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本论文是以虚拟助产手术训练为研究目的,解决虚拟手人机交互的关键问题,并提供系统的实现方案。虚拟助产手术训练是利用数据手套作为人机交互的接口,使用户可以在虚拟手术场景实时地操作虚拟手,进行助产手术训练。本文对虚拟手和虚拟手术场景的创建、虚拟手的交互和控制技术进行了详细的分析和深入的研究,并完成了原型系统交互部分的初步开发,为今后虚拟手术训练的实现提供良好的基础。具体研究工作如下:(1)对虚拟手的静态建模、动态控制和人机交互进行了分析和研究,提出了具体的实现方案。根据人手的形状和外观特点,采用3dsMax网格建模的方法,快速地建立逼真的人手三维模型。在分析人手骨骼结构的基础之上,采取分割模型的方法,把人手的三维模型分块分层,并按照逐层控制的方法建立虚拟手的层次和关联。通过图形转换矩阵对模型进行一系列的变换,实现虚拟手的运动。同时,分析了数据手套的使用方法,并创建接收数据手套信息的模块。最后建立了数据手套与虚拟手的映射关系,实现了人机交互。(2)针对虚拟助产手术训练,研究了虚拟手术场景的构建和管理方法。还研究了虚拟手和其它模型的碰撞检测理论,并初步制定了手术训练虚拟手的操作规则。对虚拟手术场景中医学三维模型的建模等进行了分析,并提出构建的方法。(3)根据医学理论和手术训练的要求,提出了虚拟手术交互训练的基本框架,并提供实现虚拟手术人机交互功能的方案。在Windows操作系统和VC++的编程环境下,以Eon Studio作为虚拟现实平台、3dsMax作为建模工具,结合Eon SDK和5DT SDK,利用5DT Data-glove5作为人机交互的工具,完成了虚拟手术训练系统交互部分的开发工作。利用3dsMax、Eon等工具,构建了逼真的虚拟手和手术场景。使用Eon SDK开发虚拟手的控制节点,并利用5DT SDK在VC++中开发数据手套信息的接收模块,目的是为了实现实时地操作虚拟手。最后用VC++编程实现了虚拟助产手术训练系统的各部分功能的集成。