一种基于虚拟现实的外科手术控制方法与流程

文档序号：17188869发布日期：2019-03-22 21:46阅读：249来源：国知局

本发明属于手术培训用具技术领域，尤其涉及一种基于虚拟现实的外科手术控制方法。

背景技术：

目前，外科手术简称手术，俗称开刀，凡指透过外科设备或外科仪器，经外科医师或其他专业人员的操作下，进入人体或其他生物组织，以外力方式排除病变、改变构造或植入外来物的处理过程。外科手术实习生一般采用人体模型进行训练，人体模型每个部位只能进行一种手术，且仅能手术一次，浪费很大财力资源，练习效果差；进行手术操作时，需要人工评测打分，无法全部指出实习生错误点，导致考生无法很好的进行纠错。

综上所述，现有技术存在的问题是：

(1)外科手术实习生一般采用人体模型进行训练，人体模型每个部位只能进行一种手术，且仅能手术一次，浪费很大财力资源，练习效果差；进行手术操作时，需要人工评测打分，无法全部指出实习生错误点，导致考生无法很好的进行纠错。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于虚拟现实的外科手术控制方法。

本发明是这样实现的，一种基于虚拟现实的外科手术控制方法，所述基于虚拟现实的外科手术控制方法包括：

(1)筛选身份证照片轮廓，通过身份证识别器识别身份证，通过手术选择按钮选择相应的手术，由手术工具选择面板选择相应的手术工具，通过中央处理器进行控制协调，由画面控制摇杆控制显示屏的画面，调整显示器画面的像素值，画面放大缩小按钮进行画面大小控制；

所述筛选身份证照片轮廓的方法从左下角开始按顺时针顺序依次标记二维码的3个方形角点的中心点坐标为{c1(x，y)，c2(x，y)，c3(x，y)}，3个闭合的正方形角点有很明显的识别特征，提取2个特征来定位角点位置，特征如下：

1)c1(x，y)和c2(x，y)的距离等于c2(x，y)和c3(x，y)的距离表示：

2)3个正方形角点的边长相等，设置边长为(20+3)pixs.利用opencv的寻找轮廓函数cvfindcontours()找到图形中的全部封闭轮廓；根据2个特征筛选出符合条件的所有轮廓；

所述调整显示器画面的像素值的方法为：

图像中的某点p(x，y)，在极坐标系中可表示为：

绕坐标原点(0，0)旋转θ后坐标变成(x′，y′)，在(x′，y′)极坐标系下的转换公式为：

x′＝γcos(α-θ)＝γcosαsinθ+γsinαcosθ＝xcosθ+γsinθ

y′＝γsin(α-θ)＝γsinαcosθ-γcosαsinθ＝-xsinθ+γcos％θ

计算每个点旋转θ后的坐标位置，再利用线性插值算法得到旋转后的像素值；

(2)通过手术工具摇杆控制手术工具，按下手术工具操作按钮进行使用手术工具，重复相应的操作完成外科手术；操作完成后，由plc判断器通过plc多径传输模型对实习生的操作步骤进行判断；

所述plc多径传输模型到达接收端会衰减、延迟和相移，反复的总次数为m，可通过信道频率响应来表征plc多径模型：

式中，r与t分别代表反射与传输系数；n与k为相应反射与传输系数次数；a(f，di)为频率与距离关联的路径损耗；exp(-j2πfτi)反映第i次分量由于时间延迟的相位；

所述plc多径传输模型的信道脉冲响应：

反射因子

(3)基于笛卡尔坐标系的图形打印，将成绩单由成绩打印器打印出。

进一步，所述基于笛卡尔坐标系的图形打印方法包括：

(1)建立笛卡尔直角坐标系，以梯形底边“＊”号所在直线为x轴，以图形对称轴左边最近的第一列“＊”号所在直线为y轴，建立笛卡尔直角坐标系；建立坐标系之后，将图形中的每个“＊”号都看成是一个点，并拥有一个确定的坐标；

(2)在坐标系中沿图形边缘画出4条直线，将图形限定在直线所围成的区域中，4条直线的方程依次为：－x+y－4＝0，x+y－5＝0，y＝3，y＝0；

(3)根据定理：若a＜0，b＞0，则二元一次不等式ax+by+c＜0表示直线ax+by+c＝0右下方的平面区域；若a＞0，b＞0，则二元一次不等式ax+by+c＜0表示直线ax+by+c＝0左下方的平面区域，列出表示直线所围成梯形区域的不等式组；

(4)以梯形区域所有点之中横坐标的绝对值的最大之和为长，以纵坐标的绝对值的最大之和为宽，在坐标系中建立一个矩形区域，该矩形为能够正好容纳阴影区域的最小矩形在坐标系中矩形区域内，从点(－4，3)到点(5，0)，以1为单位长度，从上至下，从左至右，逐行逐列地依次检测每个坐标点是否满足不等式组，即是否落在阴影区域中；是就打印“＊”号，否则打印空格。在程序的具体实现中，定义变量y表示当前检测点的纵坐标控制外层循环，定义变量x表示当前检测点的横坐标控制内层循环。

本发明的另一目的在于提供一种所述基于虚拟现实的外科手术控制方法的基于虚拟现实的外科手术控制系统，所述基于虚拟现实的外科手术控制系统设置有：

主机；

所述主机上端螺钉固定有显示屏，所述主机上端活动安装有画面控制摇杆、手术工具摇杆，画面控制摇杆右端键接有画面放大缩小按钮，手术工具摇杆右端键接有手术工具选择面板，主机前端键接有手术选择按钮，手术选择按钮右端螺钉固定有身份证识别器，主机右侧螺钉固定有wifi连接器、成绩打印器；

主机内部螺钉固定有中央处理器、plc判断器。

进一步，所述中央处理器通过导线连接plc判断器，中央处理器通过导线连接身份证识别器。

进一步，所述主机前端左上方键接有开关按钮。

进一步，所述手术工具摇杆上端键接有手术工具操作按钮。

本发明的另一目的在于提供一种应用所述基于虚拟现实的外科手术控制方法的外科手术控制系统。

本发明的优点及积极效果为：本发明模拟性能好，具有很强真实性，操作感强，通过摇杆移动画面，且可进行放大缩小，另一摇杆可操作手术工具，进行相关手术操作；手术种类多，且可通过wifi连接器时时更新，可用手术工具齐全，具有很强的练习功能；可识别身份证，操作完成后通过plc判断器进行判断，直接打印出成绩单，方便实习生进行纠错。本发明功能齐全，操作性能良好，通过摇杆全方位操控，可选择多种手术类型与手术工具类型，识别实习生身份证后，可通过plc判断器判断正误，直接打印成绩单。

本发明的身份证识别率为97.5％，识别时间为300ms，具有计算简单、实时性强的优点，具备很高的应用价值。在打印时分析直观，代码量相对较少，具有通用性。

附图说明

图1是本发明实施例提供的基于虚拟现实的外科手术控制系统结构示意图；

图2是本发明实施例提供的基于虚拟现实的外科手术控制系统内部示意图；

图中：1、显示屏；2、主机；3、画面控制摇杆；4、画面放大缩小按钮；5、开关按钮；6、手术选择按钮；7、手术工具摇杆；8、手术工具操作按钮；9、身份证识别器；10、手术工具选择面板；11、wifi连接器；12、成绩打印器；13、中央处理器；14、plc判断器。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。

下面结合附图对本发明的结构作详细的描述。

如图1和图2所示，本发明实施例提供的基于虚拟现实的外科手术控制系统包括：显示屏1、主机2、画面控制摇杆3、画面放大缩小按钮4、开关按钮5、手术选择按钮6、手术工具摇杆7、手术工具操作按钮8、身份证识别器9、手术工具选择面板10、wifi连接器11、成绩打印器12、中央处理器13、plc判断器14。

所述主机2上端螺钉固定有显示屏1，所述主机2上端活动安装有画面控制摇杆3、手术工具摇杆7，画面控制摇杆3右端键接有画面放大缩小按钮4，手术工具摇杆7右端键接有手术工具选择面板10，主机2前端键接有手术选择按钮6，手术选择按钮6右端螺钉固定有身份证识别器9，主机2右侧螺钉固定有wifi连接器11、成绩打印器12；

主机2内部螺钉固定有中央处理器13、plc判断器14。

中央处理器13通过导线连接plc判断器14，中央处理器13通过导线连接身份证识别器9。主机2前端左上方键接有开关按钮5。手术工具摇杆7上端键接有手术工具操作按钮8。

本发明的工作原理：通过身份证识别器9识别身份证，通过手术选择按钮6选择相应的手术，由手术工具选择面板10选择相应的手术工具，通过中央处理器13进行控制协调，由画面控制摇杆3控制显示屏1的画面，画面放大缩小按钮4进行画面大小控制，通过手术工具摇杆7控制手术工具，按下手术工具操作按钮8进行使用手术工具，重复相应的操作完成外科手术；操作完成后，由plc判断器14对实习生的操作步骤进行判断，最后将成绩单由成绩打印器12打印出，方便考生进行后期纠错。

本发明实施例提供的基于虚拟现实的外科手术控制方法包括以下步骤：