基于數(shù)據(jù)手套的虛擬手術(shù)訓(xùn)練系統(tǒng)交互技術(shù)的研究.pdf

1、本論文是以虛擬助產(chǎn)手術(shù)訓(xùn)練為研究目的，解決虛擬手人機(jī)交互的關(guān)鍵問(wèn)題，并提供系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案。虛擬助產(chǎn)手術(shù)訓(xùn)練是利用數(shù)據(jù)手套作為人機(jī)交互的接口，使用戶可以在虛擬手術(shù)場(chǎng)景實(shí)時(shí)地操作虛擬手，進(jìn)行助產(chǎn)手術(shù)訓(xùn)練。 本文對(duì)虛擬手和虛擬手術(shù)場(chǎng)景的創(chuàng)建、虛擬手的交互和控制技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的分析和深入的研究，并完成了原型系統(tǒng)交互部分的初步開(kāi)發(fā)，為今后虛擬手術(shù)訓(xùn)練的實(shí)現(xiàn)提供良好的基礎(chǔ)。具體研究工作如下： (1)對(duì)虛擬手的靜態(tài)建模、動(dòng)態(tài)控制和人機(jī)

2、交互進(jìn)行了分析和研究，提出了具體的實(shí)現(xiàn)方案。根據(jù)人手的形狀和外觀特點(diǎn)，采用3dsMax網(wǎng)格建模的方法，快速地建立逼真的人手三維模型。在分析人手骨骼結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)之上，采取分割模型的方法，把人手的三維模型分塊分層，并按照逐層控制的方法建立虛擬手的層次和關(guān)聯(lián)。通過(guò)圖形轉(zhuǎn)換矩陣對(duì)模型進(jìn)行一系列的變換，實(shí)現(xiàn)虛擬手的運(yùn)動(dòng)。同時(shí)，分析了數(shù)據(jù)手套的使用方法，并創(chuàng)建接收數(shù)據(jù)手套信息的模塊。最后建立了數(shù)據(jù)手套與虛擬手的映射關(guān)系，實(shí)現(xiàn)了人機(jī)交互。 (2

3、)針對(duì)虛擬助產(chǎn)手術(shù)訓(xùn)練，研究了虛擬手術(shù)場(chǎng)景的構(gòu)建和管理方法。還研究了虛擬手和其它模型的碰撞檢測(cè)理論，并初步制定了手術(shù)訓(xùn)練虛擬手的操作規(guī)則。對(duì)虛擬手術(shù)場(chǎng)景中醫(yī)學(xué)三維模型的建模等進(jìn)行了分析，并提出構(gòu)建的方法。 (3)根據(jù)醫(yī)學(xué)理論和手術(shù)訓(xùn)練的要求，提出了虛擬手術(shù)交互訓(xùn)練的基本框架，并提供實(shí)現(xiàn)虛擬手術(shù)人機(jī)交互功能的方案。在windows操作系統(tǒng)和VC++的編程環(huán)境下，以Eon Studio作為虛擬現(xiàn)實(shí)平臺(tái)、3dsMax作為建模工具，結(jié)合