虚拟三维针灸人体模型的设计和开发

论文摘要

千百年来,针灸作为传统中医学中重要的治疗手段为中国人民造福,近几十年来更是为世界人民所关注。随着科学技术的发展,尤其是三维建模、虚拟交互等技术的进步,人们开始尝试将实体针灸人体模型做成虚拟三维针灸人体模型来辅助人们对穴位知识的学习,但是这些软件常常将设计思路停留在发挥识别和查找穴位的作用上,不能深入地体现中医理论的精髓和它辩证统一的整体思想。本文从对传统中国医学的学习研究出发,结合3dmax三维软件的建模技术和virtools软件的三维交互功能,从自己所学专业的角度对古今中外教育思想和理论进行研究,阐述和对比了它们的作用范畴和思维模式,总结归纳出一套可以用于虚拟三维模型的指导思想,提出应用现代计算机技术对中国古代的针灸铜人进行计算机虚拟三维建构的思路,设计出三维针灸人体模型的各个功能模块,并对主要功能的技术实现进行了详细阐述。对该三维针灸人体模型的设计是在继承了三维针灸人体模型的实体功能的基础上,通过虚拟化使其能用计算机网络作为传播媒介,集合中医经络针灸知识于一体,能大大减少使用成本,并实现资源共享,有益于传统医学的传播。在设计思路上摒弃了常规的“看图识字”式的设计模式,而是从中国哲学思想出发,体现阴阳五行和人体的对应关系以及它们之间的相互作用,加深学习者对中医理论的本质认识,从而跨越行为主义试错方式的学习阶段,快速入门。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源及研究意义
• 1.1.1 课题来源
• 1.1.2 研究意义
• 1.2 针灸人体模型的发展历程
• 1.3 三维技术的发展及在医学领域的应用
• 1.3.1 三维建模技术的发展
• 1.3.2 虚拟现实技术在医学中的应用
• 1.4 本文的主要工作
• 1.4.1 总体设计
• 1.4.2 人体模型创建和交互技术实现
• 1.5 研究方法
• 第2章 中医针灸和教育的理论研究
• 2.1 针对针灸的中医理论研究
• 2.1.1 阴阳五行学说
• 2.1.2 藏象经络理论
• 2.1.3 八纲辩证诊断
• 2.1.4 针灸治疗学
• 2.2 模型设计的教育理论研究
• 2.2.1 中国古代教育思想
• 2.2.2 西方现代教育理论
• 2.2.3 两者的区别和联系
• 2.2.4 虚拟三维针灸模型的设计思路
• 第3章 虚拟三维针灸人体模型的目标要求和实现策略
• 3.1 人体解剖和功能结构的呈现
• 3.2 阴阳五行思想的体现
• 3.3 穴位的区分和信息呈现
• 3.4 实现不同部位针灸模型间的切换
• 3.5 建立一个方便查询的配穴资源库
• 第4章 虚拟针灸人体模型系统总体架构设计
• 4.1 开发软件介绍
• 4.1.1 Maya 简介
• 4.1.2 3dmax 简介
• 4.1.3 virtools 简介
• 4.2 总体方案和各模块设计
• 4.2.1 模块界面设计
• 4.2.2 模块功能设计
• 4.3 模型开发基本工作流程
• 4.3.1 数据和资料的收集与整理
• 4.3.2 总体框架及详细方案的设计和修改
• 4.3.3 平台的搭建
• 4.3.4 界面的设计和制作
• 4.3.5 三维模型的创建
• 4.3.6 交互功能的实现
• 4.3.7 作品的发布和测试
• 4.3.8 试用和系统维护
• 4.3.9 完成作品
• 第5章 三维针人体模型的实现
• 5.1 平台的搭建
• 5.2 三维人体模型建模
• 5.2.1 皮部建模
• 5.2.2 骨骼建模
• 5.2.3 肌肉建模
• 5.2.4 穴位建模
• 5.2.5 经络建模
• 5.2.6 灯光的创建
• 5.2.7 模型的导出
• 5.3 Virtools 基本操作
• 5.3.1 资源库的建立
• 5.3.2 模型导入和调整
• 5.3.2 创建灯光并设置参数
• 5.3.3 创建摄影机并设置参数
• 5.3.4 创建二维帧并设置参数
• 5.3.5 创建交互脚本
• 5.3.6 作品发布
• 5.4 交互脚本的动作命令配置
• 5.4.1 鼠标键盘控制视角变换
• 5.4.2 界面布局
• 5.4.3 指定区域显示模型
• 5.4.4 鼠标控制模型显隐
• 5.4.5 鼠标控制穴位文本信息显示
• 5.4.6 背景音乐的简单控制
• 第6章 总结
• 6.1 全文总结
• 6.2 存在的问题及展望
• 参考文献
• 致谢
• 研究生在读期间的科研成果