虚拟现实技术在医学手术仿真训练中的实现与应用
体绘制技术是近年来发展较快的可视化技术,它直接基于体元绘制,能显示对象体丰富的内部细节。目前实现数据场体绘制主要有两种策略:不重构连续数据场,直接对三维离散数据场作体绘制;从三维离散数据场重构出连续数据场,再对连续数据场进行重采样并绘制图像。
4.1.2 医学图像分段
为了获得局部的人体组织器官模型,需要将感兴趣的区域从医学图像中分离出来,人们对医学图像的分段技术进行了研究。目前,有两种技术:
·二维图像的轮廓线
三维重建的数据源通常是一组一定间隔扫描获得的二维图像(如CT图片)。一种方法是将每张图片上相同组织的轮廓提取出来,产生感兴趣的二维二进制图像,然后将产生的图片堆叠起来构成三维二进制图像。最后再采用前面所说的可视化技术进行三维重建,从而获得感兴趣的组织器官的模型。
·体数据的分段
对于体数据的分段,有一个简单的技术是采用阈值方法,只有光强大于该阈值的像素点才被显示。这种方法的阈值主要是由人指定的。而另外一个更通用的方法是采用图像处理中的边缘检测技术,即使用标准的图像处理操作(如卷积、Laplacian算子等)或综合对数据集进行过滤处理,以获得所需的分段阈值。
4.2 虚拟人体组织器官的物理建模
变形模型主要是针对非刚体自由形状(free-form)物体而言的,外力的作用促使了组织的变形,并给了操作者力的反馈,因此,变形和力的反馈是紧密相连的,给定了变形模型,基本上也就可以计算出反馈力。
4.2.1自由体变形方法(FFD)
1986年,人们提出了自由体变形方法,该方法的思想是通过变形物体所在的空间而实现物体的变形。使用FFD的第一步是计算物体顶点在格子中的位置,然后格子在控制点的运动下产生形变,最后基于控制点的形变计算物体顶点位置的变化。但FFD
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