基于VTK的虛擬手可視化模型的初步研究.pdf

1、隨著1989年美國(guó)提出可視人計(jì)劃以來，虛擬人的概念引起了全球的關(guān)注，“虛擬人”是指把人體形態(tài)學(xué)、物理學(xué)和生物學(xué)等信息，通過大型計(jì)算機(jī)處理而實(shí)現(xiàn)的數(shù)字化虛擬人體，是可代替真實(shí)人體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究的技術(shù)平臺(tái)。虛擬手的研究是虛擬人研究中的一個(gè)重要部分，“虛擬手”是將人手的物理和運(yùn)動(dòng)生物學(xué)過程用數(shù)學(xué)方法進(jìn)行精確描述，并建立相應(yīng)的、等效意義上的數(shù)字化手部模型。虛擬手建模的研究在醫(yī)學(xué)臨床應(yīng)用、生理學(xué)研究、仿生機(jī)械手研究、康復(fù)治療、聾啞教育等領(lǐng)域有著重要

2、的意義。
　　 本課題利用中國(guó)數(shù)字化可視人體數(shù)據(jù)集，以解剖本體為基準(zhǔn)進(jìn)行圖像分割，獲取手的皮膚、骨骼等組織結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)；利用Visual Studio2005和VTK(Visualization Toolkit)可視化工具包作為開發(fā)平臺(tái)，設(shè)計(jì)了虛擬手系統(tǒng)軟件，視覺效果和運(yùn)行效率較好，可滿足臨床上的觀察需求。其對(duì)主要功能的算法進(jìn)行了封裝，實(shí)現(xiàn)了任意路徑下的BMP圖像序列讀取功能，采用多平面重建算法實(shí)現(xiàn)了多模式的任意切面顯示，采用面繪

3、制和體繪制的不同算法分別繪制虛擬手的三維可視化解剖模型，包括手部皮膚、橈骨、尺骨、腕骨(包括周骨、月骨、三角骨、豌豆骨、大多角骨、小多角骨、頭狀骨、鉤骨)、第Ⅰ～Ⅴ掌骨、第Ⅰ～Ⅴ指骨第(包括近節(jié)指骨、中節(jié)指骨、遠(yuǎn)節(jié)指骨)，可以任意角度和比例大小對(duì)它們進(jìn)行交互式觀察，清楚地顯示了它們?cè)诘目臻g上的位置關(guān)系，并通過實(shí)時(shí)的鼠標(biāo)交互實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)值的獲取、距離測(cè)量、角度測(cè)量等三維測(cè)量功能，以用于人手運(yùn)動(dòng)機(jī)能檢測(cè)和手勢(shì)分析等研究；另外，軟件系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)