高分辨数字虚拟人体三维可视化结构数据集的构建
人体解剖网上教学系统是一个基于VRML 的网络三维模型浏览与教学站点, 它实现了类似于Clairvoyance Man 的基本三维模型的交互, 并具备器官“拼图”功能, 是解剖网上教学的新尝试。
表4 三维模型数据集统计表
4 研究展望
数字人研究是多种学科交叉的大舞台, 它的发展需要依靠计算机科学、信息科学、物理学、数学、医学、国防、体育、航天航空、自动化等诸多研究领域研究人员的共同参与. 第174 次香山科学会议已经将数字化虚拟人体研究概略地分为4 个阶段, 即虚拟解剖人、物理人、生理人和智能人阶段, 虚拟解剖人正是本文所处的阶段。
构建虚拟解剖人是一个长期和困难的过程, 特别是图像分割工作, 美国VHP 数据集就在近20 年的时间里, 不断改进与提高图像处理的质量, 构建出越来越精细的人体组织器官三维模型. CDH M2 在获取技术上明显领先于VHP, 这也带来更大的数据处理难度—— 2005 年, 华中科技大学组织了24 名研究生,由具有解剖教学和临床解剖经验的专家现场指导分割工作, 花去三个多月时间, 初步完成了50 个人体组织器官的建模, 奠定了本文最初的研究基础。
本研究的价值在于探索了一整套数字人海量数据三维建模与可视化的方法, 建立了多种人体二维和三维数据集. 如同VHP 数据集的发展一样, 更多的研究机构将会使用CDH M2 数据集进行相关开发,本文的研究成果将是他们工作的新起点。在华中科技大学, 高分辨数字人体数据集的构建与可视化研究仍在继续进行, 包括改善图像处理和并行计算的方法, 提高人体组织器官的分割程度,开发更加实用的可视化软件等, 让数字人技术的最新成果走向应用, 促进社会的发展和进步. 除此以外,在已有高分辨数字人三维结构数据集的基础上, 已经逐步开始人体组织结构的虚拟手术、力学模拟、辐射模拟[15]等方面的研究, 将数字人研究推进到“物理人”阶段。
总之, 数字人技术具有重要的科学意义与广阔的市场前景, 随着图像获取和信息技术的进步, 将越来越精确模拟人体的各种功能和行为, 可在医学、航天、航空、国防、体育、影视、汽车、服装等与人直接相关领域中提供可视的、虚拟的演示和科学实验的技术平台[。
致谢 感谢华中科技大学生物医学光子学教育部重点实验室、武汉光电国家实验室(筹)生物医学光子学研究部多年来参与到数字虚拟人研究工作中的几十名师生, 特别感谢南方医科大学解剖学教研室的李忠华和于涯涛两位老师的解剖分割指导。
参考文献
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7 唐雷, 李
