基于Kinect骨骼信息的中医正骨手法的虚拟仿真

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目的:将虚拟现实技术引入中医正骨手法复位虚拟化的过程中,利用虚拟仪器技术、Kinect体感技术实现正骨手法现实与虚拟的同步实施,将抽象的中医正骨手法较为直观、逼真的表现出来,增加手法操作的可视性;为后续虚拟中医正骨手法教学与训练系统的构建提供前期的数据基础,旨在为中医骨伤科学生和青年临床医生的临床培养和培训提供一个操作快捷、方便、效率更高的平台。方法:选用Kinect传感器与LabVIEW结合对课题进行开发,首先用Kinect传感器获取人体的骨骼信息,通过程序设计实现医生上半部躯体与患者肢体的虚拟;然后利用获取的人体骨骼信息,结合研究得出的角度计算方法获取正骨手法中屈伸、旋转这两个基础手法动作在运动过程中产生的相关角度参数数据;最后将这些参数数据用波形图表的方式进行形象的显示。结果:利用获取的Kinect骨骼信息对人体双手与肢体进行了模型的设计,研究推导出了左右手之间的角度及手腕转动角度的计算公式,通过LabVIEW程序设计获取的人体深度图像与设计的模型相互对应比较实现了基础正骨手法现实与虚拟的同步实施,并通过多次人体实施手法的实验测试,设计的程序均可以较为精准的实现对人体手部运动的虚拟仿真。结论:采用Kinect技术实现中医正骨手法的虚拟仿真是可行的。课题实现了基础手法动作的虚拟仿真,并获取了基础手法动作过程中的角度参数值,可以为后续开展虚拟中医正骨手法教学与训练系统的研究设计提供前期数据基础。后续研究中,将建立更加逼真的患肢三维虚拟模型和物理模型;建立完善的正骨手法专家数据库,探讨对手法操作力量可能的影响因素;建立操作者手法的力学评价模型及运动轨迹评价模型。
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