本文關(guān)鍵詞：虛擬整體手術(shù)室交互展示的設(shè)計與實現(xiàn)

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【摘要】：隨著虛擬現(xiàn)實行業(yè)的不斷成熟,以及虛擬現(xiàn)實技術(shù)日新月異的快速更新,其應用領(lǐng)域越來越廣,而隨著虛擬現(xiàn)實的應用領(lǐng)域越來越廣,它所具有的沉浸感、強交互性、強構(gòu)思性等特點也使它的應用領(lǐng)域不斷擴大。虛擬整體手術(shù)室展示系統(tǒng)是虛擬現(xiàn)實、仿真技術(shù)與醫(yī)學、力學、材料學等多種學科的融合產(chǎn)物,為觀察者提供了一個非常真實的虛擬手術(shù)室環(huán)境,該研究課題的目的在于降低醫(yī)護人員學習虛擬整體手術(shù)室的成本、快速普及整體手術(shù)室的概念、提高整體手術(shù)室的可擴展性等方面。本研究課題的重點部分通過設(shè)計與實現(xiàn)相對應的方式描述了虛擬整體手術(shù)室漫游交互設(shè)計與實現(xiàn)、無影燈交互設(shè)計與實現(xiàn)、手術(shù)床與人物模型交互設(shè)計與實現(xiàn)、場景音效交互設(shè)計與實現(xiàn)。前期工作研究與分析完該研究課題,針對該研究課題的項目需求展開分析,概括性的總結(jié)出該研究課題想要實現(xiàn)哪些系統(tǒng),并針對這些系統(tǒng)分析了市面上主流的3D開發(fā)引擎,并且最終確定了使用Unity3D游戲引擎作為開發(fā)平臺。在本項目的開發(fā)過程中,使用Unity3D集成的Mnonodevelop編輯器作為編碼環(huán)境,使用C#腳本作為開發(fā)語言。前面大量的文字研究與課題分析完成后,下一步展開項目的開發(fā)工作,通過步驟描述的方式詳細介紹了如何用Unfold3D與3DMax軟件制作出虛擬整體手術(shù)室需要的所有模型素材,以及深度分析了與模型材質(zhì)息息相關(guān)的燈光渲染以及材質(zhì)貼圖。最后通過分析核心代碼與函數(shù)的方式,介紹了如何制作出UI交互與全自動游覽的功能。開發(fā)“虛擬手術(shù)室”項目為選擇了使用Unity3D游戲引擎作為開發(fā)平臺,利用maya、3dsmax等建模軟件完成了手術(shù)室場景道具的制作,并且使用monodevelop編輯器作為腳本開發(fā)環(huán)境,由于monodevelop編輯器支持多種開發(fā)語言,其強大的易用性可以和visual studio相媲美,本項目采用C#語言作為開發(fā)語言,使用腳本在Unity3D中實現(xiàn)交互功能、攝像機旋轉(zhuǎn)等功能。虛擬整體手術(shù)室的意義還是要基于實際的整體手術(shù)室來看的。醫(yī)療歸根結(jié)底也可以說是服務行業(yè),那么虛擬整體手術(shù)室也是為了能提供更好的服務。該課題綜合了虛擬現(xiàn)實項目的優(yōu)點和缺點,盡可能的發(fā)揮虛擬現(xiàn)實的優(yōu)點,最大化實現(xiàn)了虛擬整體手術(shù)室項目的價值。
【關(guān)鍵詞】：整體手術(shù)室 unity3D 設(shè)計與實現(xiàn) 優(yōu)點和缺點
【學位授予單位】：北京工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：R61;TP391.9
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-18
• 1.1 選題依據(jù)（研究意義、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀等）9-13
• 1.1.1 研究意義9-11
• 1.1.2 國外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.1.3 國內(nèi)研究現(xiàn)狀12
• 1.1.4 與國內(nèi)外現(xiàn)狀的區(qū)別12-13
• 1.2 選題的研究內(nèi)容、研究目標以及擬解決的關(guān)鍵問題等13-14
• 1.2.1 研究內(nèi)容13
• 1.2.2 研究目標13
• 1.2.3 擬解決的關(guān)鍵問題13-14
• 1.3 擬采取的研究方案（研究思路、技術(shù)路線或研究方法）及可行性分析14-15
• 1.3.1 研究思路14
• 1.3.2 技術(shù)路線14-15
• 1.3.3 可行性分析15
• 1.4 論文結(jié)構(gòu)15-18
• 第2章 虛擬整體手術(shù)室實現(xiàn)目標與需求分析18-27
• 2.1 虛擬整體手術(shù)室實現(xiàn)目標18-19
• 2.1.1 降低損失18
• 2.1.2 盡可能與實物操作產(chǎn)生相等價值18
• 2.1.3 擴大應用價值18
• 2.1.4 普及整體手術(shù)室概念18-19
• 2.1.5 最大化整體手術(shù)室的社會價值19
• 2.1.6 整體手術(shù)室可擴展19
• 2.2 需求人群分析19-20
• 2.3 系統(tǒng)需求概要20-21
• 2.4 開發(fā)環(huán)境介紹21-23
• 2.5 主流游戲引擎在醫(yī)學中的應用與選擇引擎開發(fā)虛擬整體手術(shù)室項目23-27
• 2.5.1 OGRE引擎23-24
• 2.5.2 Unreal虛幻引擎24
• 2.5.3 Unity3D引擎24-25
• 2.5.4 Converse3D虛擬現(xiàn)實引擎25-27
• 第3章 整體手術(shù)室場景效果設(shè)計27-44
• 3.1 虛擬整體手術(shù)室功能圖文概述27-29
• 3.2 漫游交互與無影燈交互設(shè)計29-33
• 3.3 手術(shù)床與人物模型交互設(shè)計33-35
• 3.4 場景音效交互設(shè)計35
• 3.5 虛擬整體手術(shù)室場景策劃設(shè)計35-36
• 3.6 虛擬整體手術(shù)室模型與UV設(shè)計36-39
• 3.6.1 模型概要設(shè)計36-37
• 3.6.2 UV設(shè)計37-39
• 3.6.3 UV加貼圖39
• 3.7 各類燈光分析以及在場景中的使用39-40
• 3.7.1 方向光（Directional Light）39
• 3.7.2 點光源（Point Light）39-40
• 3.7.3 聚光燈（Spot Lights）40
• 3.8 場景效果烘焙設(shè)計40-41
• 3.8.1 Dual Lightmaps雙重光照貼圖40-41
• 3.8.2 單一光照貼圖（Single Lightmaps ）41
• 3.9 整體手術(shù)室光影效果測試41-44
• 第4章 虛擬整體手術(shù)室交互展示的設(shè)計與實現(xiàn)44-52
• 4.1 漫游交互方式實現(xiàn)44-45
• 4.2 無影燈交互實現(xiàn)45-47
• 4.3 手術(shù)床與人物模型交互實現(xiàn)47-49
• 4.4 場景音效交互實現(xiàn)49-50
• 4.5 動態(tài)加載資源50
• 4.6 場景測試50
• 4.7 本章小結(jié)50-52
• 結(jié)論52-54
• 參考文獻54-58
• 致謝58

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本文編號：935816