本发明属于医学领域，具体涉及到一种基于三维的中医经脉描绘练习方法及练习系统。
背景技术：
在中医学的理论中，经脉是人体的重要组成部分，经脉“内属于脏，外络与枝节”，遍布全身，作为人体的气血运行的通路，使脏腑和各组织器官联合成为一个有机的整体。在传统的教学中，除了使用真正的尸体进行实际操作练习之外，关于经脉的挂图、插图都是以纸媒为载体的二维平面图案，很难与实际操作联系在一起，虽然近年来随着计算机技术的发展，有了利用三维技术进行穴位与经脉的显示的方法与系统，但也只是简单的进行展示，学生无法对三维人体模型进一步操作，因此缺乏实际互动性操作联系以及评分，很难让学生清晰、直观和生动的来理解这一部分知识。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明提出一种基于三维的中医经脉描绘练习方法及练习系统，使学生能够直接参与互动性描绘练习，清晰、直观和生动的来理解经脉知识。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种基于三维的中医经脉描绘练习方法，包括：
(1)构建三维场景中人体的三维仿真模型；
(2)把触摸屏上单指的滑动轨迹，转换成沿三维场景中人体模型皮肤表面的任意线段描绘轨迹；
(3)对三维的描绘轨迹按照正确的中医经脉节点与路径顺序进行评分。
进一步的，步骤(1)的具体方法为：提供标准的人体解剖组织模型及数据，使用三维软件建立三维可视化模型，模型的表面通过很多细小且不规则的三角面组成。
进一步的，步骤(2)的具体方法为：
(201)创建三维虚拟的射线：射线的起点就是三维中的虚拟相机所在的位置，即锥形视觉的顶点，并且射线经过触摸屏幕上的某一点，该点就是单指在触摸屏上点击时产生的二维的屏幕坐标点；
(202)三维模型的拾取：通过步骤(201)中创建的射线，通过三维引擎提供的接口函数查找与这条射线相交的三维模型实体；
(203)三维坐标的查找：在步骤(202)查找到某一个三维模型后，遍历该模型的所有三角面，找到与该射线相交的三角面，然后在相交的三角面的顶点中查找与三维中虚拟相机最近的一个顶点，该点的三维坐标就是需要查找的三维人体模型皮肤上的三维坐标；
(204)三维轨迹的实现：重复步骤(201)-(203)，查找计算出单指在屏幕上滑动时所产生连续多个二维的屏幕坐标所对应的一系列三维人体模型皮肤上的三维坐标点，当连续的两个皮肤上的三维坐标点之间的距离大于一定的值后，在新的坐标上填充一个三维线段的节点，连续起来形成一条三维空间的线段，也就是紧贴三维人体模型皮肤表面的轨迹，记录下该轨迹的三维坐标序列。
更进一步的，步骤(204)所述的一系列三维人体模型皮肤上的三维坐标点形成线段时，连续的两个三维坐标点之间的距离小于阈值；若当连续的两个三维坐标点之间的距离大于阈值，则再填充一个新的三维坐标点。
进一步的，步骤(3)所述评分的具体方法为：
(301)按照轨迹线段产生的时间顺序遍历所有的轨迹线段，先描绘的轨迹先进行计算评分；
(302)某一条轨迹进行计算，按时间顺序遍历计算该轨迹线段的所有线段节点；
(303)对于某一个线段节点的计算，按照穴位顺序计算所有穴位与该节点的距离，如果距离符合标准则记录，如果距离不符合标准则继续下一个线段节点的计算；
(304)在计算完所有节点后，然后进行路径的计算，如果连续的两个穴位都有符合距离的线段节点，则计算这两个符合节点的之间的线段的距离，根据这个距离与这两个穴位实际距离的标准则判断这两个穴位的路径分数。
本发明还提供了一种基于三维的中医经脉描绘练习系统，包括：
建模系统，用于构建三维场景中人体的三维仿真模型；
描绘系统，用于把触摸屏上单指的滑动轨迹，转换成沿三维场景中人体模型皮肤表面的任意线段描绘轨迹；
评分系统，用于对三维的描绘轨迹按照正确的中医经脉节点与路径顺序进行评分。
进一步的，建模系统包括：
数据库模块，用于提供标准的人体解剖组织模型及数据；
三维软件模块，用于通过使用三维软件建立三维可视化模型，模型的表面通过很多细小且不规则的三角面组成。
进一步的，描绘系统包括：
射线创建模块：用于创建三维虚拟的射线，射线的起点就是三维中的虚拟相机所在的位置，即锥形视觉的顶点，并且射线经过触摸屏幕上的某一点，该点就是单指在触摸屏上点击时产生的二维的屏幕坐标点；
拾取模块：用于所述射线创建模块创建射线后，通过三维引擎提供的接口函数查找与这条射线相交的三维模型实体；
查找模块：用于在拾取模块查找到某一个三维模型后，遍历该模型的所有三角面，找到与该射线相交的三角面，然后在相交的三角面的顶点中查找与三维中虚拟相机最近的一个顶点，该点的三维坐标就是需要查找的三维人体模型皮肤上的三维坐标；
轨迹实现模块：用于通过所述射线创建模块、拾取模块、查找模块，查找计算出单指在屏幕上滑动时所产生连续多个二维的屏幕坐标所对应的一系列三维人体模型皮肤上的三维坐标点，当连续的两个皮肤上的三维坐标点之间的距离大于一定的值后，在新的坐标上填充一个三维线段的节点，连续起来形成一条三维空间的线段，也就是紧贴三维人体模型皮肤表面的轨迹，记录下该轨迹的三维坐标序列。
更进一步的，还包括填充判断模块，用于所述的一系列三维人体模型皮肤上的三维坐标点形成线段时，判断连续的两个三维坐标点之间的距离小于阈值；若当连续的两个三维坐标点之间的距离大于阈值，则再填充一个新的三维坐标点。
进一步的，评分系统包括：
线段评分模块，用于按照轨迹线段产生的时间顺序遍历所有的轨迹线段，先描绘的轨迹先进行计算评分；
单轨迹计算模块，用于某一条轨迹进行计算，按时间顺序遍历计算该轨迹线段的所有线段节点；
单节点计算模块，用于对于某一个线段节点的计算，按照穴位顺序计算所有穴位与该节点的距离，如果距离符合标准则记录，如果距离不符合标准则继续下一个线段节点的计算；
路径计算模块，用于在计算完所有节点后，然后进行路径的计算，如果连续的两个穴位都有符合距离的线段节点，则计算这两个符合节点的之间的线段的距离，根据这个距离与这两个穴位实际距离的标准则判断这两个穴位的路径分数。
相对于现有技术，本发明所述一种基于三维的中医经脉描绘练习方法及系统的有益效果为：
1、本发明基于标准的人体解剖组织模型及数据，为学生提供了正确、完整、全面的练习材料；
2、本发明基于三维可视化模型进行经脉的描画练习，比传统的练习方法更加直观，使学生从抽象的概念转换为直观的认识，提高学生的学习主动性以及积极性，解决学生遇到的知识点抽象、练习缺乏以及实际互动操作性差的问题；
3、本发明的评分系统，可以对比受训学生描绘的经脉与正确经脉，使受训学生在对比中学习，提高学生直观认识和理解力，提高学生自学能力；
4、本发明带来的其他效益：减少对尸体的消耗，降低学生学习成本，提高学习效率。
附图说明:
图1是本发明的实际使用示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本发明的经脉描绘功能描述如下：
通过把触摸屏上单指的滑动，转换成沿三维场景中人体模型皮肤表面的任意线段描画，并对三维的描绘轨迹按照正确的中医经脉节点与路径顺序进行评分，从而实现中医中人体经脉的练习与考核。
在本发明使用中，经脉描绘实现流程如下：
1.首先，创建三维虚拟的射线：
在三维场景中虚拟相机的概念，可以参考现实生活中相机拍照的原理，都是模拟人眼的视觉效果产生一个锥形的视觉窗口。三维中虚拟相机所在的位置就是锥形的顶点，本系统的触摸屏就是该锥形的某一个横截面。
这一步所要创建的射线是一条虚拟的射线，该射线的起点就是三维中的虚拟相机所在的位置(锥形视觉的顶点)，并且射线经过触摸屏幕上的某一点，而屏幕上的该点就是单指在触摸屏上点击时产生的二维的屏幕坐标点，例如坐标(400，500)。另外屏幕坐标系是以屏幕的左上角为坐标原点，水平向右是x坐标轴正方向，垂直向下是y坐标轴正方向。
例如，三维场景中虚拟相机所在的三维控件坐标是(0，0，1100)，然后程序会根据相机的坐标和旋转角度把屏幕的二维坐标(400，500)转换为对应的三维空间的三维坐标(0，0，300)。那么，这一步所创建的三维空间中虚拟的射线就是起点为相机位置(0，0，1100)，并经过三维坐标点(0，0，300)的一条射线。
2.其次，三维模型的拾取：
通过第一步中创建的射线，程序可以通过三维引擎提供的接口函数查找与这条射线相交的三维模型实体。
3.三维坐标的查找：
程序中所用的三维模型时通过3dmax等其他软件制作的，模型的表面是通过很多细小且不规则的三角面组成的。
在第二步中查找到某一个三维模型后，程序遍历该模型的所有三角面，找到与该射线相交的三角面，然后在相交的三角面的顶点中查找与三维中虚拟相机最近的一个顶点，该点的三维坐标就是在某一次的点击触摸屏后需要查找的三维人体模型皮肤上的三维坐标，例如(52，168，12)。
4.三维轨迹的实现：
上述三步是某一次点击触摸到屏幕程序所做的工作，当单指在屏幕上滑动时就会产生连续多个二维的屏幕坐标，然以重复上诉三步就会查找计算出一系列对应的三维人体模型皮肤上的三维坐标点，当连续的两个皮肤上的三维坐标点如(52，168，12)和(52，168，13)之间的距离大于一定的值时，就在新的坐标上填充一个三维坐标点。这样连续起来就会形成一条三维空间的线段，也就是紧贴三维人体模型皮肤表面的轨迹，并且记录下该轨迹的三维坐标序列，方便后续工作。
上述填充的原因是：首先，三维的线段是由一系列固定长度的节点组成的；其次，这些节点的信息，包括坐标和序列号都是在内存数据中存储的，所以在不影响显示效果的前提下减少节点可以提高程序的性能；所以，只有当找到的两个连续皮肤的三维坐标大于节点的长度时才填充一个节点，没有必要在很小的距离上填充多个节点，而增大内存需求；另外，新的坐标就是在距离上符合上述要求的皮肤的三维坐标。
5.最后是评分：
在中医经脉的描绘中经脉上的所有穴位之间是有固定的顺序，并且连续的两个穴位之间的路径连线也是有一定的要求，评分根据正确的中医经脉的穴位节点与路径顺序对描绘的三维轨迹进行评分。
由于考生对一条经脉的描绘时需要人体模型体位的旋转，所以一条经脉的描绘可能会是很多条轨迹线段组成的，所以程序的评分是既要考虑某一条轨迹的线段节点顺序，同时也要考虑不同线段轨迹之间的顺序。
评分的逻辑过程(假设描绘的经脉是手太阴肺经，该经脉的穴位顺序是中府、云门、天府、侠白、尺泽、孔最、列缺、经渠、太渊、鱼际、少商。假设某考生的描绘是由三条轨迹线段组成)：
1)按照轨迹线段产生的时间顺序遍历所有的轨迹线段，先描绘的轨迹先进行计算评分；
2)某一条轨迹进行计算，按时间顺序遍历计算该轨迹线段的所有线段节点；
3)对于某一个线段节点的计算，按照穴位顺序计算所有穴位与该节点的距离，如果距离符合标准则记录，如果距离不符合标准则继续下一个线段节点的计算。
例如上述手太阴肺经，在循环遍历所有线段和线段节点的同时遍历经脉的穴位，假设当前需要判断的穴位是云门，计算某一个线段节点时，计算的是该节点与当前穴位云门的距离，如果距离符合标准，则记录下来，不符合则不记录，然后继续下一个节点的计算，如果后面的节点有距离云门更近的则更新上述记录。
4)在计算完所有节点后，然后进行路径的计算，如果连续的两个穴位都有符合距离的线段节点，则计算这两个符合节点的之间的线段的距离，根据这个距离与这两个穴位实际距离的标准则判断这两个穴位的路径分数。
综上所述，一到三步计算的是经脉穴位点的得分，第四步计算的穴位点之间路径的得分。
6.图示：
如图1所示就是描绘结束后描绘的轨迹线段与标准的正确经脉的模型，其中较粗的线段是考生所描绘的轨迹线段，较细的线段是正确经脉的模型，还有经脉描绘的成绩列表。
以上描述了本发明的基本原理、主要特征和实施方案等信息，但是本发明不受上述实施过程的限制，在不脱离发明精神和范围的前提下，本发明还可以有各种变化和改进。因此，除非这种变化和改进脱离了本发明的范围，它们应该被看作包含在本发明中。