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《大连理工大学》 2010年
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基于虚拟现实技术的心脏建模方法研究

余国庆  
【摘要】: 虚拟现实技术被认为是二十世纪计算机科学的新兴技术之一。将虚拟现实技术应用到医疗系统中有着重要的意义,由于急救训练资源短缺,为医务人员和学生熟练掌握急救的实际操作技能带来了困难,进而通过虚拟现实技术来实现对人体器官的研究有着重要的影响,可以有效减少医疗事故的发生,因此对它的研究非常重要。 虚拟现实技术优越性在于将实现人们与计算机真实的、身临其境的交互。对组织器官建模是实现医疗虚拟现实系统的第一关键环节,如何达到逼真的画面图形需要有良好的纹理映射和光照技术。由于人体组织器官是随着时间变化而不停的在变化的,所以同时还要解决人体组织器官的动态变化过程。 在采用有限元法的三维虚拟心脏跳动研究基础上,为了满足组织器官建模能够达到用户的需求,那么对呈现在用户面前的模型的真实性要求很高,本文以纹理映射技术作为解决建模表面真实性的主要技术,人们依据纹理细节来区别各种具有相同外形的景物,因此景物表面纹理细节的模拟在真实感图形合成技术中起着非常重要的作用。 全局光照明效果在视觉上为用户提供了虚拟场景中的物体形状、材质以及相互位置关系的重要信息,从而能够大大提高计算机生成图像的真实感。将全局光照明集成到交互式应用中,达到全局光照明场景的实时绘制。 本文以人体组织器官——心脏阐述在医疗虚拟现实系统中如何应用虚拟技术。作为人体重要器官之一的心脏,一直以来都是临床医学研究的重点。虚拟现实和三维重构技术的发展使得三维虚拟心脏的研究成为可能。心脏有两房两室并且表面是有张力的,心脏的跳动就是心房吸入至心室,心室收缩将血液喷出的动态过程。针对心脏运动的非刚性,应用3DSMAX软件对人体心脏进行三维建模,并结合有限元方法对心脏模型赋予心脏跳动所具有的动力学特性,模拟人体心脏的动态变化,逼真的重现人体心脏运动的全过程,为真实人体心脏的可视化研究提供可靠的理论依据。 本文简单扼要地介绍了该系统实现过程中应用到的技术,并对我国应用该类虚拟现实技术的状况和前景做出了分析。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TP391.9

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