醫(yī)學(xué)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與應(yīng)用

第1部分  虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)基礎(chǔ)知識
第1章  虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概論 3
1.1  虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基本概念 3
1.1.1  虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的定義 4
1.1.2  虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特性 4
1.1.3  虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的組成 5
1.1.4  虛擬現(xiàn)實(shí)的關(guān)鍵技術(shù) 6
1.2  虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的分類 8
1.2.1  沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) 8
1.2.2  增強(qiáng)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) 9
1.2.3  桌面式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) 9
1.2.4  分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) 11
1.3  虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的主要研究對象 11
1.4  虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域 12
1.4.1  醫(yī)學(xué)領(lǐng)域 13
1.4.2  娛樂和藝術(shù)領(lǐng)域 14
1.4.3  軍事與航天工業(yè)領(lǐng)域 15
1.4.4  管理工程領(lǐng)域 15
1.4.5  室內(nèi)設(shè)計(jì)領(lǐng)域 16
1.4.6  房產(chǎn)開發(fā)領(lǐng)域 16
1.4.7  工業(yè)仿真領(lǐng)域 17
1.4.8  文物古跡領(lǐng)域 18
1.4.9  娛樂游戲領(lǐng)域 18
1.4.10  道路橋梁領(lǐng)域 19
1.4.11  地理領(lǐng)域 19
1.4.12  教育領(lǐng)域 20
1.5  虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展和現(xiàn)狀 21
1.5.1  虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展歷程 21
1.5.2  虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀 22
1.5.3  虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展趨勢 23
本章小結(jié) 24
習(xí)題 24
第2章  虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的三維交互設(shè)備 25
2.1  輸入設(shè)備 25
2.1.1  數(shù)據(jù)手套 25
2.1.2  鼠標(biāo) 28
2.1.3  位置跟蹤器 29
2.1.4  數(shù)據(jù)衣 40
2.1.5  其他輸入設(shè)備 41
2.2  輸出設(shè)備 42
2.2.1  頭盔顯示器 42
2.2.2  沉浸式立體投影系統(tǒng) 44
2.2.3  立體眼鏡（鷹眼） 47
2.2.4  立體聲耳機(jī) 48
本章小結(jié) 49
習(xí)題 49
第3章  虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù) 51
3.1  立體顯示技術(shù) 51
3.1.1  立體顯示技術(shù)原理 51
3.1.2  常見的立體顯示技術(shù) 52
3.2  三維建模技術(shù) 54
3.2.1  幾何建模技術(shù) 54
3.2.2  物理建模技術(shù) 55
3.2.3  行為建模技術(shù) 56
3.3  真實(shí)感實(shí)時(shí)繪制技術(shù) 57
3.3.1  真實(shí)感繪制技術(shù) 57
3.3.2  圖形實(shí)時(shí)繪制技術(shù) 57
3.3.3  圖像實(shí)時(shí)繪制技術(shù) 58
3.4  三維虛擬聲音的實(shí)現(xiàn)技術(shù) 59
3.5  人機(jī)交互技術(shù) 60
3.6  碰撞檢測技術(shù) 61
本章小結(jié) 62
習(xí)題 62
第4章  虛擬現(xiàn)實(shí)的計(jì)算體系結(jié)構(gòu) 64
4.1  繪制流水線 64
4.1.1  圖形繪制流水線 64
4.1.2  觸覺繪制流水線 67
4.2  基于PC的圖形體系結(jié)構(gòu) 68
4.3  基于工作站的圖形體系結(jié)構(gòu) 69
4.3.1  Sun Blade 1000體系結(jié)構(gòu) 69
4.3.2  SGI Infinite Reality體系結(jié)構(gòu) 70
4.4  分布式VR體系結(jié)構(gòu) 72
4.4.1  多流水線同步 72
4.4.2  聯(lián)合定位繪制流水線 74
4.4.3  分布式虛擬環(huán)境 75
本章小結(jié) 76
習(xí)題 76
第5章  三維全景技術(shù) 78
5.1  三維全景技術(shù)概述 78
5.1.1  三維全景技術(shù)的特點(diǎn) 78
5.1.2  全景技術(shù)的應(yīng)用 79
5.1.3  全景技術(shù)的分類 82
5.1.4  全景圖片拍攝及拼合
方法 84
5.2  三維全景漫游制作 88
5.2.1  項(xiàng)目管理 89
5.2.2  場景管理 90
5.2.3  皮膚管理 92
本章小結(jié) 93
習(xí)題 93
第2部分  虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)編程和建模方法
第6章  三維建模工具3ds Max 97
6.1  3ds Max概述 97
6.1.1  啟動與退出 97
6.1.2  文件的打開與保存 98
6.1.3  界面分布 98
6.1.4  視圖區(qū)常用操作 101
6.1.5  主工具欄常用工具 102
6.2  3ds Max基礎(chǔ)建模 105
6.2.1  內(nèi)置幾何體建模 105
6.2.2  二維圖形對象生成三維模型 107
6.2.3  常用復(fù)合建模 108
6.3  3ds Max材質(zhì)與貼圖 110
6.3.1  精簡材質(zhì)編輯器 110
6.3.2  貼圖類型 112
6.3.3  貼圖坐標(biāo) 112
6.4  3ds Max攝影機(jī)與燈光 113
6.4.1  攝影機(jī) 113
6.4.2  燈光 114
6.5  3ds Max生成動畫的基本
流程 115
6.6  綜合實(shí)例 116
6.6.1  制作"安卓機(jī)器人"公仔
模型 116
6.6.2  制作眼球模型 119
本章小結(jié) 122
習(xí)題 122
第7章  常見的醫(yī)學(xué)圖像
三維重建軟件 124
7.1  醫(yī)學(xué)圖像三維重建簡介 124
7.1.1  國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 124
7.1.2  三維重建的過程 125
7.2  醫(yī)學(xué)圖像三維重建軟件
簡介 126
7.2.1  Mimics軟件 126
7.2.2  Simpleware軟件 131
7.2.3  3D-DOCTOR軟件 134
7.2.4  Amira軟件 136
7.2.5  MITK及3DMed 136
本章小結(jié) 138
習(xí)題 138
第8章  VRML應(yīng)用 139
8.1  VRML概述 139
8.1.1  VRML基本概念 139
8.1.2  VRML場景的編輯與瀏覽 141
8.1.3  VRML文件的基本特點(diǎn) 145
8.2  基本幾何模型的構(gòu)建 148
8.2.1  Shape節(jié)點(diǎn)的使用 148
8.2.2  創(chuàng)建基本幾何造型 150
8.2.3  創(chuàng)建文本造型 155
8.2.4  創(chuàng)建復(fù)雜造型 156
8.3  群節(jié)點(diǎn)的構(gòu)建 163
8.3.1  編組節(jié)點(diǎn)Group的使用 164
8.3.2  空間坐標(biāo)變換節(jié)點(diǎn)Transform的使用 165
8.4  交互功能的實(shí)現(xiàn) 168
8.4.1  檢測器的概念 168
8.4.2  檢測器的基本作用與使用 168
8.4.3  VRML與程序腳本語言的結(jié)合 178
8.5  3ds Max與VRML的轉(zhuǎn)換 180
8.5.1  將3ds Max文件導(dǎo)成
VRML文件 180
8.5.2  在3ds Max文件中插入
VRML節(jié)點(diǎn) 181
本章小結(jié) 185
習(xí)題 185
第３部分  虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用和虛擬實(shí)驗(yàn)室建設(shè)
第9章  虛擬現(xiàn)實(shí)在醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用 191
9.1  虛擬人體技術(shù)與應(yīng)用 191
9.1.1  虛擬人體技術(shù) 192
9.1.2  虛擬人體的應(yīng)用領(lǐng)域 193
9.2  虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的醫(yī)療應(yīng)用 195
9.2.1  虛擬內(nèi)窺鏡 195
9.2.2  虛擬外科手術(shù) 197
9.2.3  虛擬康復(fù)訓(xùn)練 198
9.2.4  醫(yī)療3D打印 200
9.3  虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在醫(yī)學(xué)教育中
的應(yīng)用 201
9.3.1  虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在基礎(chǔ)
醫(yī)學(xué)教育中的應(yīng)用 201
9.3.2  虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在臨床
醫(yī)學(xué)教育中的應(yīng)用 201
9.3.3  虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在護(hù)理
醫(yī)學(xué)教育中的應(yīng)用 202
9.3.4  虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在遠(yuǎn)程
醫(yī)學(xué)教育中的應(yīng)用 202
本章小結(jié) 203
習(xí)題 203
第10章  虛擬實(shí)驗(yàn)室概述 204
10.1  虛擬實(shí)驗(yàn)室簡介 204
10.1.1  什么是虛擬實(shí)驗(yàn)室 204
10.1.2  虛擬實(shí)驗(yàn)室的基本組成 204
10.1.3  虛擬實(shí)驗(yàn)室的基本功能 206
10.1.4  虛擬實(shí)驗(yàn)室的主要特點(diǎn) 207
10.1.5  虛擬實(shí)驗(yàn)室的種類 208
10.2  虛擬實(shí)驗(yàn)室國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 210
10.2.1  國外虛擬實(shí)驗(yàn)室發(fā)展?fàn)顩r 210
10.2.2  國內(nèi)虛擬實(shí)驗(yàn)室發(fā)展?fàn)顩r 211
10.2.3  應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的虛擬實(shí)驗(yàn)室 213
10.3  虛擬實(shí)驗(yàn)室建設(shè)設(shè)計(jì) 216
10.3.1  大屏幕三維立體顯示環(huán)境 216
10.3.2  沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)顯示環(huán)境 217
10.3.3  醫(yī)學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案案例 218
本章小結(jié) 220
習(xí)題 220
習(xí)題答案 221
參考文獻(xiàn) 231