Tải bản đầy đủ
Hình 2.15 Sử dụng IK để tạo chuyển động cho cánh tay

Hình 2.15 Sử dụng IK để tạo chuyển động cho cánh tay

Tải bản đầy đủ

1

MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đây, công nghệ thông tin phát triển triển
mạnh mẽ đã đem lại những thành tựu đáng kể cho nhiều lĩnh vực như y tế,
giáo dục, kiến trúc, du lịch, giải trí,…Trên đà phát triển ấy đã xuất hiện
một mô hình phát triển mới mà phạm vi ứng dụng có tiềm năng rộng lớn
đó là mô phỏng 3D.
Mô phỏng 3D là công nghệ sử dụng các kỹ thuật mô hình hóa không
gian với sự hỗ trợ của các thiết bị đa phương tiện để xây dựng một thế giới
mô phỏng (môi trường ảo) bằng máy vi tính để đưa người ta vào một thế giới
nhân tạo với không gian như thật. Người sử dụng sẽ không như người quan
sát bên ngoài, mà trở thành một phần của hệ thống. Thế giới “nhân tạo” này
không tĩnh tại, mà lại phản ứng, thay đổi theo ý muốn (tín hiệu vào) của
người sử dụng (nhờ hành động, lời nói,...). Người sử dụng nhìn thấy sự vật
thay đổi trên màn hình ngay theo ý muốn của họ và bị thu hút và cảm nhận
bằng các giác quan bởi sự mô phỏng này.
Mô hình hoá và mô phỏng là một phương pháp nghiên cứu khoa học được
ứng dụng rất rộng rãi từ nghiên cứu, thiết kế, chế tạo đến vận hành các hệ thống.
Ngày nay nhờ sự trợ giúp của máy tính có tốc độ tính toán cao và bộ nhớ lớn mà
phương pháp mô hình hoá được phát triển mạnh mẽ, đem lại hiệu quả to lớn trong
việc nghiên cứu khoa học và thực tiễn sản xuất. Mô hình hoá và mô phỏng được
ứng dụng rộng dãi trong các lĩnh vực khoa học công nghệ. Tại các nước phát triển
như Mỹ và châu Âu, mô phỏng đã và đang trở thành một công nghệ mũi nhọn
nhờ khả năng ứng dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực: khoa học kỹ thuật, kiến trúc,
quân sự, giải trí, giáo dục, thương mại, sản xuất, y học,… [18]

2

Hiện nay, các sinh viên ngành y dược đang phải thực hành nhiều trên
động vật, mô hình bằng nhựa và những xác người chết đã qua xử lý, một số bộ
phận không còn chính xác. Không có nhiều xác để cho sinh viên học tập nên
sinh viên khó hình dung chính xác được một số bộ phận trên cơ thể. Mô phỏng
đang dần trở thành một phần của chuẩn đào tạo chuyên nghiệp, các hoạt động
phẫu thuật, nha khoa và chăm sóc điều dưỡng,.... Ứng dụng Mô phỏng trong
các chuyên khoa đặc thù vào việc đào tạo bác sĩ, giúp bác sỹ rèn luyện các kỹ
năng lâm sàng, phục vụ cho số đông sinh viên, tiết kiệm được chi phí và giúp
cho sinh viên rễ hiểu hơn các kỹ thuật thực hành trong ngành y tế.[19]
Xuất phát từ những vấn đề nêu trên luận văn lựa trọn đề tài “Mô phỏng
ba chiều và ứng dụng trong y học” nhằm tìm hiểu về mô phỏng và các kỹ
thuật tính toán mô phỏng trên cơ sở đó cài đặt mô phỏng ba chiều xương sọ
của cơ thể người.
Nội dung của luận văn được trình bày trong 3 chương:
Chương 1: Khái quát về mô phỏng và mô phỏng 3D trong y học
Trong chương này cung cấp cho ta cái nhìn tổng quan về mô phỏng và mô
phỏng 3D, đồng thời cung cấp một cái nhìn khái quát về ứng dụng mô phỏng 3D
trong y học.
Chương 2: Một số vấn đề trong mô phỏng 3D.
Tại chương này đưa ra những cơ sở lý thuyết để làm cơ sở trình bày về một
số kỹ thuật cơ bản để tạo mô hình trong mô phỏng 3D, trình bày chuyển động
trong mô phỏng cho đối tượng có xương và không có xương.
Chương 3: Thực nghiệm và ứng dụng

3

Ở chương 3 em trình bày lưới đối tượng tạo nên sự liên kết trong mô
phỏng. Trình bày một số mô hình cơ bản để xây dựng hình ảnh ba chiều xương
sọ. Ứng dụng mô phỏng xương sọ và xây dựng bài giảng cho sinh viên.
Chương 1
KHÁI QUÁT VỀ MÔ PHỎNG VÀ MÔ PHỎNG 3D TRONG Y HỌC
1.1. Khái quát về mô phỏng và mô phỏng 3D
1.1.1. Thế nào là mô phỏng?
Mô phỏng là một thuật ngữ mới xuất hiện phát triển mạnh trong vòng
vài năm trở lại đây, đang trở thành một ngành công nghệ mũi nhọn nhờ khả
năng ứng dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực như: y tế, giáo dục, kiến trúc, quân
sự, du lịch, giải trí,... Hiện nay, có nhiều định nghĩa về mô phỏng, một trong
các định nghĩa được chấp nhận rộng rãi là của C.Burdea và P.Coiffet thì có
thể hiểu mô phỏng tương đối chính xác như sau: Mô phỏng là một hệ thống
giao diện cấp cao giữa Người sử dụng và Máy tính. Hệ thống này mô phỏng
các sự vật và hiện tượng theo thời gian thực có tương tác với người sử dụng
qua tổng hợp các kênh cảm giác. Đó là ngũ giác gồm: thị giác, thính giác, xúc
giác, khứu giác và vị giác [6].

4

Hình 1.1. Giao diện giữa người sử dụng và hệ thống máy tính 3D

Hay nói một cách cụ thể mô phỏng là công nghệ sử dụng các kỹ thuật
mô hình hoá không gian ba chiều, với sự hỗ trợ của thiết bị hiện đại để xây
dựng một thế giới mô phỏng để đưa người ta vào một thế giới nhân tạo với
không gian như thật. Trong thế giới ảo này, người sử dụng không còn được
xem như người quan sát bên ngoài, mà đã thực sự trở thành một phần của hệ
thống. Thế giới “nhân tạo” này không tĩnh tại mà lại phản ứng, thay đổi theo
ý muốn của người sử dụng nhờ những cử chỉ, hành động,... Tức là người sử
dụng nhìn thấy sự vật thay đổi trên màn hình ngay theo ý muốn của họ.
Một cách lý tưởng, người sử dụng có thể tự do chuyển động trong
không gian ba chiều, tương tác với các vật thể ảo, quan sát và khảo cứu thế
giới ảo ở những góc độ khác nhau về mặt không gian. Ngược lại, môi trường
ảo lại có những phản ứng tương ứng với mỗi hành động của người sử dụng,
tác động vào các giác quan như thị giác, thính giác, xúc giác của người sử
dụng trong thời gian thực làm người sử dụng có cảm giác như đang tồn tại
trong một thế giới thực [6].