Mô hình hóa 3d hệ tiêu hóa trong thực tại ảo

i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan toàn nội dung luận văn tự thân sưu tầm, tìm hiểu, nghiên cứu phân tích hướng dẫn thày giáo hướng dẫn để hoàn thành Phần mã nguồn chương trình tự thiết kế xây dựng, có sử dụng số thư viện chuẩn thuật toán tác giả xuất công khai miễn phí mạng Internet Tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm tính pháp lý trình nghiên cứu khoa học luận văn Thái Nguyên - Tháng năm 2015 NGƯỜI CAM ĐOAN Nguyễn Tiến Công ii LỜI CÁM ƠN Trước hết, em xin bày tỏ lòng biết ơn tới thày giáo hướng dẫn, người tận tình hướng dẫn, bảo cung cấp tài liệu hữu ích để em hoàn thành luận văn Xin cảm ơn Ban Giám hiệu, phận Sau đại học thuộc Phòng Đào tạo thày, cô giáo Trường Đại học Công nghệ Thông tin Truyền thông Đại học Thái Nguyên tạo điều kiện giúp đỡ, hướng dẫn em mặt suốt trình học tập thực luận văn Em xin bày tỏ lòng biết ơn tới thày, cô giáo Viện Công nghệ Thông tin quốc gia, Trường Đại học Công nghệ Thông tin Truyền thông - Đại học Thái Nguyên truyền đạt kiến thức phương pháp nghiên cứu khoa học suốt thời gian học vừa qua Xin chân thành cảm ơn anh chị em học viên Cao học K12C bạn đồng nghiệp động viên, khích lệ trình học tập, nghiên cứu Và xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình, người thân, người động viên, khuyến khích giúp đỡ mặt để hoàn thành công việc nghiên cứu hoàn thành luận văn./ Thái Nguyên - Tháng năm 2015 TÁC GIẢ LUẬN VĂN Nguyễn Tiến Công iii MỤC LỤC Stt Chương 1.1 Nội dung Trang Phần mở đầu KHÁI QUÁT VỀ THỰC TẠI ẢO VÀ MÔ HÌNH HÓA 3D Khái quát thực ảo 1.1.1 Sơ lược lịch sử hình thành phát triển 1.1.2 Một số ứng dụng thực ảo 1.2 Chương 2.1 Mô hình hóa 3D thực ảo 10 MỘT SỐ VẤN ĐỀ TRONG MÔ HÌNH HÓA 3D HỆ TIÊU HÓA 17 Hệ tiêu hóa 17 2.1.1 Mô tả cấu tạo hệ tiêu hóa người 17 2.1.2 Mô cấu tạo hệ tiêu hóa người 17 Công cụ mô hình hóa 3D 2.2 28 2.2.1 Tổng quan mô hình hóa 3D 28 2.2.2 Mô hình hóa 3D 28 2.2.3 Các kỹ thuật dựng hình 3D 30 Các kỹ thuật tạo đối tượng 2.3 33 2.3.1 Các lọai mô hình tạo đối tượng 33 2.3.2 Hai kỹ thuật tạo mô hình 41 2.3.2.1 Tạo mô hình theo hướng liên tục 42 2.3.2.2 Tạo mô hình theo hướng rời rạc 43 2.3.3 Nghệ thuật tạo mô hình Hoàn thiện bề mặt mô hình (Texturing) 2.4 47 48 2.4.1 Thêm tính chất bề mặt cho mô hình (Texturing) 48 2.4.2 Kết xuất(Rendering) 50 CHƯƠNG TRÌNH THỬ NGHIỆM 52 3.1 Yêu cầu toán 52 3.2 Phân tích, lựa chọn công cụ 52 3.3 Một số kết chương trình thử nghiệm 54 3.4 Phân tích đánh giá kết 57 Kết luận 59 Tài liệu tham khảo 61 Chương iv DANH MỤC HÌNH VẼ TRONG LUẬN VĂN Thứ tự Chú thích hình Trang Hình 1.1 Hình 1.2 Một hệ thống VR Viện Fraunhofer (CHLB Đức) Ba đặc tính VR 7 Hình 1.3 Các thành phần VR Hình 1.4 Công nghệ cho phép phục chế di sản gặp nguy hiểm, với bầu không khí bối cảnh tòa nhà thuộc thời đại 11 Hình 1.5 Bảo tàng 3D gần công viên quốc gia Mures Floodplain (Romania) 12 Hình 2.1 Đền Ngọc Sơn (bên hồ Hoàn Kiếm) tái công nghệ thực ảo Sơ đồ mô hệ tiêu hóa người Hình 2.2 Hình 2.3 Hình 2.4 Thiết đồ cắt đứng dọc qua đầu cổ thể ống tiêu hóa Cấu tạo dày Cấu tạo đại tràng Hình 1.6 Hình 2.5 Hình 2.6 Hình 2.7 Từ trái sang phải thao tác dịch chuyển, xoay, co giãn, ứng với trục toạ độ màu Các khung nhìn khác Khung dựng bóng, tạo sau bước tạo mô hình 13 19 20 24 28 30 31 32 Hình 2.8 Quả bóng sau qua bước thể Hình 2.9 Điểm, cạnh, mặt Hình 2.10 Các đối tượng nguyên thuỷ Polygon 32 34 35 Hình 2.11 Hình 2.12 Hình 2.13 Hình 2.14 36 36 36 37 Các kiểu làm trơn cho Polygon Minh họa tiến trình dựng búa mô hình Polygon Minh họa tiến trình dựng búa mô hình Polygon Mặt phẳng Nurbs Polygon Hình 2.15 So sánh số điểm điều khiển mô hình polygon Nurbs Hình 2.16 Tạo cốc từ đường cong Hình 2.17 Các đối tượng nguyên thủy Nubrs 38 39 40 Hình 2.18 Hình 2.19 Hình 2.20 Hình 2.21 41 43 43 44 Minh hoạ trình tạo bàn tay subdivision surface Minh họa cách tạo bàn tay theo hướng liên tục Minh họa cách tạo bàn tay theo hướng liên tục Minh họa cách tạo bàn tay theo hướng liên tục Hình 2.22 Minh họa cách tạo bàn tay theo hướng liên tục 44 v Hình 2.23 Minh họa mô hình người theo hướng rời rạc 45 Hình 2.24 Minh họa mô hình người theo hướng rời rạc Hình 2.25 Minh họa mô hình người theo hướng rời rạc Hình 2.26 Minh họa mô hình người theo hướng rời rạc 45 45 46 Hình 2.27 Minh họa mô hình người theo hướng rời rạc 46 Hình 2.28 Minh họa mô hình người theo hướng rời rạc Hình 2.29 Minh họa mô hình người theo hướng rời rạc Hình 2.30 Tạo khuôn mặt 46 47 47 Hình 2.31 Hình 2.32 Hình 2.33 Hình 2.34 Tạo ngón tay Tạo bàn tay Tạo không gian Texture 2D 47 48 49 50 Hình 2.35 Hình 3.1 Hình 3.2 Hình 3.3 Texture 3D Các khung nhìn khác 3DSMax Mô hình 3D miệng Mô hình 3D hầu, thực quản 50 54 55 56 Hình 3.4 Hình 3.5 Mô hình 3D dày Mô hình 3D ruột non, ruột già ruột thừa 56 57 Hình 3.6 Mô hình 3D hệ tiêu hóa hoàn chỉnh 57 Hình 3.7-8 Xoay quan sát góc nhìn mô hình 3D hệ tiêu hóa 58 PHẦN MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Trong thực tế nay, ngành Y nói chung sở đào tạo y khoa, viện nghiên cứu, bệnh viện toàn quốc nói riêng cần thể người thật (xác) để phục vụ cho công tác nghiên cứu, giải phẫu, thực tập thao tác nội soi, hết, thày thuốc sinh viên ngành Y người cảm nhận sâu sắc giá trị thực tiễn nghiên cứu, thực hành phẫu thuật thể người thật ca mổ, đề tài nghiên cứu y khoa Để có xác người đạt yêu cầu chủ yếu từ nguồn hiến xác tự nguyện Tuy nhiên, nguồn bị hạn chế nhu cầu lớn hàng ngàn sở y tế Trong năm gần đây, phát triển công nghệ đồ họa máy tính làm thay đổi hoàn toàn việc tương tác người máy Nhờ mà loạt ứng dụng đồ họa máy tính đời, đáp ứng nhiều nhu cầu xã hội Cụ thể lĩnh vực : giải trí, y tế, xây dựng, văn hóa, quân Xuất phát từ tình hình thực tế vậy, ngành Y triệt để ứng dụng công nghệ thông tin (CNTT) để phục vụ cho nhu cầu ngành Trên giới sử dụng công nghệ mô hình hóa thể người thật không gian chiều ảo để phục vụ cho nghiên cứu, thực hành phẫu thuật mục đích có liên quan Với công nghệ mô máy tính nay, thể người thị nhiều chiều không gian ảo, hay gọi thực ảo (VR - Virtual Reality) Đề tài xin đề xuất hướng nghiên cứu mô hình hóa 3D thực ảo cho thành phần thể người theo lý thuyết xử lý ảnh, thuật toán kỹ thuật ứng dụng vào mô hình thực tế xác định có ý nghĩa lý thuyết ứng dụng sống nói chung, cho ngành Y nói riêng Vì lý trên, chọn đề tài : "MÔ HÌNH HÓA 3D HỆ TIÊU HÓA TRONG THỰC TẠI ẢO" 2 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 2.1 Đối tượng + Đặc tả đối tượng hệ thống tiêu hóa người công nghệ 3D + Các thuật toán kỹ thuật ứng dụng thử nghiệm + Nghiên cứu ứng dụng xử lý ảnh 3D cho đối tượng 2.2 Phạm vi nghiên cứu + Lý thuyết: - Nghiên cứu sở lý thuyết xử lý ảnh - Mô hình hóa hệ thống tiêu hóa người công nghệ 3D - Phân tích, biểu diễn mô hình + Thực nghiệm: - Nghiên cứu mô 3D hệ thống tiêu hóa người - Biểu diễn mô hình Hướng nghiên cứu đề tài - Nghiên cứu lý thuyết, thu thập, phân tích tài liệu có liên quan đến đối tượng đề tài - Nghiên cứu, xây dựng mô hình 3D hệ tiêu hóa người thực ảo (VR) - Đánh giá, quan sát hiệu chỉnh đối tượng 3D theo nhiều góc nhìn, phóng to thu nhỏ hệ tiêu hóa nhằm phục vụ cho yêu cầu thực tế Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Tìm hiểu tài liệu, đọc hiểu kiến thức kỹ thuật xử lý ảnh, mô hình khoa học hệ thống tiêu hóa người - Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: Nghiên cứu, phân tích lựa chọn giải pháp công nghệ biểu diễn mô hình hóa ảnh 3D cho hệ thống tiêu hóa người - Phương pháp trao đổi khoa học: Trao đổi hướng nghiên cứu với người hướng dẫn, đối tác có liên quan để đề xuất giải nội dung luận văn đề - Kết : Kiểm tra, thử nghiệm, biểu diễn đánh giá kết Mục tiêu ý nghĩa khoa học đề tài - Xây dựng mô hình hóa 3D (thực ảo) đối tượng hệ tiêu hóa người dựa lý thuyết xử lý ảnh; - Nghiên cứu, phân tích lựa chọn cung cấp chức mô hình hóa đối tượng 3D, thao tác trình diễn đối tượng môi trường không gian 3D; - Là sở để giải vấn đề biểu diễn mô hình 3D toàn thể người môi trường ảo có ý nghĩa khoa học ứng dụng thực tế Chương KHAI QUÁT VỀ THỰC TẠI ẢO VÀ MÔ HÌNH HÓA 3D 1.1 KHÁI QUÁT VỀ THỰC TẠI ẢO 1.1.1 Sơ lược lịch sử hình thành phát triển Thực ảo (tiếng Anh virtual reality, viết tắt VR) hay gọi thực tế ảo thuật ngữ miêu tả môi trường mô máy tính Đa phần môi trường thực ảo chủ yếu hình ảnh hiển thị hình máy tính hay thông qua kính nhìn chiều, nhiên vài mô có thêm loại giác quan khác khác âm hay xúc giác Công nghệ thực ảo thuật ngữ xuất khoảng đầu thập kỷ 90, thực phát triển mạnh vòng vài năm trở lại Theo dự đoán Gartner (tổ chức nghiên cứu thị trường toàn cầu), VR đứng đầu danh sách 10 công nghệ chiến lược năm 2009 Tại Mỹ châu Âu thực ảo (VR) trở thành công nghệ mũi nhọn nhờ khả ứng dụng rộng rãi lĩnh vực (nghiên cứu công nghiệp, giáo dục đào tạo, du lịch, dịch vụ bất động sản, thương mại giải trí, ) tiềm kinh tế, tính lưỡng dụng (trong dân dụng quân sự) Các nhà khoa học nghiên cứu VR từ nhiều năm thừa nhận VR công nghệ có tiềm ứng dụng vô lớn Nhiều báo, chương trình giới thiệu truyền hình, hội thảo, miêu tả VR theo nhiều cách khác ứng dụng VR vào sống Các yêu cầu hệ thống VR : Vậy VR ? Trước hết giải thích qua khía cạnh chức VR hệ thống mô đồ họa máy tính sử dụng để tạo giới "như thật" Hơn nữa, giới "nhân tạo" không tĩnh tại, mà lại phản ứng, thay đổi theo ý muốn (tín hiệu vào) người sử dụng (nhờ hành động, lời nói, ) Điều xác định đặc tính VR, tương tác thời gian thực (real-time interactivity) Thời gian thực có nghĩa máy tính có khả nhận biết tín hiệu vào người sử dụng thay đổi giới ảo Người sử dụng nhìn thấy vật thay đổi hình theo ý muốn họ bị thu hút mô Điều này, nhận thấy quan sát trẻ nhỏ chơi Video game Theo báo Bild (Đức), có hai trẻ nhỏ Anh bị thu hút mải mê chơi Nintendo nhà chúng bị cháy không hay biết! Tương tác khả thu hút VR góp phần lớn vào cảm giác đắm chìm (immersion), cảm giác trở thành phần hành động hình mà người sử dụng trải nghiệm Nhưng VR đẩy cảm giác "thật" nhờ tác động lên tất kênh cảm giác người Trong thực tế, người dùng nhìn thấy đối tượng đồ họa 3D (như hình trang cuối báo Hoa học trò đăng trước kia), điều khiển (xoay, di chuyển, ) đối tượng hình (như game), mà sờ cảm thấy chúng có thật Ngoài khả nhìn (thị giác), nghe (thính giác), sờ (xúc giác), nhà nghiên cứu nghiên cứu để tạo cảm giác khác ngửi (khứu giác), nếm (vị giác) Tuy nhiên, VR cảm giác sử dụng đến Từ phân tích trên, thấy định nghĩa sau C Burdea P.Coiffet VR tương đối xác: VR-Thực ảo hệ thống giao diện cấp cao Người sử dụng Máy tính Hệ thống mô vật tượng theo thời gian thực tương tác với người sử dụng qua tổng hợp kênh cảm giác Đó ngũ giác gồm: thị giác, thính giác, xúc giác, khứu giác, vị giác Khái niệm tương đối sát thực tế, nhiên "trăm nghe không thấy", cho dù bạn có tưởng tượng đến đâu "hình dung" "cảm thấy" VR Theo ý kiến nhiều chuyên gia, nghiên cứu lý thuyết nhiều VR, tới họ thực hành trực tiếp CAVE (một hệ thống VR) cảm nhận hết giới VR kỳ diệu Hy vọng tương lai gần, Việt nam có hệ thống VR đầy đủ để cảm nhận sáng tạo vĩ đại người 47 Đầu tiên tạo ngón tay sử dụng khối hộp, tiếp nhân (copy) điều chỉnh (co giãn….) để tạo ngón tay lại (trừ ngón tay cái) xếp hình ảnh :  Hình 2.32 Tạo bàn tay Tiếp khâu cạnh bên ngón tay lại với để chúng liền thành khối Tạo mở rộng mặt phẳng tạo ra, tạo ngón tay ta có bàn tay hoàn chỉnh 2.3.2.3 Kết hợp hai hướng : Đối với đối tượng mô hình phần dạng liên tục phần dạng rời rạc sau kết hợp lại với Maya 3DSMax hỗ trợ chuyển đổi kiểu bề mặt đối tượng :  Polygons to Subdivision Surface  Nurbs to Polygons 2.3.3 Nghệ thuật tạo mô hình : Trong trình tạo mô hình ta thường xuyên phải sử dụng phương pháp sau coi kỹ sảo nhỏ: + Phương pháp 1: Sử dụng máy quét, máy ảnh lấy mặt cắt khác đối tượng, sau tiến hành tạo theo + Phương pháp 2: Sử dụng đối tượng chiều ví dụ chiều để tạo mô hình cho đối tượng chiều tĩnh + Phương pháp 3: Dựng cảnh ảnh chiều đặt tầm xa 48 Hình 2.33 Tạo không gian Ở hình ảnh này, đồi thực chất ảnh chiều quen thuộc windowsXP Ảnh chiều sử dụng làm texture (tính chất bề mặt) cho mặt phẳng đặt phía xa Và sau tháp nhỏ chiều thực tạo đặt phía trước Cả cách làm hiệu đặc biệt việc làm giảm kích thước mô hình Phương pháp thứ phổ biến thường hay dùng với kỹ thuật mô hình NURBs, đường cong bao bọc lấy đối tượng, sau dùng phương pháp tạo mặt phẳng loft, revole… để thu kết Phương pháp thứ hai giúp ta tạo cánh rừng, vườn hoa mà lo ngại vấn đề kích thước Phương pháp thứ cho phép tạo không gian xung quanh rộng lớn 2.4 HOÀN THIỆN BỀ MẶT MÔ HÌNH (TEXTURING) 2.4.1 Thêm tính chất bề mặt cho mô hình (Texturing) : Sau tạo mô hình bề mặt mong muốn, ta phải thêm tính chất bề mặt cho mô hình bề mặt màu sắc, lông, màu da…những tính chất gọi textures mô hình Texture ảnh để tạo hoạ tiết bề mặt đổ bóng Tất hành động định nghĩa bề mặt trông sau render coi tập phương thức node texture Thông thường texture ảnh bitmap import vào phần mềm đồ hoạ để chiếu (map) tới thuộc tính vật liệu Texture map cho thuộc 49 tính vật liệu màu sắc, độ suốt hay độ sáng gây hiệu ứng tương ứng ảnh hưởng tới bề đối tượng Các texture có dạng 2D texture 3D texture :  2D texture bao lấy đối tượng giống gói quà gắn vào mặt phẳng giống wallpaper (Hình 2.34)  3D texture chiếu xuyên qua đối tượng giống vân đá hoa gỗ Với 3D texture, đối tượng trông khắc lên chất liệu (Hình 2.35)  Các texture môi trường-Environment texture hay sử dụng để làm background đối tượng map phản xạ Hình 2.34 Texture 2D Hình 2.35 Texture 3D Đối với mô hình có tính chất bề mặt đơn giản mặt bàn, sàn nhà chẳng hạn, việc thêm tính chất bề mặt đơn giản chọn màu phù hợp 50 gán cho ảnh chiều chụp mặt bàn thực tế Còn mô hình có tính chất bề mặt phức tạp mô hình động vật, hoa văn đình chùa … việc thêm tính chất bề mặt trở thành vấn đề khó khăn Lúc ta phải sử dụng hỗ trợ mạnh phần mềm cửa sổ ánh xạ UV Cửa sổ ánh xạ UV cửa sổ làm việc không gian tọa độ chiều, ánh xạ điểm hệ tọa độ UV thành mặt phẳng biểu diễn bề mặt đối tượng, cửa sổ tính chất bề mặt mà ta thêm cho mô hình Lúc để thêm tính chất bề mặt cho ta dịch chuyển tọa độ uv vào vùng ảnh tương ứng Công việc giống thực ánh xạ từ điểm ảnh vào điểm bề mặt mô hình 2.4.2 Kết xuất (Rendering) : Có loại kết xuất: kết xuất cứng, mềm vector (hardware, software, vector rendering)  Hardware rendering: Đây kiểu kết xuất phụ thuộc vào card video driver cài đặt cho máy tính Kết xuất phần cứng cho tốc độ làm việc nhanh kết xuất phần mềm lại cho hình ảnh Ngoài ra, kết xuất kiểu không thực hiệu ứng phức tạp như: đổ bóng cấp cao, phản chiếu mà phải dùng phần mềm dùng  Software rendering: Đây kiểu kết xuất cho chất lượng hình ảnh cao nhất, lấy kết phức tạp nhât Các tính toán thực CPU Đặc biệt không đòi hỏi sức mạnh card đồ hoạ Vì kết xuất phương thức linh hoạt Chính xác chất lượng phần mềm render định Một vài phần mềm render như: vrml, mentalray, Maya software renderer…  Vector rendering: Đây cách dựng hình trường hợp muốn tạo phong cách riêng cho sản phẩm (ví dụ như: cartoon, tonal art, wireframe ) với định dạng ảnh bitmap vector2D 51 Kết luận : Với nội dung thuật toán kỹ thuật nêu chương với kiến thức học tổng quan xử lý ảnh, thuật toán kỹ thuật nâng cao chất lượng ảnh, phương pháp phát biên, kỹ thuật tìm xương hậu xử lý ảnh hướng lựa chọn để xử lý, xây dựng mô hình hóa 3D đối tượng thực ảo chương trình thử nghiệm Chương 52 Chương CHƯƠNG TRÌNH THỬ NGHIỆM 3.1 YÊU CẦU BÀI TÓAN Mô 3D hệ tiêu hóa người phần mềm y khoa cần thiết Nó giúp cho sinh viên nghành y khoa nghiên cứu thực hành mô hình Giúp họ quan sát nhiều góc độ khác với mẫu vật, mà trước quan sát thông qua tranh ảnh chụp nhiều góc độ khác Ngoài ra, mô hình ảo giúp bác sỹ rèn luyện kỹ lâm sàng, phục vụ số đông sinh viên, tiết kiệm chi phí giúp sinh viên tiếp thu kiến thức cách dễ hiểu trực quan kỹ thuật thực hành nghành y tế Trong phạm vi nghiên cứu đề tài, tiến hành việc mô mô hình 3D hệ tiêu hóa Bài toán mô mô hình 3D cấu tạo hệ tiêu hóa theo hướng sau: + Đầu vào (Input): Bằng cách thu thập, nghiên cứu thông tin, hình ảnh y tế hệ tiêu hóa thông qua nguồn liệu (Chương trình bày) + Đầu (Output): Mô hình hóa 3D có khả phóng to, thu nhỏ, xoay góc, cạnh nhìn khác hệ tiêu hóa người 3.2 PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN CÔNG CỤ Để xây dựng hệ thống mô hệ tiêu hóa, thực pha : Thứ tạo mô hình 3D : Có nhiều phần mềm công cụ cho việc tạo mô hình 3D Maya, 3DSMax, LightWare,… Song, hai phần mềm phổ biến Maya 3DSMax Hai phần mềm chuẩn 3D Ở Việt Nam 3DSMax quen thuộc Maya Nhưng xu giới công ty chuyển sang Maya mạnh Mô hình với Maya cho kích thước nhẹ so với 3DSMax Hiện phiên Maya 2015 3DSMax 2016 53 Maya, 3DSMax phần mềm tạo mô hình 3D khác giúp tạo mô hình chiều mô giới thực Nó có đối tượng nguyên thuỷ hình cầu, hình trụ, hình hộp, mặt phẳng, đường cong,… Từ đối tượng nguyên thuỷ này, ta sử dụng thao tác dịch chuyển, xoay, co giãn với kỹ thuật chỉnh sửa cắt xén, mở rộng, thêm bớt …để tạo nên đối tượng mong muốn giới thực Sau đối tượng thêm xương (nếu có), tính chất bề mặt (như màu sắc, da, tóc, mắt,…) tạo chuyển động mô cách sinh động thể đối tượng giới thực Thứ hai lập trình điều khiển mô hình : Hệ thống mô thử nghiệm cấu tạo hệ tiêu hóa thông qua sử dụng ngôn ngữ lập trình C++, thư viện đồ hoạ OpenSG thư viện mã nguồn mở Khi làm việc với phần mềm ta thao tác khung nhìn khác đối tượng, khung nhìn cho ta nhìn đối tượng góc độ khác cách đồng thời, hình ảnh sau minh họa điều : Hình 3.1 Các khung nhìn khác 3DSMax 54 Ta có hệ trục tọa độ chiều XYZ, màu xanh lam ứng với trục Y, đỏ với trục X xanh đậm với trục Z Góc phải khung làm việc cho phép ta thao tác chiều, góc lại cho phép ta làm việc mặt cắt mô hình Với khung nhìn ta thao tác dễ dàng hơn, thay đổi xuất khung nhìn cho hiệu ứng khung nhìn khác Bên cạnh hệ trục tọa độ XYZ ta có hệ tọa độ UV, hệ tọa độ UV bao bọc bề mặt theo chiều trái sang phải lên Có thể hình dung hệ tọa độ đường kinh tuyến vĩ tuyến trái đất Hệ tọa độ chủ yếu sử dụng trình thêm tính chất bề mặt cho mô hình 3.3 MỘT SỐ KẾT QUẢ CỦA CHƯƠNG TRÌNH THỬ NGHIỆM Với lựa chọn công cụ phần mềm 3DSMax ngôn ngữ lập trình C++, thư viện đồ họa OpenSG mã nguồn mở với thuật toán kỹ thuật xử lý ảnh Sau kết thu mô mô hình 3D cấu tạo hệ tiêu hóa máy tính + Xây dựng mô hình 3D cấu tạo miệng Hình 3.2 Mô hình 3D miệng 55 + Xây dựng mô hình 3D cấu tạo hầu, thực quản Hình 3.3 Mô hình 3D hầu thực quản + Xây dựng mô hình 3D cấu tạo dày Hình 3.4 Mô hình 3D dày 56 + Xây dựng mô hình 3D cấu tạo ruột non, ruột già ruột thừa Hình 3.5 Mô hình 3D ruột non, ruột già ruột thừa + Xây dựng mô hình 3D hệ tiêu hóa hoàn chỉnh Hình 3.6 Mô hình 3D hệ tiêu hóa hoàn chỉnh 57 Như đầu vào toán mô hình 3D hệ tiêu hóa người, chương trình có nhiệm vụ tác động lên mô hình để tạo nên biến đổi mô hình Chương trình dùng chuột để xoay dừng xoay mô hình, cho phép quan sát mô hình góc nhìn khác Ví dụ hình sau : Hình 3.7-8 Xoay quan sát góc nhìn mô hình 3D hệ tiêu hóa 3.4 PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ Phần vừa trình bày công cụ, kết mô mô hình hóa 3D hệ tiêu hóa người máy tính Với kỹ thuật trên, cho phép mô đầy đủ phận thể người không gian 3D Đây đề tài thiết thực cho đời sống nói chung cho ngành y học nói riêng Bằng mô này, giảng sinh học trường phổ thông giáo viên dùng để giới thiệu cho học sinh lớp trực quan dễ hiểu Mặt khác, việc nghiên cứu ngành Y phẫu thuật thuận tiện tiết kiệm chi phí nhiều Bằng công nghệ thị không gian 3D đại sản phẩm mô giúp cho cảm nhận 58 thực tế nghiên cứu, tìm hiểu, học tập phận hệ thống sinh học thể người công tác khám, chữa bệnh Trong khuôn khổ luận văn này, với tìm hiểu nghiên cứu hạn chế cho thân học viên hiểu sâu việc lập đề án xây dựng mô mô hình 3D cho đối tượng thực ảo để áp dụng vào sống Được hướng dẫn giáo viên, đặc biệt góp ý chuyên sâu nhiệt tình thày, cô Hội đồng đề tài luận văn Bản thân em nhận thấy kết bước đầu bổ ích thiết thực, tiền đề thúc đẩy trình học tập nghiên cứu nhiều nội dung để thành công sống công việc hàng ngày 59 KẾT LUẬN Trong trình nghiên cứu tài liệu thực đề tài định hướng giáo viên hướng dẫn, thân em nhận thấy đạt số kết sau : - Đề tài luận văn hoàn thành theo mục tiêu đặt - Trình bày cách tổng quan vấn đề xử lý ảnh, phân đoạn ảnh hướng tiếp cận giải pháp công nghệ biểu diễn mô hình 3D thực ảo - Biết cách xác định, phân tích giải pháp, lựa chọn tìm hiểu thuật tóan cách thức xử lý kỹ thuật nâng cao cho biểu diễn mô hình 3D hệ tiêu hóa người thực ảo - Ngoài ra, trình nghiên cứu hướng dẫn nhiệt tình người hướng dẫn, thân em tích lũy thực hành nhiều kiến thức áp dụng thực tế toán học, kỹ thuật lập trình, nhận diện công nghệ, Đặc biệt rèn luyện kỹ năng, lực thân để xây dựng thực đề án nghiên cứu khoa học Tuy nhiên, trình thực Đề tài này, em tự nhận thấy thân số hạn chế nội dung trình bày, : - Chưa đưa nhiều giải pháp biểu diễn mô hình 3D thực ảo Trong khuôn khổ luận văn trình bày lại kiến thức tìm hiểu, nghiên cứu phân tích bản, chưa đưa phân tích chuyên sâu có đề xuất mang tính đột phá - Do thời gian có hạn, nên việc thuyết trình chi tiết thuật toán, phương pháp, giải pháp lựa chọn công nghệ chưa hệ thống khoa học Tóm lại, dù cố gắng nhiều thân em nhận thấy trình xây dựng Đề tài luận văn thuyết trình trước Hội đồng nhiều thiếu sót Thông qua hướng dẫn nhiệt tình thày giáo hướng dẫn (TS.Nguyễn Văn Huân), đặc biệt ý kiến phản biện tâm huyết 60 nghiêm túc thày, cô thành viên Hội đồng, em ý thức rằng, sai sót hội tốt cho thân có điều kiện rèn luyện, khắc phục, nâng cao kỹ nghiên cứu để tổ chức xây dựng, thực đề tài, dự án cách hoàn chỉnh, đầy đủ đạt hiệu cao thực tế Em xin chân thành cảm ơn chúc thày, cô mạnh khỏe ! 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt : [1] Đỗ Năng Toàn; Bài giảng lớp cao học “Thực ảo“; Đại học Sư phạm Hà Nội II (2014) [2] Nguyễn Công Minh; 3DS Max 2009; NXB Hồng Đức, tr.45-85 (2009) [3] Lưu Triều Nguyên; Các thủ thuật 3DS Max; NXB Lao Động - Xã Hội, tr.131-145 (2006) [4] Quang Huy, Tín Dũng; Đồ họa máy tính 3DS Max vẽ phối cảnh chiều; NXB Thống Kê, tr.37-96 (2004) [5] Trịnh Hữu Hằng, Đỗ Công Huỳnh; Giáo trình sinh lý người động vật tâp 2; NXB Đại học quốc gia Hà Nội, tr.124-142 (2007) [6] Lưu Triều Nguyên; Thiết kế chiều với 3DS Max 4; NXB Lao Động - Xã Hội, Tr.445-494, tr.589-595 (2002) [7] Nguyễn Văn Huân, Trịnh Xuân Hùng, Phạm Bá Mấy, Trần Ngọc Thái; Cải tiến kỹ thuật biểu diễn bề mặt NURBS; NXB KH&KT (2009) [8] Nguyễn Huy Sơn; “Virtual Reality Technologie - Công nghệ Thực ảo”; http://tusach.thuvienkhoahoc.com (2006) [9] Nguyễn Thị Quyên – Luận văn tốt nghiệp cao học “Nghiên cứu kỹ thuật mô hệ hô hấp công nghệ thực ảo”; Đại học Công nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội (2013) Tài liệu tiếng Anh [10] Applications, Hardware – Virtual Reality, http://vresources.org/ [11] Department of Informatics Umea University S-901 87 UMEA, Sweden, “Virtual Reality in Medicine: Survery of the State of the Art” [12] Henry David (2005), MD5Mesh and MD5Anim files formats [13] VRML lecture, The Computer Science and Engineering department of the University of Mauritius [14] Getting Started With Maya; http://www.Alias.com Thái Nguyên, ngày 21 tháng năm 2015 Học viên Nguyễn Tiến Công ... khác 3DSMax Mô hình 3D miệng Mô hình 3D hầu, thực quản 50 54 55 56 Hình 3.4 Hình 3.5 Mô hình 3D dày Mô hình 3D ruột non, ruột già ruột thừa 56 57 Hình 3.6 Mô hình 3D hệ tiêu hóa hoàn chỉnh 57 Hình. .. tạo hệ tiêu hóa người Sơ đồ mô hệ tiêu hóa người : 18 Hình 2.1 Sơ đồ mô hệ tiêu hóa người 2.1.2.1 Mô tả chung hệ tiêu hóa : a) Cấu tạo: Hệ tiêu hóa người gồm hệ thống ống tiêu hóa tuyến tiêu hóa: ... MỘT SỐ VẤN ĐỀ TRONG MÔ HÌNH HÓA 3D HỆ TIÊU HÓA 17 Hệ tiêu hóa 17 2.1.1 Mô tả cấu tạo hệ tiêu hóa người 17 2.1.2 Mô cấu tạo hệ tiêu hóa người 17 Công cụ mô hình hóa 3D 2.2