本發(fā)明涉及醫(yī)學(xué)模擬教學(xué)領(lǐng)域，具體為一種基于mr技術(shù)的模擬醫(yī)學(xué)畫面可視化系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、傳統(tǒng)的醫(yī)學(xué)教育依賴于教科書、講座和有限的實驗室實踐，而mr技術(shù)通過模擬醫(yī)學(xué)畫面可以提供更加直觀和互動的學(xué)習(xí)體驗，幫助用戶更好地理解和記憶復(fù)雜的醫(yī)學(xué)知識，有助于提高醫(yī)療質(zhì)量、減少醫(yī)療錯誤，并推動醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的持續(xù)進步。

2、現(xiàn)有技術(shù)如公告號為：cn117789563b的發(fā)明專利，為基于ai和mr技術(shù)虛實融合模擬醫(yī)學(xué)教學(xué)方法和系統(tǒng)，涉及訓(xùn)練輔助技術(shù)領(lǐng)域。該基于ai和mr技術(shù)虛實融合模擬醫(yī)學(xué)教學(xué)系統(tǒng)，使用mr混合現(xiàn)實技術(shù)將虛擬人模型與實際空間場景、實際的橡膠模擬人進行結(jié)合，實現(xiàn)虛實結(jié)合的效果。使用者對橡膠模擬人真實物理操作、實時力反饋，通過算法對數(shù)據(jù)進行處理，實時反饋到虛擬人模型上，虛擬人模型能夠根據(jù)實時數(shù)據(jù)進行動態(tài)調(diào)整，并與操作者進行交互，并支持多設(shè)備、多人同時操作交互，達到仿真災(zāi)難救援現(xiàn)場，引入ai智能算法，使虛擬人模型具備自主學(xué)習(xí)和決策能力。

3、現(xiàn)有技術(shù)如公告號為：cn113269995b的發(fā)明專利，為一種基于mr的b超引導(dǎo)下穿刺法腹膜透析置管術(shù)模擬訓(xùn)練系統(tǒng)，屬于混合現(xiàn)實技術(shù)領(lǐng)域，用以解決傳統(tǒng)教學(xué)方式無法使得醫(yī)生快速規(guī)范地掌握b超引導(dǎo)下穿刺法腹膜透析置管術(shù)手術(shù)流程的問題。本發(fā)明通過三維軟件制作人體、手術(shù)器材的3d模型，戴上混合現(xiàn)實眼鏡(mr)后可將3d虛擬成像呈現(xiàn)到現(xiàn)實空間中，通過手勢來進行交互，使得用戶可以按照系統(tǒng)中的提示信息進行整個b超引導(dǎo)下穿刺法腹膜透析置管術(shù)的模擬演練，從而間接提高用戶在實際手術(shù)中的實踐效果。

4、基于上述方案可見，現(xiàn)有技術(shù)往往只側(cè)重于提升用戶在醫(yī)學(xué)虛擬環(huán)境中的交互體驗，而在實際應(yīng)用中，由于mr是將醫(yī)學(xué)虛擬畫面呈現(xiàn)在現(xiàn)實空間中，與傳統(tǒng)的vr不同，若虛擬生成的可視化畫面的真實性不足，則會產(chǎn)生強烈的割裂感，嚴重影響用戶的使用體驗，并且在當前的醫(yī)學(xué)虛擬畫面構(gòu)建中，通常只進行直接的醫(yī)學(xué)虛擬畫面構(gòu)建，而醫(yī)學(xué)虛擬畫面的精致程度與細節(jié)完成度受到數(shù)據(jù)源的限制，因此直接對醫(yī)學(xué)虛擬畫面進行構(gòu)建會導(dǎo)致畫面精度不足或細節(jié)不夠完善。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種基于mr技術(shù)的模擬醫(yī)學(xué)畫面可視化系統(tǒng)及方法，為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：一種基于mr技術(shù)的模擬醫(yī)學(xué)畫面可視化系統(tǒng)，包括：

2、醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)獲取模塊，獲取預(yù)可視化醫(yī)學(xué)畫面的醫(yī)學(xué)影像，并同步提取醫(yī)學(xué)影像中的各幀醫(yī)學(xué)影像的質(zhì)量參數(shù)，基于各幀醫(yī)學(xué)影像的質(zhì)量參數(shù)，分析處理獲得各幀醫(yī)學(xué)影像的質(zhì)量評估值并進行比對獲得各幀醫(yī)學(xué)影像質(zhì)量評估結(jié)果，所述各幀醫(yī)學(xué)影像質(zhì)量評估結(jié)果為合格和不合格。

3、所述提取醫(yī)學(xué)影像中的各幀醫(yī)學(xué)影像的質(zhì)量參數(shù)，具體過程為：

4、將預(yù)可視化醫(yī)學(xué)畫面的醫(yī)學(xué)影像按照預(yù)設(shè)幀率進行分割，獲取各幀醫(yī)學(xué)影像的醫(yī)學(xué)畫面并提取各幀醫(yī)學(xué)影像的質(zhì)量參數(shù)，包括各幀醫(yī)學(xué)影像的分辨率、清晰度、像素數(shù)量和信噪比。

5、所述基于各幀醫(yī)學(xué)影像的質(zhì)量參數(shù)，分析處理獲得各幀醫(yī)學(xué)影像的質(zhì)量評估值，具體包括：

6、從數(shù)據(jù)庫中提取預(yù)可視化醫(yī)學(xué)畫面的醫(yī)學(xué)影像的質(zhì)量參數(shù)對照值集合，具體包括：分辨率對照值、清晰度對照值、像素數(shù)量對照值和信噪比對照值；

7、基于各幀醫(yī)學(xué)影像的質(zhì)量參數(shù)和醫(yī)學(xué)影像的質(zhì)量參數(shù)對照值集合，分析處理獲得各幀醫(yī)學(xué)影像的質(zhì)量評估值。

8、所述進行比對獲得各幀醫(yī)學(xué)影像質(zhì)量評估結(jié)果，具體包括：

9、將各幀醫(yī)學(xué)影像的質(zhì)量評估值與數(shù)據(jù)庫中預(yù)設(shè)的質(zhì)量評估值閾值進行比對，若某幀醫(yī)學(xué)影像的質(zhì)量評估值大于或等于質(zhì)量評估值閾值，則將該幀標記為合格幀，若某幀醫(yī)學(xué)影像的質(zhì)量評估值小于質(zhì)量評估值閾值，則將該幀標記為不合格幀。

10、醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)處理模塊，統(tǒng)計醫(yī)學(xué)影像質(zhì)量評估結(jié)果為合格的各幀醫(yī)學(xué)影像記為各有效醫(yī)學(xué)影像，并導(dǎo)入數(shù)據(jù)處理中心進行畫面增強，將增強后的各有效醫(yī)學(xué)影像進行分割配準和三維重建，提取三維重建后預(yù)可視化醫(yī)學(xué)畫面的三維特征參數(shù)配置虛擬環(huán)境，進行模擬醫(yī)學(xué)畫面可視化。

11、所述導(dǎo)入數(shù)據(jù)處理中心進行畫面增強，將增強后的各有效醫(yī)學(xué)影像進行分割配準和三維重建，具體包括：

12、從各幀醫(yī)學(xué)影像中統(tǒng)計出醫(yī)學(xué)影像質(zhì)量評估結(jié)果為合格的各幀醫(yī)學(xué)影像，并記為各有效醫(yī)學(xué)影像，從各幀醫(yī)學(xué)影像的質(zhì)量評估值中提取各有效醫(yī)學(xué)影像的質(zhì)量評估值，基于各有效醫(yī)學(xué)影像的質(zhì)量評估值，與數(shù)據(jù)處理中心預(yù)先設(shè)定的各質(zhì)量評估值區(qū)間所對應(yīng)的畫面增強參數(shù)進行映射匹配，獲得各有效醫(yī)學(xué)影像的畫面增強參數(shù)，并對各有效醫(yī)學(xué)影像進行畫面增強處理。

13、將增強后的各有效醫(yī)學(xué)影像進行分割配準處理后，提取處理后各有效醫(yī)學(xué)影像的二維影像序列并轉(zhuǎn)換成三維體數(shù)據(jù)，進行三維重建和畫面渲染操作。

14、模擬醫(yī)學(xué)畫面動態(tài)調(diào)整模塊，對可視化后的模擬醫(yī)學(xué)畫面進行實時監(jiān)測，獲得虛擬環(huán)境實時光參數(shù)，并通過光學(xué)傳感器監(jiān)測真實環(huán)境實時光參數(shù)，基于真實環(huán)境實時光參數(shù)和虛擬環(huán)境實時光參數(shù)的比對和分析結(jié)果，動態(tài)調(diào)整虛擬環(huán)境光強度和rgb數(shù)值。

15、作為優(yōu)選技術(shù)方案，所述分析處理獲得各幀醫(yī)學(xué)影像的質(zhì)量評估值，具體分析條件為：

16、；

17、其中，為第i幀醫(yī)學(xué)影像的質(zhì)量評估值，為第i幀醫(yī)學(xué)影像的分辨率，為第i幀醫(yī)學(xué)影像的清晰度，為第i幀醫(yī)學(xué)影像的像素數(shù)量，為第i幀醫(yī)學(xué)影像的信噪比，為醫(yī)學(xué)影像的分辨率對照值，為醫(yī)學(xué)影像的清晰度對照值，為醫(yī)學(xué)影像的像素數(shù)量對照值，為醫(yī)學(xué)影像的信噪比對照值，softplus函數(shù)是pytnon中的內(nèi)置函數(shù)，。

18、作為優(yōu)選技術(shù)方案，所述提取三維重建后預(yù)可視化醫(yī)學(xué)畫面的三維特征參數(shù)配置虛擬環(huán)境，進行模擬醫(yī)學(xué)畫面可視化，具體包括：

19、所述三維重建后預(yù)可視化醫(yī)學(xué)畫面的三維特征參數(shù)包括表面平滑度、三維模型網(wǎng)格密度和重建算法類型。

20、基于各重建算法類型對應(yīng)的表面平滑度和三維模型網(wǎng)格密度，進行匹配從中篩分出預(yù)可視化醫(yī)學(xué)畫面的重建算法類型對應(yīng)的表面平滑度界限值和三維模型網(wǎng)格密度界限值，與三維重建后預(yù)可視化醫(yī)學(xué)畫面的表面平滑度和三維模型網(wǎng)格密度進行匹配比對處理獲得預(yù)可視化醫(yī)學(xué)畫面的三維特征值。

21、基于預(yù)可視化醫(yī)學(xué)畫面的三維特征值，與數(shù)據(jù)處理中心預(yù)存的各三維特征值區(qū)間對應(yīng)的虛擬環(huán)境配置參數(shù)集合進行映射匹配，獲得預(yù)可視化醫(yī)學(xué)畫面的虛擬環(huán)境配置參數(shù)集合并依此配置虛擬環(huán)境，所述預(yù)可視化醫(yī)學(xué)畫面的虛擬環(huán)境配置參數(shù)集合包括預(yù)可視化醫(yī)學(xué)畫面的初始視角角度、初始縮放比例和虛擬初始環(huán)境光照參數(shù)。

22、作為優(yōu)選技術(shù)方案，所述對可視化后的模擬醫(yī)學(xué)畫面進行實時監(jiān)測，獲得虛擬環(huán)境實時光參數(shù)，并通過光學(xué)傳感器監(jiān)測真實環(huán)境實時光參數(shù)，其中：

23、所述虛擬環(huán)境實時光參數(shù)包括虛擬環(huán)境實時光強度、虛擬環(huán)境實時色溫和虛擬環(huán)境實時rgb數(shù)值。

24、所述真實環(huán)境實時光參數(shù)包括真實環(huán)境實時光強度、真實環(huán)境實時色溫和真實環(huán)境實時rgb數(shù)值。

25、作為優(yōu)選技術(shù)方案，所述基于真實環(huán)境實時光參數(shù)和虛擬環(huán)境實時光參數(shù)的比對和分析結(jié)果，動態(tài)調(diào)整虛擬環(huán)境光強度和rgb數(shù)值,具體處理條件為：

26、將虛擬環(huán)境實時光參數(shù)與真實環(huán)境實時光參數(shù)進行比對分析，獲得環(huán)境光實時校驗值，基于環(huán)境光實時校驗值，與數(shù)據(jù)處理中心預(yù)設(shè)的各環(huán)境光實時校驗值區(qū)間對應(yīng)的虛擬環(huán)境光強度調(diào)整值和rgb實時調(diào)整參數(shù)進行映射匹配，獲得虛擬環(huán)境的虛擬環(huán)境光強度調(diào)整值和rgb實時調(diào)整參數(shù)，對虛擬環(huán)境進行動態(tài)調(diào)整。

27、所述rgb實時調(diào)整參數(shù)包括r值調(diào)整數(shù)值、g值調(diào)整數(shù)值和b值調(diào)整數(shù)值。

28、作為優(yōu)選技術(shù)方案，還包括設(shè)備實時監(jiān)測模塊，用于統(tǒng)計用于進行模擬醫(yī)學(xué)畫面可視化的各連接設(shè)備，記為各mr設(shè)備，并對各mr設(shè)備進行實時監(jiān)測，具體包括：

29、實時監(jiān)測各mr設(shè)備之間的數(shù)據(jù)實時傳輸參數(shù)，包括各mr設(shè)備的實時傳輸帶寬、實時傳輸流量、實時傳輸延遲和實時傳輸丟包率，分析獲得各mr設(shè)備的應(yīng)用性能評估值，基于各mr設(shè)備的應(yīng)用性能評估值獲得各mr設(shè)備的監(jiān)控結(jié)果，所述各mr設(shè)備的監(jiān)控結(jié)果，具體為：

30、若某mr設(shè)備的應(yīng)用性能評估值大于或等于應(yīng)用性能評估值閾值，則判定該mr設(shè)備的實時傳輸結(jié)果為正常傳輸。

31、若某mr設(shè)備的應(yīng)用性能評估值小于應(yīng)用性能評估值閾值，則判定該mr設(shè)備的實時傳輸結(jié)果為非正常傳輸并進行預(yù)警。

32、另外，本發(fā)明還提供一種基于mr技術(shù)的模擬醫(yī)學(xué)畫面可視化方法，包括：

33、s1、獲取預(yù)可視化醫(yī)學(xué)畫面的醫(yī)學(xué)影像，并同步提取醫(yī)學(xué)影像中的各幀醫(yī)學(xué)影像的質(zhì)量參數(shù)，基于各幀醫(yī)學(xué)影像的質(zhì)量參數(shù)，分析處理獲得各幀醫(yī)學(xué)影像的質(zhì)量評估值并進行比對獲得各幀醫(yī)學(xué)影像質(zhì)量評估結(jié)果，所述各幀醫(yī)學(xué)影像質(zhì)量評估結(jié)果為合格和不合格；

34、s2、統(tǒng)計醫(yī)學(xué)影像質(zhì)量評估結(jié)果為合格的各幀醫(yī)學(xué)影像記為各有效醫(yī)學(xué)影像，并導(dǎo)入數(shù)據(jù)處理中心進行畫面增強，將增強后的各有效醫(yī)學(xué)影像進行分割配準和三維重建，提取三維重建后預(yù)可視化醫(yī)學(xué)畫面的三維特征參數(shù)配置虛擬環(huán)境，進行模擬醫(yī)學(xué)畫面可視化；

35、s3、對可視化后的模擬醫(yī)學(xué)畫面進行實時監(jiān)測，獲得虛擬環(huán)境實時光參數(shù)，并通過光學(xué)傳感器監(jiān)測真實環(huán)境實時光參數(shù)，基于真實環(huán)境實時光參數(shù)和虛擬環(huán)境實時光參數(shù)的比對和分析結(jié)果，動態(tài)調(diào)整虛擬環(huán)境光強度和rgb數(shù)值。

36、相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的實施例至少具有如下有益效果：

37、本發(fā)明提供一種基于mr技術(shù)的模擬醫(yī)學(xué)畫面可視化系統(tǒng)及方法，通過對預(yù)可視化醫(yī)學(xué)畫面的醫(yī)學(xué)影像的質(zhì)量進行篩選，確保用于混合現(xiàn)實模擬的醫(yī)學(xué)影像質(zhì)量，提高混合現(xiàn)實場景的真實感，通過分別對整體和單體的醫(yī)學(xué)影像質(zhì)量進行評估，可以避免在mr模擬過程中因影像質(zhì)量問題導(dǎo)致的延誤，節(jié)省時間和醫(yī)療資源；

38、本發(fā)明通過實時監(jiān)測真實環(huán)境光參數(shù)，動態(tài)調(diào)整虛擬環(huán)境光參數(shù)，將虛擬環(huán)境的光照與真實環(huán)境相匹配，提高沉浸感，實時調(diào)整可以適應(yīng)不同的環(huán)境光線條件，如不同時間段和實際空間狀況，使得虛擬環(huán)境更加多變和靈活；

39、本發(fā)明通過對mr設(shè)備的實時傳輸參數(shù)予以監(jiān)測，保證用戶使用過程中的穩(wěn)定性和即時性，優(yōu)化數(shù)據(jù)傳輸效率和設(shè)備響應(yīng)速度，更合理地分配網(wǎng)絡(luò)和計算資源，提高資源利用效率，并且有助于快速診斷設(shè)備故障，及時進行修復(fù)；

40、當然，實施本發(fā)明的任一產(chǎn)品并不一定需要同時達到以上所述所有優(yōu)點。