动态偏离段；

12、偏离系数确定单元，用于根据所述动态偏离段对所述静态偏离段进行计算，确定每个静态偏离段的实际偏离系数；

13、均匀度计算单元，用于将所述静态偏离段与虚拟现实场景进行位置匹配，锁定相应匹配位置的虚拟呈现画面的画面边缘线，并对所述画面边缘线进行边缘膨胀获取得到每个边缘点的点轮廓，且结合每个边缘点的上、下、左、右四个邻近点，计算得到边缘均匀度；

14、清晰修正单元，用于根据所述边缘均匀度确定扩选内边界，并按照相应的实际偏离系数对所确定的扩选内边界的内部清晰度进行清晰修正，并对清晰修正后的最终呈现结果中的画面边缘线进行过渡修正；

15、最终场景获取单元，用于根据清晰修正结果以及过渡修正结果获取得到最终现实场景；

16、区域确定单元，用于确定针灸操作所对应的刺入点，根据虚拟现实映射关系在所述最终现实场景中锁定刺入坐标，以所述刺入坐标为中心点以及针灸长度为半径，确定待放大区域；

17、当所述待放大区域完全独立使用时，按照设定倍数对所述待放大区域进行区域放大显示；

18、否则，根据所述待放大区域的重叠使用面积以及每个重叠使用点的重叠次数，对所述待放大区域进行区域重筛选，同时，对设定倍数进行调整；

19、放大显示单元，用于按照调整倍数对重筛选区域进行放大显示。

20、优选的，均匀度计算单元，包括：

21、有效值计算子单元，用于计算对应画面边缘线上第i个边缘点的边缘有效值；

22、

23、均匀度计算子单元，用于根据边缘有效值计算对应画面边缘线的边缘均匀度；

24、

25、其中，jy表示对应画面边缘线的边缘均匀度；byi表示对应画面边缘线上第i个边缘点的边缘有效值；(rj1)ave表示对应第i个边缘点下四个邻近点分别与第i个边缘点的直线距离rj1和的平均值；(lj1)ave表示对应第i个边缘点下四个邻近点的轮廓长度和的平均值；li表示对应第i个边缘点的点轮廓的轮廓长度；σ12表示所有rj1的方差；σ22表示所有lj1且结合li的方差；ci表示从对应第i个边缘点的点轮廓筛选最大半径所对应的圆周长；σ3(≠i)2表示除第i个边缘点的byi外的剩余边缘有效值的方差；(by≠i)ave表示除第i个边缘点的byi外的剩余边缘有效值的平均值；σ42表示所有σ3(≠i)2的方差；n1表示对应画面边缘线上所存在的边缘点的个数。

26、优选的，所述连续捕捉模块，包括：

27、时刻确定单元，用于确定基于操作体的刺入时刻，且根据刺入点的设定针灸周期进行动作的连续捕捉；

28、帧统计单元，用于将刺入时刻以及设定针灸周期下每个时刻所捕捉的画面帧作为周期动作集。

29、优选的，所述分析模块，包括：

30、解码子单元，用于对每个画面帧进行帧解码得到对应的第一编码；

31、动作分子子单元，用于将第一编码以及对应画面帧基于周期动作集的出现时刻，输入到编码解析模型中获取得到相应画面帧的动作分析结果；

32、姿态变动统计单元，用于对相邻时刻下的动作分析结果进行姿态变动记录，得到姿态分析结果。

33、优选的，所述轨迹获取模块，包括：

34、接触时刻确定单元，用于确定捕捉到针灸接触操作体的时刻；

35、捕捉单元，用于按照对应刺入点的设定针灸周期对现实相机的位置进行实时捕捉，直到设定针灸周期结束，得到相机移动轨迹；

36、其中，对应捕捉时间段与设定针灸周期一致。

37、优选的，所述引导训练模块，包括：

38、结果调整单元，用于按照同个捕捉时间段下的相机移动轨迹分别对相应时段下的动作分析结果以及姿态分析结果进行调整，并按照调整结果得到对应时间段下的针灸训练阵列；

39、标准获取单元，用于根据刺入点，从点-标准映射表中捕捉得到相应的标准训练阵列；

40、多分析曲线单元，用于将所述针灸训练阵列与标准训练阵列进行比较，确定每个阵列元素之间的信号差异数组，来根据所述信号差异数组分别构建每个差异指标下的差异曲线，并将每个差异曲线分别进行同坐标系的绘制，得到多分析曲线；

41、差异系数计算单元，用于锁定每条差异曲线的谷点和峰点得到多分析曲线的锁定离散图，并分别计算每条差异曲线的标准化差异系数；

42、同时，对每个信号差异数组进行左组合分析以及右组合分析，得到对应信号差异数组的趋势变动系数；

43、数量确定单元，用于根据所有标准化差异系数从差异数据库中筛选得到参考差异训练数据，并基于每个信号差异数组以及每个信号差异数组下的趋势变动系数以及差异时刻依次与所述参考差异训练数据进行比较，获取得到对应差异时刻下的引导步骤；

44、引导训练单元，用于对所有引导步骤进行同步骤的时刻连续融合得到引导流程，完成同针灸刺入点的虚拟引导训练。

45、优选的，差异系数计算单元，包括：

46、增加点判断子单元，用于对同条差异曲线上的峰点进行第一顺序连接得到第一曲线以及对同条差异曲线上的谷点进行第二顺序连接得到第二曲线；

47、同时，获取对应差异曲线的拟合曲线；

48、锁定第一曲线、第二曲线以及拟合曲线的相交点；

49、若相交点的数量为0，此时，判定对应条差异曲线不需要设置增加点；

50、若相交点的数量不为0，此时，判定对应条差异曲线需要设置增加点；

51、离散点确定子单元，用于按照层级顺序对离散图进行点连接得到若干层级曲线，并分别计算每个层级曲线的点有效系数，并根据系数-插入映射表确定对应层级曲线的插入离散点数量；

52、量确定子单元，用于将所述插入离散点数量与对应层级曲线中涉及到的离散点所对应的差异曲线的差异类型进行对比，且结合每条差异曲线的增加点是否设置结果，分别向对应层级曲线中在每个离散点设置插入量；

53、系数获取子单元，用于根据所有插入量的设置结果按照插入的竖坐标顺序对每条差异曲线进行更新，并按照更新结果计算相应差异曲线的标准化差异系数。

54、与现有技术相比，本技术的有益效果如下：

55、通过对针灸操作进行映射放大处理便于提高后续对动作捕捉过程中动作的清晰性进而保证捕捉的有效性，且通过获取一个周期动作集与标准阵列进行比较，有效确定存在的动作不规范情况便于针对性获取引导流程，且最后进行虚拟引导实现针对应训练，保证针灸学习效率的有效提高。

56、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

57、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。