虚拟现实多感知信息交互反馈技术研究与实现

摘要

随着显示技术、高速图形技术、传感技术、多媒体技术及视频技术的发展，虚拟现实技术的研究开始活跃。目前，其应用的范围已涉及社会各个领域：军事、航天、机械、建筑、医疗等。医学手术训练这一种技术难度较大的应用，国内的探索和研究很少。 本文针对声音仿真、导游技术、动画技术、科学数据可视化、人机交互以及三维建模技术等诸多虚拟现实关键技术展开研究，并基于这些技术开发了虚拟手术仿真系统。大多数虚拟现实系统只提供视觉反馈，缺少听觉反馈，而本文利用DirectSound和WTK技术实现了实时二维声音和三维声音仿真的“有声”虚拟世界。针对专业知识要求较高的虚拟现实系统，如医学培训系统，本文基于WTK的路径技术开发的导游功能，能够引导用户在解说帮助下，漫游于虚拟世界中。本文的虚拟现实动画与传统的逐帧动画不同。用户可以在虚拟空间的任意位置以任意角度欣赏自定义的模型动画。基于以上这些技术和上海交通大学国家模具工程中心的虚拟现实研究室开发的虚拟手术器械平台，本文开发的虚拟手术系统真实地再现了手术过程，可用于手术培训，手术规划以及手术导航。同时在现有的数据可视化算法的基础上，本文提出的区域生成和填充算法具有编制程序简单、计算结果准确，消除马鞍二义性的特点，并可适应任何复杂的区域绘制。