阐述虚拟现实基于数据手套虚拟针灸关键技术

论文导读：
摘要：随着中医针灸医疗事业的蓬勃进展，社会对优秀针灸医疗师的需求与日俱增。同时，传统针灸医疗训练方式需要耗费大量精力，这不仅妨碍了针灸医疗技术的向前进展，还给受训者带来了沉重的学习压力。由此，社会迫切需要一种简单易学的教学手段。本论文在浅析了传统针灸教学手段的基础上，找出了这些教学手段有着的不足之处，探讨了基于数据手套的的虚拟针灸训练的相关技术，建立了中医针灸虚拟教学训练的仿真环境。首先，本论文比较了常用的几种图形绘制技术，并选择了适合本论文的建模策略。综合考虑常见策略的优势，本论文选择了基于图形和图像的混合建模技术。通过该模型绘制技术，本论文对穴位虚拟人和虚拟手进行了三维建模。并通过真实感图形绘制策略，对环境中的取景变换，光照和材质纹理进行了深入的探讨。其次，为了实现准确把握虚拟手的动态信息，本论文选择依靠数字设备来获取人手的动态信息。本论文通过穿戴数据手套来实现对人手姿态动作信息的实时捕获，同时通过配置6自由度位置来实现对人手空间位置信息的捕获。依据虚拟手的动态制约原理，通过图形变换，达成现实坐标系与虚拟坐标系的一致，实现人手到虚拟手的动态映射；再次，通过比较几种常见的碰撞检测算法，选择了适于本论文的碰撞检测算法。轴向包围盒AABB检测法包裹性不太好会影响碰撞检测结果；固定方向凸包FDH检测法最大的不足是其计算量大，影响碰撞检测的效率；方向包围盒OBB检测法最大的优点就是毫无限制的方向，正因为这样，使得方向包围盒能最大限度的包围对象。综合考虑各种算法，本论文选择采取了方向包围盒OBB碰撞检测算法。最后，为了在软件平台EON Studio中实现数据手套和位置的连入，本论文进行了相关节点的设置。在进行数据手套和位置节点设置时，本论文利用了自己设计的功能节点dvhandcontrol节点，handadjust节点，headposadjust节点。通过新的功能节点来实现外部设备与软件平台的内部通讯。实验表明：这个虚拟仿真系统不仅解决了过去针灸教学手段的缺点，而且提升了学习时的真实感、娱乐性，能够最大程度的提升受训者的积极性和学习水平。关键词：虚拟现实论文针灸训练论文碰撞检测论文交互技术论文
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Abstract6-10
第1章 绪论10-16

1.1 本课题探讨的目的和作用10

1.2 中医针灸医疗的进展情况10-11

1.3 本课题的探讨背景11-14

1.3.1 人机交互技术的进展历程11

1.3.2 虚拟现实技术的进展历程11-12

1.3.3 虚拟现实技术在医学领域的运用12-14

1.3.4 虚拟现实技术在中医针灸方面的运用14

1.4 本论文工作与主要内容14-16

第2章 虚拟针灸训练的相关建模16-30

2.1 常用的建模绘制技术16-19

2.

1.1 基于几何图形的绘制技术16-17

2.

1.2 基于图像的绘制技术17

2.

1.3 基于图形和图像的混合绘制技术17-18

2.

1.4 建模软件的实际不足处理18-19

2.2 虚拟环境中真实感图形的绘制19-22

2.1 环境中的取景变换20-21

2.2 环境中的光照21

2.3 环境中的材质纹理21-22

2.3 穴位虚拟人的建模22-26

2.3.1 穴位虚拟人简述22-23

2.3.2 穴位虚拟人的创建23-25

2.3.3 穴位的创建25-26

2.4 虚拟手的建模26-29

2.4.1 人手生理结构的剖析26-27

2.4.2 虚拟手模型的创建27-29

2.5 本章小结29-30

第3章 虚拟针灸训练的实时交互30-46

3.1 虚拟针灸训练的交互策略30-34

3.

1.1 数据手套30-32

3.

1.2 位置32-33

3.

1.3 实时交互策略33-34

3.2 虚拟手的层次结构和关联结构34-35
3.

2.1 建立虚拟手的层次结构34

3.

2.2 建立虚拟手的关联34-35

3.3 虚拟手动态制约原理35-39

3.1 虚拟手的运动浅析36

3.2 场景坐标系变换原理36-39

3.3 虚拟手的操作流程39

3.4 建立人手到虚拟手的映射联系39-43

3.4.1 建立场景间论文导读：2.4在EONStudio中实现碰撞检测71-725.2.5系统操作的实现72-765.3测试和评估76-785.4本章小结78-79结论79-81参考文献81-84攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果84-85致谢85上一页12
的位置映射39-41

3.4.2 指端及关节的运动浅析41

3.4.3 指端关节的映射41-43

3.4.4 手指远端关节的运动浅析43

3.5 常用的碰撞检测策略43-45

3.6 本章小结45-46

第4章 虚拟针灸训练系统总体设计46-56

4.1 虚拟针灸训练的设计原则及基本原理46-49

4.

1.1 基本交互任务46-48

4.

1.2 交互任务的运转历程48-49

4.2 虚拟手对象的操纵历程49

4.3 虚拟针灸训练系统的架构49-52

4.

3.1 虚拟针灸训练的总体架构49-51

4.

3.2 虚拟针灸训练的软硬件架构51-52

4.4 虚拟针灸系统的功能架构52-54

4.1 系统的功能浅析52-53

4.2 系统的功能架构53-54

4.5 本章小结54-56

第5章 虚拟针灸训练的实现56-79

5.1 虚拟针灸训练的运转环境56-60

5.

1.1 硬件环境56-58

5.

1.2 软件环境58-60

5.2 虚拟针灸训练功能的实现60-76
5.

2.1 相关虚拟场景模型读取60-61

5.

2.2 设置数据手套相关节点61-68

5.

2.3 设置位置相关节点68-71

5.

2.4 在 EON Studio 中实现碰撞检测71-72

5.

2.5 系统操作的实现72-76

5.3 测试和评估76-78

5.4 本章小结78-79

结论79-81
参考文献81-84
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果84-85
致谢85