虚拟整体手术室交互展示的设计与实现

发布时间：2017-09-28 12:22

  本文关键词：虚拟整体手术室交互展示的设计与实现

  更多相关文章： 整体手术室 unity3D 设计与实现 优点和缺点

【摘要】：随着虚拟现实行业的不断成熟,以及虚拟现实技术日新月异的快速更新,其应用领域越来越广,而随着虚拟现实的应用领域越来越广,它所具有的沉浸感、强交互性、强构思性等特点也使它的应用领域不断扩大。虚拟整体手术室展示系统是虚拟现实、仿真技术与医学、力学、材料学等多种学科的融合产物,为观察者提供了一个非常真实的虚拟手术室环境,该研究课题的目的在于降低医护人员学习虚拟整体手术室的成本、快速普及整体手术室的概念、提高整体手术室的可扩展性等方面。本研究课题的重点部分通过设计与实现相对应的方式描述了虚拟整体手术室漫游交互设计与实现、无影灯交互设计与实现、手术床与人物模型交互设计与实现、场景音效交互设计与实现。前期工作研究与分析完该研究课题,针对该研究课题的项目需求展开分析,概括性的总结出该研究课题想要实现哪些系统,并针对这些系统分析了市面上主流的3D开发引擎,并且最终确定了使用Unity3D游戏引擎作为开发平台。在本项目的开发过程中,使用Unity3D集成的Mnonodevelop编辑器作为编码环境,使用C#脚本作为开发语言。前面大量的文字研究与课题分析完成后,下一步展开项目的开发工作,通过步骤描述的方式详细介绍了如何用Unfold3D与3DMax软件制作出虚拟整体手术室需要的所有模型素材,以及深度分析了与模型材质息息相关的灯光渲染以及材质贴图。最后通过分析核心代码与函数的方式,介绍了如何制作出UI交互与全自动游览的功能。开发“虚拟手术室”项目为选择了使用Unity3D游戏引擎作为开发平台,利用maya、3dsmax等建模软件完成了手术室场景道具的制作,并且使用monodevelop编辑器作为脚本开发环境,由于monodevelop编辑器支持多种开发语言,其强大的易用性可以和visual studio相媲美,本项目采用C#语言作为开发语言,使用脚本在Unity3D中实现交互功能、摄像机旋转等功能。虚拟整体手术室的意义还是要基于实际的整体手术室来看的。医疗归根结底也可以说是服务行业,那么虚拟整体手术室也是为了能提供更好的服务。该课题综合了虚拟现实项目的优点和缺点,尽可能的发挥虚拟现实的优点,最大化实现了虚拟整体手术室项目的价值。
【关键词】：整体手术室 unity3D 设计与实现 优点和缺点
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R61;TP391.9
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-18
• 1.1 选题依据（研究意义、国内外研究现状等）9-13
• 1.1.1 研究意义9-11
• 1.1.2 国外研究现状11-12
• 1.1.3 国内研究现状12
• 1.1.4 与国内外现状的区别12-13
• 1.2 选题的研究内容、研究目标以及拟解决的关键问题等13-14
• 1.2.1 研究内容13
• 1.2.2 研究目标13
• 1.2.3 拟解决的关键问题13-14
• 1.3 拟采取的研究方案（研究思路、技术路线或研究方法）及可行性分析14-15
• 1.3.1 研究思路14
• 1.3.2 技术路线14-15
• 1.3.3 可行性分析15
• 1.4 论文结构15-18
• 第2章 虚拟整体手术室实现目标与需求分析18-27
• 2.1 虚拟整体手术室实现目标18-19
• 2.1.1 降低损失18
• 2.1.2 尽可能与实物操作产生相等价值18
• 2.1.3 扩大应用价值18
• 2.1.4 普及整体手术室概念18-19
• 2.1.5 最大化整体手术室的社会价值19
• 2.1.6 整体手术室可扩展19
• 2.2 需求人群分析19-20
• 2.3 系统需求概要20-21
• 2.4 开发环境介绍21-23
• 2.5 主流游戏引擎在医学中的应用与选择引擎开发虚拟整体手术室项目23-27
• 2.5.1 OGRE引擎23-24
• 2.5.2 Unreal虚幻引擎24
• 2.5.3 Unity3D引擎24-25
• 2.5.4 Converse3D虚拟现实引擎25-27
• 第3章 整体手术室场景效果设计27-44
• 3.1 虚拟整体手术室功能图文概述27-29
• 3.2 漫游交互与无影灯交互设计29-33
• 3.3 手术床与人物模型交互设计33-35
• 3.4 场景音效交互设计35
• 3.5 虚拟整体手术室场景策划设计35-36
• 3.6 虚拟整体手术室模型与UV设计36-39
• 3.6.1 模型概要设计36-37
• 3.6.2 UV设计37-39
• 3.6.3 UV加贴图39
• 3.7 各类灯光分析以及在场景中的使用39-40
• 3.7.1 方向光（Directional Light）39
• 3.7.2 点光源（Point Light）39-40
• 3.7.3 聚光灯（Spot Lights）40
• 3.8 场景效果烘焙设计40-41
• 3.8.1 Dual Lightmaps双重光照贴图40-41
• 3.8.2 单一光照贴图（Single Lightmaps ）41
• 3.9 整体手术室光影效果测试41-44
• 第4章 虚拟整体手术室交互展示的设计与实现44-52
• 4.1 漫游交互方式实现44-45
• 4.2 无影灯交互实现45-47
• 4.3 手术床与人物模型交互实现47-49
• 4.4 场景音效交互实现49-50
• 4.5 动态加载资源50
• 4.6 场景测试50
• 4.7 本章小结50-52
• 结论52-54
• 参考文献54-58
• 致谢58

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本文编号：935816