结合增强现实的医用加速器碰撞检测方法

发布时间：2024-06-25 18:36

　　针对肿瘤放射治疗中的加速器机械碰撞问题,提出一种增强现实环境下基于Unity3D的碰撞检测方法。基于三维建模软件3ds Max对医用直线加速器、治疗床等设备进行准确建模,基于病人CT由移动立方体算法得到三维可视化图像,并据此在USTC系列人体模型数据库中匹配体型符合程度最高的模型;编写脚本以对模型进行运动控制及刚体特性处理,基于Unity3D进行碰撞检测并规划设计GUI界面以进行用户操作和信息反馈;将三维模拟场景发布到Universal Windows平台并部署到增强现实设备HoloLens上。针对病床(病人)的三组空间位置进行测试,检测结果均与实际情况相符合,并得到了准确的反馈信息。测试结果表明,该碰撞检测方法检测结果准确,人机交互方便,增强现实环境下,展示效果直观,具有很好的应用前景。

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

图3基于表面网格的USTC系列中国人计算机人体模型（不同年龄段未成年人）

在得到上述模型后，将这些模型导入Unity3D，对各组件进行重新组装，并建立起“父子”关系，以方便进行整体操作。为模型添加不同的材质，同时为整体场景添加光照，完善整个放疗环境的模拟。本文工作采用了增强现实工具包MRTK(MixedRealityToolkit)[9]提供的增....

图4二维平面碰撞检测空间

Unity3D的碰撞检测采用包围盒（球）方式[14-15]，且在整个检测过程中，对于二维平面内的检测，主要依赖于类似四叉树的检测方式[16-17]，如图4所示。首先利用x、y轴将整个二维平面划分为四个一级区域，依次检测二维平面上的所有模型，判断模型所属区域，如果某模型与轴相交（....

图1移动立方体算法所得基于CT的三维重建模型

对于人体模型，首先获取病人的CT图像，然后读取DICOM(DigitalImagingandCommunicationinMedi-cine）文件进行处理，利用移动立方体算法（MarchingCubes）获取三角面片信息[5]，利用OpenGL的初步得到三维重建模型[....

图2基于表面网格的USTC系列中国人计算机人体模型（成人）

同时考虑到，由于人体外形受年龄、性别、身高、体重等方面的影响，单一模型不能符合实际临床检测情况，另外，考虑到病人扫描CT所受的照射剂量，临床上只对病人的需检查部位进行扫描，无法提供病人全身的CT图像，由于移动立方体算法需要基于不同二维断层图像之间轮廓线的位置得到三角面片，进而拟合....

本文编号：3995741