本文關(guān)鍵詞：數(shù)字三維心臟模型可視化的交互設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

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【摘要】：近年來,隨著三維可視化技術(shù)應(yīng)用到醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,人們探索了多種建立三維人體心臟模型的方法,致力于實(shí)現(xiàn)人體心臟三維模型的可視化。可視化的三維心臟模型的建立不僅視覺效果好,認(rèn)知容易,同時也節(jié)省了珍貴的心臟標(biāo)本資源,經(jīng)濟(jì)效益明顯且無污染,此外,還為心臟病理病因分析、心臟解剖教學(xué)、心臟手術(shù)術(shù)前規(guī)劃以及虛擬手術(shù)培訓(xùn)等,提供了三維解剖學(xué)上的依據(jù),其可視性與交互性在醫(yī)學(xué)研究與教學(xué)方面有著巨大的價值。在數(shù)字化技術(shù)高速發(fā)展的今天,國外人員對于人體三維心臟模型建立方面的研究已經(jīng)取得了數(shù)字化、精確化、仿真度較高的成果,但其在交互展示方面,受三維模型構(gòu)成所限,交互方式較為單一,并不能幫助人腦直接形成清晰的三維空間結(jié)構(gòu)。國內(nèi)方面在心臟模型可視化的研究上還處于初級探索階段,其研究成果沒有貼圖、缺少內(nèi)部結(jié)構(gòu)構(gòu)成,丟失重要細(xì)節(jié)信息,且缺乏必要的交互手段,相比于國外技術(shù)成果而言,有著較大的差距。針對這些問題,本論文對三維心臟模型的建立和交互實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了重點(diǎn)研究。根據(jù)心臟解剖學(xué)書籍和相關(guān)文獻(xiàn)資料,在心臟模型建立的研究中,直接利用三維可視化軟件3Ds Max實(shí)現(xiàn)了帶有貼圖的、包含全部內(nèi)部結(jié)構(gòu)的體心臟模型的建立,細(xì)節(jié)信息部分如三尖瓣、腱索、竇房結(jié)等均實(shí)現(xiàn)良好。通過對現(xiàn)有交互技術(shù)方法的探索,在三維交互實(shí)現(xiàn)的研究中,使用Unity 3D軟件設(shè)計(jì)并開發(fā)了數(shù)字三維心臟模型可視化的交互系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了三維心臟模型的八種基本交互展示功能,包括移動、放縮、旋轉(zhuǎn)、刪除、還原等,其中,重點(diǎn)研究了基于三維模型切割算法的模擬平面切割方法,并完成了三維心臟模型的剖面查看功能。此外,系統(tǒng)還實(shí)現(xiàn)了三維模型的半透明化和文字介紹功能,以及3Ds Max和After Effect軟件共同制作的心動周期動畫視頻觀看功能,動靜結(jié)合展示。論文的最后,指出了數(shù)字三維心臟模型可視化的研究所面臨的挑戰(zhàn),以及未來此研究領(lǐng)域的重點(diǎn)發(fā)展方向。
【關(guān)鍵詞】：心臟模型 可視化 三維模型切割 三維動畫
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：R540.4;TP391.41
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 研究背景及意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-17
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀14-17
• 1.3 研究內(nèi)容17
• 1.4 論文結(jié)構(gòu)17-18
• 第2章 相關(guān)技術(shù)理論與方法18-26
• 2.1 三維心臟建模方法18-20
• 2.1.1 可視化軟件建模18-19
• 2.1.2 使用數(shù)據(jù)建模19-20
• 2.1.3 三維激光掃描儀20
• 2.2 三維動畫制作技術(shù)20
• 2.3 三維交互技術(shù)理論20-21
• 2.4 三維模型切割算法21-24
• 2.4.1 碰撞檢測切割算法21-22
• 2.4.2 S-H算法22-23
• 2.4.3 頂點(diǎn)移動算法23-24
• 2.4.4 算法比較24
• 2.5 系統(tǒng)開發(fā)平臺與編程語言24-25
• 2.5.1 Unity 3D開發(fā)平臺24
• 2.5.2 JavaScript和C#編程語言24-25
• 2.6 本章小結(jié)25-26
• 第3章 三維心臟模型模擬平面切割方法研究26-34
• 3.1 平面切割算法適用性分析26-28
• 3.1.1 缺少貼圖的三維模型26
• 3.1.2 簡單貼圖的三維模型26-27
• 3.1.3 采用UV貼圖的三維模型27-28
• 3.2 基于UV貼圖的模擬平面切割方法28-32
• 3.2.1 模型頂點(diǎn)與平面關(guān)系判定28-30
• 3.2.2 三角網(wǎng)格與平面求交算法30
• 3.2.3 模型頂點(diǎn)與UV貼圖的映射30-31
• 3.2.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析31-32
• 3.3 本章小結(jié)32-34
• 第4章 數(shù)字三維心臟可視化系統(tǒng)需求分析34-40
• 4.1 系統(tǒng)總體描述34
• 4.1.1 目標(biāo)場景34
• 4.1.2 運(yùn)行環(huán)境34
• 4.2 系統(tǒng)功能分析34-38
• 4.2.1 整體功能分析34-35
• 4.2.2 詳細(xì)功能分析35-38
• 4.3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析38-39
• 4.3.1 數(shù)據(jù)需求分析38
• 4.3.2 數(shù)據(jù)輸入與輸出38-39
• 4.3.3 數(shù)據(jù)傳輸過程39
• 4.4 本章小結(jié)39-40
• 第5章 數(shù)字三維心臟可視化系統(tǒng)設(shè)計(jì)40-60
• 5.1 數(shù)字三維心臟可視化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)40-44
• 5.1.1 系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)40-41
• 5.1.2 系統(tǒng)協(xié)作關(guān)系41-42
• 5.1.3 系統(tǒng)活動流程42-44
• 5.2 數(shù)字三維心臟可視化系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)44-46
• 5.2.1 工具選擇控制功能44-45
• 5.2.2 模型選擇顯示功能45-46
• 5.2.3 文本說明顯示功能46
• 5.2.4 三維動畫播放功能46
• 5.3 數(shù)字三維心臟可視化系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)46-49
• 5.3.1 界面層級46-47
• 5.3.2 界面設(shè)計(jì)47-48
• 5.3.3 界面交互48-49
• 5.4 數(shù)字三維心臟可視化系統(tǒng)三維心臟模型設(shè)計(jì)49-55
• 5.4.1 心外膜模型設(shè)計(jì)49-50
• 5.4.2 心血管模型設(shè)計(jì)50-51
• 5.4.3 房室肌模型設(shè)計(jì)51-53
• 5.4.4 腔內(nèi)結(jié)構(gòu)模型設(shè)計(jì)53-55
• 5.5 數(shù)字三維心臟可視化系統(tǒng)三維動畫視頻設(shè)計(jì)55-57
• 5.5.1 3DsMax動畫制作55-56
• 5.5.2 After Effect后期合成56-57
• 5.6 數(shù)字三維心臟可視化系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)57-59
• 5.6.1 拆解模塊程序設(shè)計(jì)57-58
• 5.6.2 展示模塊程序設(shè)計(jì)58-59
• 5.7 本章小結(jié)59-60
• 第6章 數(shù)字三維心臟可視化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)60-76
• 6.1 Unity3D場景整合60-63
• 6.1.1 二維界面素材60-61
• 6.1.2 三維心臟模型61
• 6.1.3 燈光效果61-62
• 6.1.4 三維動畫視頻62
• 6.1.5 最終合成結(jié)果62-63
• 6.2 系統(tǒng)控件碰撞檢測63-64
• 6.3 工具欄交互實(shí)現(xiàn)64-69
• 6.3.1 模型整體變換64
• 6.3.2 子模型平移、旋轉(zhuǎn)、縮放64-65
• 6.3.3 子模型刪除、單獨(dú)顯示65-67
• 6.3.4 恢復(fù)模型初始狀態(tài)67
• 6.3.5 心臟模型剖面查看67-69
• 6.4 菜單欄交互實(shí)現(xiàn)69-71
• 6.4.1 模型菜單交互69-70
• 6.4.2 動畫菜單交互70-71
• 6.5 系統(tǒng)發(fā)布71-72
• 6.6 系統(tǒng)測試72-75
• 6.6.1 測試環(huán)境72
• 6.6.2 過程及結(jié)果72-73
• 6.6.3 問題處理73-75
• 6.7 本章小結(jié)75-76
• 結(jié)論76-78
• 參考文獻(xiàn)78-82
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果82-84
• 致謝84

【相似文獻(xiàn)】

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