虚拟现实技术在解剖实验室应用及探究

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1、虚拟现实技术在解剖实验室应用及探究算机教研部11300⑻东北师范大学2摘要为了缓解实验教学及教学经费的压力，提高实验教学的质量，可以采用虚拟实验系统来辅助实验教学的开展；利用虚拟现实构造语言VRML和三维图形技术3Dsmax实现解剖实验室的使用环境。关键词虚拟现实技术解剖实验室三维模型doi：10.3969/j.issn.1007_614x.2011.02.242AbstractTorelievepressureofexperimentalteachingandeducationfunds,toImprovethequalityofexper

2、imentalteaching,Virtualexperimentsystemcanbeusedtoassisttheconductofexperimentalteaching；VirtualRealityConstructionLanguageVRMLandThree-dimensionalgraphics3DsmaxcanbeusedtoEnvironmentofdissectinglaboratory.KeyWordsvirtualrealitytechnology；dissectinglaboratory；three-dimensio

3、nalmodel虚拟现实技术虚拟现实（简称VR），又称灵境技术，是以浸没感［1］、交互性构思为基本特征的计算机高级人机界面。他综合利用了计算机图形学、仿真技术、多媒体技术、人工智能技术、计算机网络技术、并行处理技术和多传感器技术，模拟人的视觉、听觉、触觉等感觉器官功能，使人能够沉浸在计算机生成的虚拟境界中，并能够通过语言、手势等自然的方式与之进行实时交互，创建了一种模拟现实环境的多维信息空间［2］。使用者不仅能够通过虚拟现实系统感受到在客观物理世界中所经历的“身临其境”的逼真性，而且能够突破空间、时间以及其他客观限制，感受到真实世界中无法亲身

4、经历的体验。利用虚拟现实技术建立医学实验室所具备的条件和系统结构：一般的虚拟现实系统主要由专业图形处理计算机、应用软件系统、输入设备和演示设备等组成；虚拟现实技术的特征之一就是人机之间的交互性(interaction);为了实现人机之间的充分交换信息，必须设计特殊输入工具和演示设备，以识别人的各种输入命令并且提供相应反馈信息，实现真正的仿真效果。根据实际的应用可以选择一些工具，主要包括头盔式显示器、跟踪器、传感手套、屏幕式、房式立体显示系统、三维立体声音生成装置［3］。系统的组成结构，结果见图1。1虚拟系统组成结构另外利用VRML(虚拟现实构

5、造语言)实现虚拟实验，在基于虚拟现实的解剖实验室中，可以建立虚拟的人体模型。目前，在医学院校中，由于受到各种条件的限制，学生进行实际解剖操作的机会较少，利用虚拟解剖实验室，可以对虚拟的“尸体”进行无限次的解剖和各种手术练习。这种虚拟的“人体”，由于不受标本、场地、次数等的限制，所以培训费用大大降低。如仿真程度足够高，还可以将其用于医学培训、实习及科学研究中，其优越性和效果是不可估量和比拟的。VRML语言生成的场景具有变量特征，不仅可以在场景中随意漫步，甚至可以随时启动某个事件。这种场景中的对象不仅是动态的，而且是可交互的。因此，在感受虚拟环境

6、的同时，能够通过自己的行为改变或影响虚拟环境。这对于虚拟现实系统至关重要。构建医学实验室的技术方法建虚拟模型：对于简单的形体，可直接创建整体三维模型，对可剖分实体，应以剖切面为界分2个部分处理，对于装配形体，复杂组合形体，应分别创建组成部分。制作虚拟模型：可借助3Dstudio.Max或SolidwordS等三维CAD设计软件准确构造虚拟模型的各部分。最后生成VRML文件，例如人体的手臂，完成建模后使用3DSMAX的输出插件生成VRML文件将三维模型建好后，在3DSMAX中应用输出插件导出lwrl格式的文件，VRML与HTML相似，用文本文件

7、来描述场景和链接，这保证了在各种平台都可以识别。具体的操作步骤是单击“文件”菜单中的“导出”选项，将场景导出成后缀名为lwrl的VRML文件，这里以“手臂lwrl”命名，导出后的VRML文件的源代码可以在VRMLPad中查看，并可通过VRMLPad自带的压缩功能对文件进行优化压缩［4］。结果见图2。2三维制的人体手臂模型使用VRML设计交互功能：通过VRML的脚本节点Script［5］可以定义和改变场景对象的外观和行为。Script节点包含一个Java文件，当Script初始化时调用，收到事件后将执行相应函数，函数能通过常规的路由机制发送事件

8、，或直接向Script节点指向的节点发送事件。通过双击生成的“手臂lwrl”文件，可以借助VRML浏览器对三维模型进行浏览。结论利用虚拟现实技术进行教学可以将大量教