一种基于虚拟人体模型的点穴、画经络方法及系统

摘要

本发明公开了一种基于虚拟人体的点穴、画经络方法及系统，包括数据预处理：通过Unity的三维空间，构建虚拟人体模型；选择场景，选择点穴场景和画经络场景；模型生成，根据选择后的场景，通过Unity对虚拟人体模型进行模型渲染和生成。本发明运用数据库、树模型结构、视频合成等技术，设计了基于虚拟人体的点穴、画经络的系统，使用者能够在短时间内掌握中医腧穴和经络学理论。提高中医学理论的数字化建设水平，加快中医学理论数字化建设进程。

说明书

技术领域

本发明涉及虚拟模型领域，尤其涉及一种基于虚拟人体的点穴、画经络方法及系统。

背景技术

中医药学是中华民族的伟大创造，是中国古代科学的瑰宝，也是打开中华文明宝库的钥匙，为中华民族繁衍生息做出了巨大贡献，对世界文明进步产生了积极影响。国家重视中医药人才队伍建设和投入，传统中医穴位、经络理论得以快速得到曝光和发展。为解决传统中医点穴、画经络不够生动形象的痛点。现代社会已经发展了许多寻穴、画经络的图文、教材、声音、视频教育资源。但是不能达到使用者学习后，练习、即时反馈的目的，穴位准确性没有衡量标准，且经络循行建立在书本教材的空洞语言之中，无法让人完全领会其义。

发明内容

为解决以上问题，本发明提供了一种基于虚拟人体的点穴、画经络方法及系统，在计算机内展示标准的三维虚拟人体模型，模型涵盖人体全部的骨骼、皮肤、肌肉、心血管、神经、淋巴、脏器、筋膜、穴位及经络数据库。其中每个穴位及每条经络循行三维空间坐标位置根据《针灸甲乙经》、《铜人腧穴针灸图经》、《针灸学》、《经络腧穴学》等教材或名著逐个校正位置坐标后展现。

穴位及经络中的腧穴（穴）方法，按照以上教材或名著准确呈现，同时配以寻穴指导视频，结合多种教学媒介，辅助使用者学习；通过手指在触屏上依次滑动、缩放、点击等，在三维模型上准确呈现所选穴位、经络位置。帮助使用者轻松学习寻穴、画经络的理论和方法，提高学习印象和兴趣，有利于传统中医腧穴理论的推广。

本发明通过以下技术方案实现：

一种基于虚拟人体模型的点穴、画经络方法，包括：

S1. 数据预处理：通过Unity的三维空间，构建虚拟人体模型，所述虚拟人体模型包括穴位点、脏器点和皮肤表面标记点；

S2. 选择场景，选择点穴场景和画经络场景，当选择点穴场景时执行步骤S201；当选择画经络场景时，执行步骤S202；

S201. 选择虚拟人体模型上的皮肤表面标记点，当皮肤表面标记点为两个时，虚拟人体模型将两个皮肤表面标记点进行连线，系统自动得到线段内的穴位点，并绘制目标穴位点；

S202. 选择虚拟人体模型上的皮肤表面标记点，虚拟人体模型将与标记点连接的经络和经络连接的穴位进行连线，绘制目标经络；

S3. 模型生成，根据选择后的场景，通过Unity对虚拟人体模型进行模型渲染和生成。

进一步的，所述步骤S201具体包括以下子步骤：

S2011. 选择两处皮肤表面标记点；

S2012. 将两处皮肤表面标记点进行连线，并将连线得到的线段等分成多段，每段线段内对应有穴位点；

S2013. 根据线段的若干等分线段选择一个穴位点为目标穴位点。

进一步的，所述步骤S202具体包括以下子步骤：

S2021. 进行模式选择，用户选择体内模式和体外模式中的一种模式；当选择体内模式时，执行步骤S2022；当选择体外模式时，执行步骤S2023；

S2022. 选择脏器点，系统自动生成从脏器点到四肢的体内经络循行路线；

S2023. 选择皮肤表面标记点，系统自动生成从皮肤标记点到体内脏器点的体外经络循行路线。

进一步的，当连接的经络连接有多个穴位和脏器点时，经络走向根据树形结构层次关系，由父节点流向子节点，并由体内部分流向身体四肢末端。

进一步的，当选择画经络场景时，所述步骤S3具体为：根据经络循行络线的三维位置是否在人体内外，渲染不同的线段样式；所述线段样式包括：体内部分渲染为虚线，体外部分渲染为实线。

进一步的，还包括步骤S4模型显示，所述模型显示具体为通过虚拟摄像机对虚拟人体模型进行摄像录制，将录制的图像信息通过显示设备进行显示。

一种基于虚拟人体模型的点穴、画经络系统，包括：

交互模块，用户进行指令输入和功能选择；

模型模块，根据人体穴位和脏器绘制虚拟人体模型，并根据交互模块发送的指令执行相应功能；

显示模块，将实现功能后的虚拟人体模型进行显示；

数据库，用于存储虚拟人体模型、穴位点、脏器点数据。

进一步的，所述模型模块包括：

模型构建单元，通过Unity的三维空间，构建虚拟人体模型；

模型功能单元，通过交互模块选择点穴、画经络功能，在构建的虚拟人体模型上实现相应功能；

模型渲染单元，通过Unity对虚拟人体模型进行模型渲染；

模型生成单元，通过Unity对渲染后的模型进行生成。

进一步的，所述模型功能单元包括：

点穴功能，选择虚拟人体模型上的两个皮肤表面标记点，，当皮肤表面标记点为两个时，虚拟人体模型将两个皮肤表面标记点进行连线，系统自动得到线段内的穴位点，并绘制目标穴位点；

画经络功能，选择虚拟人体模型上的皮肤表面标记点，虚拟人体模型将与标记点连接的经络和经络连接的穴位进行连线，绘制目标经络。

进一步的，所述显示模块包括：

录制单元，通过虚拟摄像机对虚拟人体模型进行摄像录制；

显示单元，将录制的图像信息通过显示设备进行显示。

本发明的有益效果：

（1）本发明创新地使用数字化技术，在计算机内重建出具有解剖学层次结构的精细化的三维虚拟人体模型；

（2）本发明基于MVC（Model-View-Controller）的软件设计思想，利用虚拟人体模型设计了虚拟与现实交互式的系统；

（3）本发明运用数据库、树模型结构、视频合成等技术，设计了基于虚拟人体的点穴、画经络的系统，使用者能够在短时间内掌握中医腧穴和经络学理论。提高中医学理论的数字化建设水平，加快中医学理论数字化建设进程。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提出的方法流程示意图；

图2为本发明实施例提出的系统结构图；

图3为本发明实施例提出的人体模型结构示意图；

图4为本发明实施例提出的系统流程逻辑示意图；

图5为本发明实施例提出的终端设备结构示意图；

图6为本发明实施例提出的计算机可读存储介质结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

如图1，本实施例提出一种基于虚拟人体模型的点穴、画经络方法，包括：

S1. 数据预处理：通过Unity的三维空间，构建虚拟人体模型，所述虚拟人体模型包括穴位点、脏器点和皮肤表面标记点；

S2. 选择场景，选择点穴场景和画经络场景，当选择点穴场景时执行步骤S201；当选择画经络场景时，执行步骤S202；

S201. 选择虚拟人体模型上的皮肤表面标记点，当皮肤表面标记点为两个时，虚拟人体模型将两个皮肤表面标记点进行连线，系统自动得到线段内的穴位点，并绘制目标穴位点；

S202. 选择虚拟人体模型上的皮肤表面标记点，虚拟人体模型将与标记点连接的经络和经络连接的穴位进行连线，绘制目标经络；

S3. 模型生成，根据选择后的场景，通过Unity对虚拟人体模型进行模型渲染和生成。

进一步的，所述步骤S201具体包括以下子步骤：

S2011. 选择两处皮肤表面标记点；

S2012. 将两处皮肤表面标记点进行连线，并将连线得到的线段等分成多段，每段线段内对应有穴位点；

S2013. 根据线段的若干等分线段选择一个穴位点为目标穴位点。

进一步的，所述步骤S202具体包括以下子步骤：

S2021. 进行模式选择，用户选择体内模式和体外模式中的一种模式；当选择体内模式时，执行步骤S2022；当选择体外模式时，执行步骤S2023；

S2022. 选择脏器点，系统自动生成从脏器点到四肢的体内经络循行路线；

S2023. 选择皮肤表面标记点，系统自动生成从皮肤标记点到体内脏器点的体外经络循行路线。

进一步的，当连接的经络连接有多个穴位和脏器点时，经络走向根据树形结构层次关系，由父节点流向子节点，并由体内部分流向身体四肢末端。

进一步的，当选择画经络场景时，所述步骤S3具体为：根据经络循行络线的三维位置是否在人体内外，渲染不同的线段样式；所述线段样式包括：体内部分渲染为虚线，体外部分渲染为实线。

进一步的，还包括步骤S4模型显示，所述模型显示具体为通过虚拟摄像机对虚拟人体模型进行摄像录制，将录制的图像信息通过显示设备进行显示。

实施例2

如图2，在实施例1的基础上，本实施例提出一种基于虚拟人体模型的点穴、画经络系统，包括：

交互模块，用户进行指令输入和功能选择；

模型模块，根据人体穴位和脏器绘制虚拟人体模型，如图3，并根据交互模块发送的指令执行相应功能

显示模块，将实现功能后的虚拟人体模型进行显示；

数据库，用于存储虚拟人体模型、穴位点、脏器点数据。

进一步的，所述模型模块包括：

模型构建单元，通过Unity的三维空间，构建虚拟人体模型；

模型功能单元，通过交互模块选择点穴、画经络功能，在构建的虚拟人体模型上实现相应功能；

模型渲染单元，通过Unity对虚拟人体模型进行模型渲染；

模型生成单元，通过Unity对渲染后的模型进行生成。

进一步的，所述模型功能单元包括：

点穴功能，选择虚拟人体模型上的两个皮肤表面标记点，，当皮肤表面标记点为两个时，虚拟人体模型将两个皮肤表面标记点进行连线，系统自动得到线段内的穴位点，并绘制目标穴位点；

画经络功能，选择虚拟人体模型上的皮肤表面标记点，虚拟人体模型将与标记点连接的经络和经络连接的穴位进行连线，绘制目标经络。

进一步的，所述显示模块包括：

录制单元，通过虚拟摄像机对虚拟人体模型进行摄像录制；

显示单元，将录制的图像信息通过显示设备进行显示。

其中，如图4，本实施例的具体原理流程如下：

交互模块主要作用为将触屏、键盘、鼠标的外部输入映射为控制事件。所述交互模块，即设计基于C#编程的代码以实现将程序运行时接收到的触屏、键盘及鼠标外部输入，处理为控制事件。

所述外部输入，即鼠标的左右键点击、滚动等操作；键盘的键入值等操作；触屏的单点、两点及多点的触摸、点击、滑动等操作。

所述控制事件，即后续模块接收的指令，例如：外部输入为：“用户使用鼠标在屏幕(500,900处)左键单击一次”；则对应的控制事件为：“Clicking(500,900)”。

模型模块根据虚拟人体模型状态的当前状态和交互模块输入的控制事件，将控制事件映射为控制动作，并输出至模型生成模块。

所述虚拟人体模型，即在Unity软件的三维空间中，由上百万计的三角面组成的一个虚拟人体。虚拟人体包括骨骼、皮肤、肌肉、心血管、神经、淋巴、脏器、筋膜各个组成部分，在三维空间中彼此之间的层次关系由人体的解剖结构决定。

所述当前状态，即根据虚拟人体模型在虚拟空间中的位置变化和摄像机的位置，所得到屏幕前显示的状态。其中虚拟人体模型的位置变化包括旋转、缩小；摄像机位置即摄像机中心在虚拟空间中的位置。

所述控制动作，即下一步程序执行的指令。

对于所述模型模块，还包括控制单元，所述控制包括撤销和重做等控制动作。即：

撤销：将用户上一次的操作导致的虚拟人体模型状态变化重置为该操作前的状态。

重做：恢复初始生成的虚拟人体模型状态。

对于所述模型模块，还包括模型控制单元，所述模型控制模块包含虚拟人体模型的层次显示、缩放、移动、选择、隐藏、显示点击等控制动作。即：

层次显示：根据用户键入或点击事件触发的控制指令显示骨骼、皮肤、肌肉、心血管、神经、淋巴、脏器、筋膜等；

缩放：缩放虚拟人体模型；

移动：移动虚拟人体模型在屏幕上的位置；

选择：单独显示被选定的虚拟人体模型中部分的骨骼、皮肤、肌肉、心血管、神经、淋巴、脏器、筋膜等；

隐藏：单独隐藏被选定的虚拟人体模型中部分的骨骼、皮肤、肌肉、心血管、神经、淋巴、脏器、筋膜等；

显示点击：在虚拟人体模型上显示用户点击的位置。

所述功能模块，包含进入点穴、画经络两种不同功能的场景的控制动作，即：

所述点穴场景，包含：标记、标尺、点穴三种功能选项。

所述标记功能为：触发标记功能后虚拟人体模型进入标记模式，交互模块将外部输入映射为控制事件中的点击事件后，并触发虚拟人体模型控制模块中显示点击的控制动作，显示用户当前标记点。

所述标尺功能为：在用户选择了两个标记点后，在两者之间显示出一条线段，用户选择线段被等分为若干段。

所述点穴功能为：用户可根据以上标尺画出的线段的若干等分线段选择一点为目标穴位点；在不使用标尺工具时，用户也可以直接在屏幕上选择点穴功能，进行随机点穴。

所述画经络场景，包含：视角转换、经络点选取、画经三种功能选项。

所述视角转换功能为：转换虚拟人体模型为体内、体外两种显示模式，系统默认为体外模式。在体内模式下，利于用户观察模型体内脏器的位置关系和了解体内经络循行的规律。在体外模式下，可以使用虚拟人体模型控制模块中的层次显示功能，自定义显示模型的层次结构。

所述经络点选取功能为：

(1)在体内模式下，为脏器选择，即将显示预设的人体内部循行经络的脏器，用户可以点击相应的脏器，用户的标记点落在该脏器的三维中心。因经络是由内脏到四肢的循行路线，通过显示内脏的方法，用户可以直观地感受到经络起于谁、经过哪些脏器和穴位、止于四肢末端穴位。

(2)在体外模式下，为描点，即用户点击屏幕中的虚拟人体模型时，用户的标记点将落在皮肤表面，与体内模式中脏器的标记点一同构成作为经络循行点的集合。

所述画经为：用户在选取所有的经络循行标记点后，点击画经功能，进入画经模式。

所述经络循行，以《灵枢·经脉》原文记载的手太阴肺经为例：“肺手太阴之脉，起于中焦，下络大肠(1)，还循胃口⑵，上膈(3)属肺(4)。从肺系，横出腋下(5)，下循臑内行少阴、心主⑹之前，下肘中(7)，循臂内上骨下廉(8)，入寸口(9)，上鱼(10)，循鱼际(11)，出大指之端(12)。其支者：从腕后，直出次指内廉，出其端(13)。”其中序号为穴位或脏器在图3中标记位置。

所述画经模式，即包含：连线、消除、插入、断开、走向切换功能。

所述连线，即基于前一步已经确定好的经络循行标记点，用户选择其中任一点后，可向经络循行的下一点进行连接，选定连接后，根据此时经络线的三维位置是否在人体内外，渲染不同的线段样式，如:体内部分渲染为虚线，体外部分渲染为实线。因一条经络的循行中由多个体外穴位、体内脏器的循行标记点构成。用户在连接经络点时，编写的程序会根据树结构模型的层次关系，去生成经络循行的走向，如:父节点下的子节点则走向为：经络走向为父节点流向子节点。一个父节点下有多个子节点，经络的循行走向最终由体内部分流向身体四肢末端。

所述消除，即消除已经在虚拟人体模型上生成的循行标记点或穴位点。

所述插入，即在某两点间已经连接的线段中插入新的循行标记点或穴位点。

所述断开，即断开某两点间已经连接的线段。

所述走向切换，即改变已经生成的模型中树结构的层次关系，使原来的父节点变为子节点，从而达到改变整体经络循行走向的目的。

还包括有其他模块，所述其他模块包含帮助、提示两个模块的控制动作，即：

所述帮助模块，即点击帮助后，整体界面显示每个屏幕按键的功能使用，帮助用户使用点穴、画经络系统。

所述提示模块，即点击提示后，从数据库中取出当前的穴位或经络的视频资源并进行播放的控制动作。

所述数据库，包含穴位名称、经络名称、穴位与经络对应关系、经络走向与视频资源对应的索引等。

所述视频资源为，带有字幕和解说的寻穴或经络的真人演示视频，可作为用户学习的参考。

实施例3

在实施例1的基础上，本实施例提出一种基于虚拟人体模型的点穴、画经络的VR设备，结合VR设备的使用后，可以在VR设备中投影出虚拟的三维人体模型，使其更加身临其境。

将图像显示在VR设备上后，交互模块继续接收外部输入，生成控制事件控制操作模块生成控制动作，再控制模型生成模块进行三维模型渲染，摄像机实时录制并将图像显示。循环以上流程，即达到实时运行显示交互的目的。

实施例4

如图5，在实施例1的基础上，本实施例提出一种基于虚拟人体模型的点穴、画经络的终端设备，终端设备200包括至少一个存储器210、至少一个处理器220以及连接不同平台系统的总线230。

存储器210可以包括易失性存储器形式的可读介质，例如随机存取存储器(RAM)211和/或高速缓存存储器212，还可以进一步包括只读存储器(ROM)213。

其中，存储器210还存储有计算机程序，计算机程序可以被处理器220执行，使得处理器220执行本申请实施例中上述任一项一种基于虚拟人体模型的点穴、画经络的方法，其具体实现方式与上述方法的实施例中记载的实施方式、所达到的技术效果一致，部分内容不再赘述。存储器210还可以包括具有一组(至少一个)程序模块215的程序/实用工具214，这样的程序模块包括但不限于：操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。

相应的，处理器220可以执行上述计算机程序，以及可以执行程序/实用工具214。

总线230可以为表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器、外围总线、图形加速端口、处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。

终端设备200也可以与一个或多个外部设备240例如键盘、指向设备、蓝牙设备等通信，还可与一个或者多个能够与该终端设备200交互的设备通信，和/或与使得该终端设备200能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如路由器、调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口250进行。并且，终端设备200还可以通过网络适配器260与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。网络适配器260可以通过总线230与终端设备200的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合终端设备200使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理器、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储平台等。

实施例5

在实施例1的基础上，本实施例提出一种基于虚拟人体模型的点穴、画经络的计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有指令，该指令被处理器执行时实现上述任一的一种基于虚拟人体模型的点穴、画经络的方法。其具体实现方式与上述方法的实施例中记载的实施方式、所达到的技术效果一致，部分内容不再赘述。

图6示出了本实施例提供的用于实现上述方法的程序产品300，其可以采用便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)并包括程序代码，并可以在终端设备，例如个人电脑上运行。然而，本发明的程序产品300不限于此，在本实施例件中，可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。程序产品300可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以为但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。

计算机可读存储介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了可读程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。可读存储介质还可以是可读存储介质以外的任何可读介质，该可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。可读存储介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、有线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本发明操作的程序代码，程序设计语言包括面向对象的程序设计语言诸如Java、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络，包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。