一种虚拟三维人体模型的生成方法及生成系统与流程

本发明涉及针灸刺法的应用领域，尤其涉及一种虚拟三维人体模型的生成方法及生成系统。

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，针灸刺法是针灸学的一项基础训练，包括进针、行针、留针和出针等步骤，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。

近年来，随着计算机3d技术的发展，立体制图技术通过诸如ug、3dmax或type3等软件系统与针灸学相结合，将经络和穴位展示在虚拟的三维人体模型上，极大推动了针灸技术的应用和推广。公开号为cn102393880a的中国发明专利揭示了一种在3dmax软件中生成人体三维模型的方法，该方法生成的人体三维模型展现出了经络和穴位在骨骼、肌肉、血管、淋巴、脏器和神经之间的相对位置关系，克服了三维实体模型中经络和穴位位置仅能在皮肤表面得以显示的问题，能够作为使用者进行进针操作的参考。然而，进针的角度和深度至关重要，能够直接影响针灸刺法后续步骤的效果及人体内部的组织器官。cn102393880a中没有涉及在人体三维模型中展示进针的角度和深度的内容，对使用者的进针手法指导性不足。

因此有必要开发一种新的虚拟三维人体模型的生成方法以解决现有技术存在的上述问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种虚拟三维人体模型的生成方法，用以将针灸刺法中的标准进针角度和标准进针深度展示在所述虚拟三维人体上，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三维人体模型生成方法，包括：

步骤s1：提供数据存储单元、处理单元、透明度获取单元、模型生成单元、透明度设置单元、信息上传单元和更新显示单元，所述数据存储单元中存储有人体数据和穴位关联数据，所述人体数据包括皮肤、骨骼、肌肉、脏器、血管、神经网络、经络和穴位；

步骤s2：所述处理单元根据所述人体数据和所述穴位关联数据构建虚拟初始三维人体模型；

步骤s3：所述透明度获取单元对部分人体数据的透明度级别和渲染级别进行预设置；

步骤s4：所述模型生成单元根据预设置的所述渲染级别对所述部分人体数据进行渲染处理以生成具有层次性的虚拟三维人体模型；

步骤s5：使用者通过所述信息上传单元提供查询信息并在所述透明度设置单元中对所述部分人体数据进行透明度设置以生成透明度信息；

步骤s6：所述透明度获取单元根据所述透明度信息对所述部分人体数据的透明度级别和渲染级别进行重新设置；

步骤s7：所述模型生成单元根据重新设置的所述部分人体数据的渲染级别对所述部分人体数据进行重新渲染处理并通过所述更新显示单元向使用者提供更新显示的所述虚拟三维人体模型；

其中，所述穴位关联数据包括已知穴位进针角度数据和已知穴位进针深度数据，所述步骤s7中，所述模型生成单元能够将所述已知穴位进针角度数据和所述已知穴位进针深度数据以图像的形式显示在所述虚拟三维人体模型上并通过所述更新显示单元提供给使用者。

本发明所述虚拟三维人体模型生成方法的有益效果在于：所述虚拟三维人体模型生成方法将所述已知穴位进针角度数据和所述已知穴位进针深度数据通过所述模型生成单元以图像的形式显示在所述虚拟三维人体模型上，使用者通过对所述部分人体数据进行透明度设置，可以使所述虚拟三维人体模型进行不同层次的显示并更直观清晰地展示出穴位的进针角度和深度与包括皮肤、骨骼、肌肉、脏器、血管、神经网络、经络和穴位的所述人体数据信息之间的关系，以对使用者的进针手法提供有效的指导。

优选的，所述部分人体数据至少包括所述皮肤、所述骨骼、所述肌肉、所述脏器、所述血管和所述神经网络，所述步骤s3中，所述透明度获取单元对所述部分人体数据的透明度级别和渲染级别进行所述预设置；进一步优选的，所述部分人体数据包括所述皮肤、所述骨骼和所述肌肉。其有益效果在于：对至少包括所述皮肤、所述骨骼和所述肌肉的所述部分人体数据的透明度级别和渲染级别进行所述预设置，让使用者能够通过调节所述部分人体数据的透明度以在所述虚拟三维人体模型上观察到以图像形式显示的所述已知穴位进针角度数据、所述已知穴位进针深度数据以及两者与所述部分人体数据的对应关系。

优选的，所述穴位关联数据库包括疾病数据、疾病与穴位关系数据和针法与穴位关系数据，所述查询信息包括目标穴位的名称和疾病的名称，所述步骤s5中，所述处理单元根据所述目标穴位的名称和所述疾病的名称对所述穴位关系数据库进行索引并调用所述虚拟初始三维人体模型以将所述目标穴位的进针角度数据和进针深度数据以图像形式显示在所述虚拟初始三维人体模型上。其有益效果在于：由于即使是同一穴位，针对不同疾病所采用的针法是不同的，所述穴位关联数据库包括疾病数据、疾病与穴位关系数据和针法与穴位关系数据且使用者通过上传所述目标穴位的名称和所述疾病的名称便于确定需要以图像形式显示的目标穴位的进针角度数据和进针深度数据。

优选的，所述透明度设置单元包括皮肤透明度设置单元、骨骼透明度设置单元、肌肉透明度设置单元、脏器透明度设置单元、血管透明度设置单元或神经网络透明度设置单元中的任意三种或多种，所述步骤s5中，使用者对所述皮肤透明度设置单元、所述骨骼透明度设置单元、所述肌肉透明度设置单元、所述脏器透明度设置单元、所述血管透明度设置单元或所述神经网络透明度设置单元中的任意三种或多种进行所述透明度设置以生成所述透明度信息；进一步优选的，所述透明度设置单元包括皮肤透明度设置单元、骨骼透明度设置单元、和肌肉透明度设置单元，所述步骤s5中，使用者在所述皮肤透明度设置单元、所述骨骼透明度设置单元和所述肌肉透明度设置单元中进行所述透明度设置以生成所述透明度信息。其有益效果在于：使用者通过对所述部分人体数据的透明度进行所述透明度设置，可以使所述三维人体模型进行不同层次的显示并更直观清晰地展示出穴位的进针角度和深度与包括皮肤、骨骼、肌肉、脏器、血管、神经网络、经络和穴位的所述人体数据信息之间的关系，以对使用者的进针手法提供有效的指导。

本发明还提供了一种应用于所述虚拟三维人体模型生成方法的虚拟三维人体模型生成系统，包括数据存储单元、处理单元、透明度获取单元、模型生成单元、透明度设置单元、信息上传单元和更新显示单元；所述数据存储单元存储有人体数据和穴位关联数据，所述人体数据包括皮肤、骨骼、肌肉、脏器、血管、神经网络、经络和穴位；所述处理单元根据所述人体数据和所述穴位关联数据构建虚拟初始三维人体模型；所述透明度设置单元用于供使用者对所述数据信息进行透明度设置以生成透明度信息；所述信息上传单元供使用者提供查询信息；所述透明度获取单元对部分人体数据的透明度级别和渲染级别进行预设置以及根据所述透明度信息对所述部分人体数据的透明度级别和渲染级别进行重新设置；所述模型生成单元用于根据预设置的所述渲染级别对所述部分人体数据进行渲染处理以生成具有层次性的虚拟三维人体模型以及根据重新设置的所述部分人体数据的渲染级别对所述部分人体数据进行重新渲染处理并通过所述更新显示单元向使用者提供更新显示的所述虚拟三维人体模型；所述更新显示单元用于向使用者提供更新显示的所述虚拟三维人体模型。

本发明所述虚拟三维人体模型生成系统的有益效果在于：所述虚拟三维人体模型生成系统对所述虚拟三维人体模型进行了不同层次的透明度生成处理和渲染处理并将所述已知穴位进针角度数据和所述已知穴位进针深度数据以图像的形式显示在所述虚拟三维人体模型上，且使用者通过对不同层次的所述部分人体数据信息进行所述透明度设置，可以在所述虚拟三维人体模型上更直观清晰地看到穴位的进针角度和深度与包括皮肤、骨骼、肌肉、脏器、血管、神经网络、经络和穴位的所述人体数据信息之间的关系。

优选的，所述部分人体数据至少包括所述皮肤、所述骨骼、所述肌肉、所述脏器、所述血管和所述神经网络；进一步优选的，所述部分人体数据包括所述皮肤、所述骨骼和所述肌肉。其有益效果在于：对至少包括所述皮肤、所述骨骼和所述肌肉的所述部分人体数据的透明度级别和渲染级别进行所述预设置，让使用者能够通过调节所述部分人体数据的透明度以在所述虚拟三维人体模型上观察到以图像形式显示的所述已知穴位进针角度数据、所述已知穴位进针深度数据以及两者与所述部分人体数据的对应关系。

优选的，所述透明度设置单元包括皮肤透明度设置单元、骨骼透明度设置单元、肌肉透明度设置单元、脏器透明度设置单元、血管透明度设置单元或神经网络透明度设置单元中的任意三种或多种；进一步优选的，所述透明度设置单元包括皮肤透明度设置单元、骨骼透明度设置单元和肌肉透明度设置单元。其有益效果在于：便于使用者在所述三维人体模型进行不同层次的显示并更直观清晰地了解穴位的进针角度、进针深度、所述人体数据信息之间的关系，以对使用者的进针手法提供有效的指导。

优选的，所述穴位关联数据库包括疾病数据、疾病与穴位关系数据和针法与穴位关系数据，所述查询信息包括目标穴位的名称或疾病的名称。其有益效果在于：由于即使是同一穴位，针对不同疾病所采用的针法是不同的，所述穴位关联数据库包括疾病数据、疾病与穴位关系数据和针法与穴位关系数据且使用者通过上传所述目标穴位的名称和所述疾病的名称便于确定需要以图像形式显示的目标穴位的进针角度数据和进针深度数据。

附图说明

图1为本发明的虚拟三维人体模型生成方法的流程图；

图2为本发明的虚拟三维人体模型生成系统的框图；

图3为本发明的更新显示单元显示虚拟三维人体模型的示意图。

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。

为解决现有技术存在的问题，本发明实施例提供了一种虚拟三维人体模型生成方法。图1为所述虚拟三维人体模型生成方法的流程图，参照图1，所述虚拟三维人体模型生成方法包括：

步骤s1：提供数据存储单元、处理单元、透明度获取单元、模型生成单元、透明度设置单元、信息上传单元和更新显示单元，所述数据存储单元中存储有人体数据和穴位关联数据，所述人体数据包括皮肤、骨骼、肌肉、脏器、血管、神经网络、经络和穴位；

步骤s2：所述处理单元根据所述人体数据和所述穴位关联数据构建虚拟初始三维人体模型；

步骤s3：所述透明度获取单元对部分人体数据的透明度级别和渲染级别进行预设置；

步骤s4：所述模型生成单元根据预设置的所述渲染级别对所述部分人体数据进行渲染处理以生成具有层次性的虚拟三维人体模型；

步骤s5：使用者通过所述信息上传单元提供查询信息并在所述透明度设置单元中对所述部分人体数据进行透明度设置以生成透明度信息；

步骤s6：所述透明度获取单元根据所述透明度信息对所述部分人体数据的透明度级别和渲染级别进行重新设置；

步骤s7：所述模型生成单元根据重新设置的所述部分人体数据的渲染级别对所述部分人体数据进行重新渲染处理并通过所述更新显示单元向使用者提供更新显示的所述虚拟三维人体模型。

本发明实施例还提供了一种应用于所述虚拟三维人体模型生成方法的虚拟三维人体模型生成系统。图2为所述虚拟三维人体模型生成系统的框图，参照图2，所述虚拟三维人体模型生成系统包括数据存储单元21、处理单元22、透明度获取单元23、模型生成单元24、更新显示单元25、信息上传单元26和透明度设置单元27；所述数据存储单元21存储有人体数据和穴位关联数据，所述人体数据包括皮肤、骨骼、肌肉、脏器、血管、神经网络、经络和穴位；所述处理单元22根据所述人体数据和所述穴位关联数据构建虚拟初始三维人体模型；所述透明度设置单元23用于供使用者对所述数据信息进行透明度设置以生成透明度信息；所述信息上传单元26供使用者提供查询信息；所述透明度获取单元23对部分人体数据的透明度级别和渲染级别进行预设置以及根据所述透明度信息对所述部分人体数据的透明度级别和渲染级别进行重新设置；所述模型生成单元24用于根据预设置的所述渲染级别对所述部分人体数据进行渲染处理以生成具有层次性的虚拟三维人体模型以及根据重新设置的所述部分人体数据的渲染级别对所述部分人体数据进行重新渲染处理并通过所述更新显示单元25向使用者提供更新显示的所述虚拟三维人体模型；所述更新显示单元25用于向使用者提供更新显示的所述虚拟三维人体模型。

本发明一些实施例中，所述穴位关联数据具有已知穴位进针角度数据、已知穴位进针深度数据、疾病数据、疾病与穴位关系数据和针法与穴位关系数据。

本发明一些实施例中，所述人体数据为皮肤、骨骼、肌肉、脏器、血管、神经网络、经络和穴位，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。

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。

本发明一些实施例中，所述查询信息为目标穴位的名称和疾病的名称。

本发明一些实施方式的所述步骤s5中，所述处理单元22根据所述目标穴位的名称和所述疾病的名称对所述穴位关系数据进行索引并调用所述虚拟初始三维人体模型以将所述目标穴位的进针角度数据和进针深度数据以图像形式显示在所述虚拟初始三维人体模型上。

本发明一些实施例中，所述透明度设置单元27为皮肤透明度设置单元、骨骼透明度设置单元、肌肉透明度设置单元、脏器透明度设置单元、血管透明度设置单元或神经网络透明度设置单元中的任意三种或多种。

本发明一些实施方式的所述步骤s5中，使用者对所述皮肤透明度设置单元、所述骨骼透明度设置单元、所述肌肉透明度设置单元、所述脏器透明度设置单元、所述血管透明度设置单元或所述神经网络透明度设置单元中的任意三种或多种进行所述透明度设置以生成所述透明度信息。

本发明一些更优选的实施例中，所述透明度设置单元27为所述皮肤透明度设置单元、所述骨骼透明度设置单元和所述肌肉透明度设置单元。

本发明一些更优选的实施方式中，使用者在所述皮肤透明度设置单元、所述骨骼透明度设置单元和所述肌肉透明度设置单元中进行所述透明度设置以生成所述透明度信息。

本发明一些实施例中，所述部分人体数据包括所述皮肤、所述骨骼、所述肌肉、所述脏器、所述血管和所述神经网络。

本发明一些实施方式的所述步骤s3中，所述透明度获取单元23对所述皮肤、所述骨骼、所述肌肉、所述脏器、所述血管和所述神经网络的透明度级别和渲染级别进行所述预设置。

本发明一些更优选的实施例中，所述部分人体数据包括所述皮肤、所述骨骼和所述肌肉。

本发明一些更优选的实施方式中，所述透明度获取单元23对所述皮肤、所述骨骼和所述肌肉的透明度级别和渲染级别进行所述预设置。

本发明一些具体的实施方式中，使用者通过所述信息上传单元26向所述处理单元22上传所述目标穴位的名称是期门穴，所述疾病的名称是肝气郁结，使用者在所述皮肤透明度设置单元、所述骨骼透明度设置单元和所述肌肉透明度设置单元中分别对所述皮肤、所述骨骼和所述肌肉进行透明度设置以分别生成皮肤透明度信息、骨骼透明度信息和肌肉透明度信息；所述处理单元22根据期门穴和肝气郁结对所述穴位关系数据进行索引并调用所述虚拟初始三维人体模型以将期门穴的进针角度数据和进针深度数据以图像形式显示在所述虚拟初始三维人体模型上；所述透明度获取单元23根据所述皮肤透明度信息、所述骨骼透明度信息和所述肌肉透明度信息对所述皮肤、所述骨骼和所述肌肉的透明度级别和渲染级别进行重新设置，所述模型生成单元24根据重新设置的所述渲染级别对所述皮肤、所述骨骼和所述肌肉进行重新渲染处理并通过所述更新显示单元25向使用者提供更新显示的所述虚拟三维人体模型。

图3为本发明一些实施例的所述更新显示单元向使用者显示所述虚拟三维人体模型的示意图。参照图3，更新显示单元31中向使用者显示了虚拟三维人体模型311，由于使用者对骨骼，肌肉和皮肤进行了所述透明度设置，所述虚拟三维人体模型311以图像显示的方式向使用者显示了期门穴的进针深度数据和进针角度数据，期门穴的进针深度数据和进针角度数据以三维标记313的形式展现，所述三维标记313的形状为长圆柱，所述长圆柱的长度反映了所述期门穴的已知进针深度，所述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进针角度，使用者还可以直观的观察到以不同透明度显示的肺部312，骨骼315，皮肤314，大肠317和经络316；其中的所述肺部312位于所述三维标记313附近，便于使用者认识到在真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。

本发明一些实施方式中，使用者通过点击所述三维标记313可获取以文字形式显示的期门穴的针法为平刺0.5-0.8寸，已知进针深度数据为0.5-0.8寸，已知进针角度数据为15度。

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。