一種基于eon的手術(shù)室漫游系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，特別涉及一種基于EON的手術(shù)室漫游系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，出現(xiàn)了一門基于計(jì)算機(jī)技術(shù)、圖形圖像技術(shù)和多媒體技術(shù)為一體的新興技術(shù)——虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(V R)。它是通過(guò)利用計(jì)算機(jī)技術(shù)幫助我們精確地構(gòu)建出客觀世界存在著的東西，并在人們創(chuàng)造力的輔助下，讓人們能足不出戶就能游覽自己想要的場(chǎng)景。這種技術(shù)的特點(diǎn)在于借助計(jì)算機(jī)構(gòu)建出一個(gè)虛擬的世界，人們可以在某些外設(shè)比如:數(shù)據(jù)眼鏡、數(shù)據(jù)手套等的幫助下進(jìn)入到人為構(gòu)建的虛幻世界中。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特點(diǎn)被稱為“31”特征，即交互性(Interactivity)、沉浸感(Immers1n)和想象性(Imaginat1n)，這正好為建設(shè)具有高感觀性高互動(dòng)性的虛擬手術(shù)室提供了強(qiáng)有力的支持。
[0003]基于EON的手術(shù)室漫游系統(tǒng)，可以讓用戶通過(guò)計(jì)算機(jī)了解手術(shù)室的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，通過(guò)鍵盤和鼠標(biāo)進(jìn)行相關(guān)操作，可以自由的在虛擬的場(chǎng)景里進(jìn)行漫游，達(dá)到身臨其境的感覺(jué)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明通過(guò)對(duì)手術(shù)室布局的研究，建立了具有實(shí)時(shí)仿真和交互控制功能的手術(shù)室漫游系統(tǒng)，目的在于為手術(shù)室設(shè)計(jì)中提供了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)；為以后新醫(yī)師的培訓(xùn)提供了方便。
[0005]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0006]—種基于EON的手術(shù)室漫游系統(tǒng),其組成包括:系統(tǒng)建模模塊，模型簡(jiǎn)化模塊和數(shù)據(jù)優(yōu)化模塊，虛擬漫游平臺(tái)。
[0007]所述的一種基于EON的手術(shù)室漫游系統(tǒng)，其特征是虛擬手術(shù)室系統(tǒng)是通過(guò)高精度的數(shù)學(xué)建模，對(duì)真實(shí)的手術(shù)室進(jìn)行模擬，從而完成手術(shù)室的數(shù)據(jù)描述，具有高仿真度、高品質(zhì)等特點(diǎn)。
[0008]所述的一種基于EON的手術(shù)室漫游系統(tǒng)，其特征是虛擬手術(shù)室漫游系統(tǒng)核心內(nèi)容是對(duì)真實(shí)手術(shù)室內(nèi)各種模型實(shí)物進(jìn)行數(shù)字化處理，從而完成數(shù)學(xué)模型的建立，模型建立過(guò)程中包含了對(duì)大量數(shù)據(jù)的處理，為了加快系統(tǒng)開發(fā)的進(jìn)度和和提高顯示效率，我們要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行合理的管理組織和傳遞分配。
[0009]首先對(duì)手術(shù)室虛擬漫游系統(tǒng)建模，構(gòu)建虛擬的手術(shù)場(chǎng)景，并對(duì)模型及場(chǎng)景進(jìn)行簡(jiǎn)化和數(shù)據(jù)優(yōu)化，其次是搭建手術(shù)室虛擬漫游平臺(tái)?；贓ON軟件開發(fā)工具包和VC++環(huán)境，開發(fā)出手術(shù)室漫游的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)漫游系統(tǒng)人機(jī)交互功能，包括基于包圍盒理論的碰撞檢測(cè)功能；基于關(guān)鍵點(diǎn)文件的路徑漫游功能；基于矩陣變換理論的視點(diǎn)位置實(shí)時(shí)顯示功能；借助Script節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)拾取功能。最后結(jié)合立體顯示關(guān)鍵技術(shù)和虛擬外設(shè)，實(shí)現(xiàn)了桌面型交互式漫游和路徑漫游，初步實(shí)現(xiàn)了手術(shù)室沉浸式漫游。
[0010]虛擬手術(shù)室系統(tǒng)是通過(guò)高精度的數(shù)學(xué)建模，對(duì)真實(shí)的手術(shù)室進(jìn)行模擬，從而完成手術(shù)室的數(shù)據(jù)描述，具有高仿真度、高品質(zhì)等特點(diǎn)。還能實(shí)現(xiàn)虛擬漫游和通過(guò)鍵盤、鼠標(biāo)等外設(shè)的人機(jī)交互操作。利用3DS MAX根據(jù)真實(shí)手術(shù)室的數(shù)據(jù)信息(手術(shù)室形狀、內(nèi)部設(shè)備放置等)對(duì)虛擬手術(shù)室進(jìn)行高精度數(shù)學(xué)建模，建造能夠反映手術(shù)室真實(shí)情況的虛擬場(chǎng)景。并且利用3DS MAX對(duì)儀器設(shè)備精密建模，并且根據(jù)實(shí)際情況對(duì)模型特性進(jìn)行限定。
[0011]虛擬手術(shù)室漫游系統(tǒng)核心內(nèi)容是對(duì)真實(shí)手術(shù)室內(nèi)各種模型實(shí)物進(jìn)行數(shù)字化處理，從而完成數(shù)學(xué)模型的建立，模型建立過(guò)程中包含了對(duì)大量數(shù)據(jù)的處理，為了加快系統(tǒng)開發(fā)的進(jìn)度和和提高顯示效率，我們要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行合理的管理組織和傳遞分配。
[0012]漫游系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)文件類型主要有以下三種:
[0013]1、手術(shù)室圖形數(shù)據(jù)。*.3ds格式，包含實(shí)體的曲線特征、曲面特征、空間位置和基本色調(diào)等信息；*.fit格式，包含著實(shí)體的分類和層次關(guān)系，以及簡(jiǎn)化的模型結(jié)構(gòu)等信息。
[0014]2、材質(zhì)和紋理數(shù)據(jù)。*.jpg格式，包含材質(zhì)、紋理等信息；*.png格式，包含灰度圖信息，體現(xiàn)物體的透明度；*.bmp格式，包含位圖信息。
[0015]3、漫游平臺(tái)展示數(shù)據(jù)。*.eoz格式，是一種適合網(wǎng)絡(luò)發(fā)布的壓縮型數(shù)據(jù)格式，包含用戶界面、視圖顯示比例等信息。手術(shù)室虛擬漫游系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳遞。
[0016]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明將3DS MAX和EON結(jié)合，利用3DS MAX強(qiáng)大的建模功能和EON強(qiáng)大的交互設(shè)計(jì)功能來(lái)完成虛擬手術(shù)室漫游的設(shè)計(jì)。把手術(shù)室與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)想結(jié)合，為人們參觀手術(shù)室提供了方便；為手術(shù)室設(shè)計(jì)中提供了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)；為以后新醫(yī)師的培訓(xùn)提供了方便。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0018]圖2為碰撞檢測(cè)流程。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本發(fā)明做更詳細(xì)地描述:
[0020]—種基于EON的手術(shù)室漫游系統(tǒng),其組成包括:系統(tǒng)建模模塊，模型簡(jiǎn)化模塊和數(shù)據(jù)優(yōu)化模塊，虛擬漫游平臺(tái)。
[0021]其特征是虛擬手術(shù)室系統(tǒng)是通過(guò)高精度的數(shù)學(xué)建模，對(duì)真實(shí)的手術(shù)室進(jìn)行模擬，從而完成手術(shù)室的數(shù)據(jù)描述，具有聞仿真度、聞品質(zhì)等特點(diǎn)。
[0022]其特征是虛擬手術(shù)室漫游系統(tǒng)核心內(nèi)容是對(duì)真實(shí)手術(shù)室內(nèi)各種模型實(shí)物進(jìn)行數(shù)字化處理，從而完成數(shù)學(xué)模型的建立，模型建立過(guò)程中包含了對(duì)大量數(shù)據(jù)的處理，為了加快系統(tǒng)開發(fā)的進(jìn)度和和提高顯示效率，我們要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行合理的管理組織和傳遞分配。
[0023]結(jié)合圖1，圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。首先對(duì)手術(shù)室虛擬漫游系統(tǒng)建模，構(gòu)建虛擬的手術(shù)場(chǎng)景，并對(duì)模型及場(chǎng)景進(jìn)行簡(jiǎn)化和數(shù)據(jù)優(yōu)化，其次是搭建手術(shù)室虛擬漫游平臺(tái)?；贓ON軟件開發(fā)工具包和VC++環(huán)境，開發(fā)出手術(shù)室漫游的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)漫游系統(tǒng)人機(jī)交互功能，包括基于包圍盒理論的碰撞檢測(cè)功能；基于關(guān)鍵點(diǎn)文件的路徑漫游功能；基于矩陣變換理論的視點(diǎn)位置實(shí)時(shí)顯示功能；借助Script節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)拾取功能。最后結(jié)合立體顯示關(guān)鍵技術(shù)和虛擬外設(shè)，實(shí)現(xiàn)了桌面型交互式漫游和路徑漫游，初步實(shí)現(xiàn)了手術(shù)室沉浸式漫游。
[0024]虛擬手術(shù)室系統(tǒng)是通過(guò)高精度的數(shù)學(xué)建模，對(duì)真實(shí)的手術(shù)室進(jìn)行模擬，從而完成手術(shù)室的數(shù)據(jù)描述，具有高仿真度、高品質(zhì)等特點(diǎn)。還能實(shí)現(xiàn)虛擬漫游和通過(guò)鍵盤、鼠標(biāo)等外設(shè)的人機(jī)交互操作。利用3DS MAX根據(jù)真實(shí)手術(shù)室的數(shù)據(jù)信息(手術(shù)室形狀、內(nèi)部設(shè)備放置等)對(duì)虛擬手術(shù)室進(jìn)行高精度數(shù)學(xué)建模，建造能夠反映手術(shù)室真實(shí)情況的虛擬場(chǎng)景。并且利用3DS MAX對(duì)儀器設(shè)備精密建模，并且根據(jù)實(shí)際情況對(duì)模型特性進(jìn)行限定。
[0025]結(jié)合圖2，圖2為碰撞檢測(cè)流程。本文采用的是層次包圍盒法進(jìn)行碰撞檢測(cè)。在對(duì)虛擬環(huán)境漫游的設(shè)計(jì)中我們采用了 EON中自帶的凸面碰撞檢測(cè)節(jié)點(diǎn)及凸面碰撞檢測(cè)管理節(jié)點(diǎn)。當(dāng)兩個(gè)對(duì)象的包圍盒之間的距離在我們所設(shè)定的碰撞檢測(cè)范圍之內(nèi)時(shí)，那么這兩個(gè)物體就會(huì)被認(rèn)為是發(fā)生了碰撞。我們通過(guò)把碰撞檢測(cè)節(jié)點(diǎn)的碰撞功能與其滑移屬性相結(jié)合，就可以物體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中就不會(huì)與其他物體相碰撞了 ；也排除了物體與物體相互穿越的問(wèn)題。這就會(huì)使整個(gè)漫游更具有真實(shí)感和沉浸感。舉個(gè)例子來(lái)說(shuō)，在整個(gè)虛擬系統(tǒng)中，將Collis1n Tolerance屬性設(shè)為0.1，再設(shè)置碰撞檢測(cè)節(jié)點(diǎn)中的滑移屬性，那么當(dāng)我們所拾取的物體與另一個(gè)物體之間的距離為0.1個(gè)單位以內(nèi)時(shí)就發(fā)生碰撞，這里的滑移指的是我們所選擇的物體與和它將要碰撞的物體之間的滑移，這樣兩物體之間就不會(huì)產(chǎn)生碰撞了，這條運(yùn)動(dòng)軌跡就是可用的了。通過(guò)這種方法的應(yīng)用，我們既可以節(jié)省時(shí)間有可以保證漫游的實(shí)時(shí)性。至此，碰撞檢測(cè)已完成。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于EON的手術(shù)室漫游系統(tǒng)，其組成包括:系統(tǒng)建模模塊，模型簡(jiǎn)化模塊和數(shù)據(jù)優(yōu)化模塊，虛擬漫游平臺(tái)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于EON的手術(shù)室漫游系統(tǒng)，其特征是虛擬手術(shù)室系統(tǒng)是通過(guò)高精度的數(shù)學(xué)建模，對(duì)真實(shí)的手術(shù)室進(jìn)行模擬，從而完成手術(shù)室的數(shù)據(jù)描述，具有高仿真度、聞品質(zhì)等特點(diǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于EON的手術(shù)室漫游系統(tǒng)，其特征是虛擬手術(shù)室漫游系統(tǒng)核心內(nèi)容是對(duì)真實(shí)手術(shù)室內(nèi)各種模型實(shí)物進(jìn)行數(shù)字化處理，從而完成數(shù)學(xué)模型的建立，模型建立過(guò)程中包含了對(duì)大量數(shù)據(jù)的處理，為了加快系統(tǒng)開發(fā)的進(jìn)度和和提高顯示效率，我們要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行合理的管理組織和傳遞分配。
【專利摘要】一種基于EON的手術(shù)室漫游系統(tǒng)，其組成包括：系統(tǒng)建模模塊，模型簡(jiǎn)化模塊和數(shù)據(jù)優(yōu)化模塊，虛擬漫游平臺(tái)。虛擬手術(shù)室系統(tǒng)是通過(guò)高精度的數(shù)學(xué)建模，對(duì)真實(shí)的手術(shù)室進(jìn)行模擬，從而完成手術(shù)室的數(shù)據(jù)描述，具有高仿真度、高品質(zhì)等特點(diǎn)。為以后新醫(yī)師的培訓(xùn)提供了方便。首先對(duì)手術(shù)室虛擬漫游系統(tǒng)建模，構(gòu)建虛擬的手術(shù)場(chǎng)景，并對(duì)模型及場(chǎng)景進(jìn)行簡(jiǎn)化和數(shù)據(jù)優(yōu)化，其次是搭建手術(shù)室虛擬漫游平臺(tái)。基于EON軟件開發(fā)工具包和VC++環(huán)境，開發(fā)出手術(shù)室漫游的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)漫游系統(tǒng)人機(jī)交互功能，包括基于包圍盒理論的碰撞檢測(cè)功能；基于關(guān)鍵點(diǎn)文件的路徑漫游功能；基于矩陣變換理論的視點(diǎn)位置實(shí)時(shí)顯示功能；借助Script節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)拾取功能。最后結(jié)合立體顯示關(guān)鍵技術(shù)和虛擬外設(shè)，實(shí)現(xiàn)了桌面型交互式漫游和路徑漫游，初步實(shí)現(xiàn)了手術(shù)室沉浸式漫游。
【IPC分類】G06T17-00
【公開號(hào)】CN104680576
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310626205
【發(fā)明人】張立新
【申請(qǐng)人】哈爾濱功成科技創(chuàng)業(yè)投資有限公司
【公開日】2015年6月3日
【申請(qǐng)日】2013年11月29日