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

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG NGUYỄN TIẾN CÔNG MƠ HÌNH HĨA 3D HỆ TIÊU HĨA TRONG THỰC TẠI ẢO LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH Thái Nguyên - 2015 Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Tên đề tài : MƠ HÌNH HĨA 3D HỆ TIÊU HÓA TRONG THỰC TẠI ẢO (3D MODELING DIGESTIVE SYSTEM IN VIRTUAL REALITY) Giáo viên hƣớng dẫn : TS Nguyễn Văn Huân Học viên thực : Nguyễn Tiến Cơng Lớp : Cao học Khóa 12 (CHK12C) Cơ sở đào tạo : Trƣờng Đại học Công nghệ thông tin Truyền thông (Đại học Thái Nguyên) Chuyên ngành : Khoa học máy tính Mã số chuyên ngành : 60.48.0101 Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan tồn nội dung luận văn tự thân sƣu tầm, tìm hiểu, nghiên cứu phân tích dƣới hƣớng dẫn thày giáo hƣớng dẫn để hồn thành Phần mã nguồn chƣơng trình tơi tự thiết kế xây dựng, có sử dụng số thƣ viện chuẩn thuật tốn đƣợc tác giả xuất cơng khai miễn phí mạng Internet Tơi hồn tồn chịu trách nhiệm tính pháp lý q trình nghiên cứu khoa học luận văn Thái Nguyên - Tháng năm 2015 NGƢỜI CAM ĐOAN Nguyễn Tiến Cơng Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ LỜI CÁM ƠN Trƣớc hết, em xin bày tỏ lòng biết ơn tới thày giáo hƣớng dẫn, ngƣời tận tình hƣớng dẫn, bảo cung cấp tài liệu hữu ích để em hồn thành luận văn Xin cảm ơn Ban Giám hiệu, phận Sau đại học thuộc Phịng Đào tạo thày, giáo Trƣờng Đại học Công nghệ Thông tin Truyền thông Đại học Thái Nguyên tạo điều kiện giúp đỡ, hƣớng dẫn em mặt suốt trình học tập thực luận văn Em xin bày tỏ lịng biết ơn tới thày, giáo Viện Công nghệ Thông tin quốc gia, Trƣờng Đại học Công nghệ Thông tin Truyền thông - Đại học Thái Nguyên truyền đạt kiến thức phƣơng 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 tơi q trình học tập, nghiên cứu Và tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến gia đình, ngƣời thân, ngƣời ln động viên, khuyến khích giúp đỡ mặt để tơi hồn thành cơng việc nghiên cứu hoàn thành luận văn./ Thái Nguyên - Tháng năm 2015 TÁC GIẢ LUẬN VĂN Nguyễn Tiến Công Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ MỤC LỤC Nội dung Stt Chƣơng 1.1 Trang Phần mở đầu KHÁI QUÁT VỀ THỰC TẠI ẢO VÀ MƠ HÌNH HĨA 3D Khái qt thực ảo 1.1.1 Sơ lƣợc lịch sử hình thành phát triển 1.1.2 Một số ứng dụng thực ảo 1.2 Chƣơng 2.1 Mơ hình hóa 3D thực ảo 10 MỘT SỐ VẤN ĐỀ TRONG MƠ HÌNH HĨA 3D HỆ TIÊU HĨA 17 Hệ tiêu hóa 17 2.1.1 Mô tả cấu tạo hệ tiêu hóa ngƣời 17 2.1.2 Mơ cấu tạo hệ tiêu hóa ngƣời 17 Cơng cụ mơ hình hóa 3D 2.2 28 2.2.1 Tổng quan mơ hình hóa 3D 28 2.2.2 Mơ 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 mơ hình tạo đối tƣợng 33 2.3.2 Hai kỹ thuật tạo mơ hình 41 2.3.2.1 Tạo mơ hình theo hướng liên tục 42 2.3.2.2 Tạo mơ hình theo hướng rời rạc 43 2.3.3 Nghệ thuật tạo mơ hình 47 Hồn thiện bề mặt mơ hình (Texturing) 2.4 48 2.4.1 Thêm tính chất bề mặt cho mơ hình (Texturing) 48 2.4.2 Kết xuất(Rendering) 50 Chƣơng CHƢƠNG TRÌNH THỬ NGHIỆM 52 3.1 u cầu tốn 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 Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ DANH MỤC HÌNH VẼ TRONG LUẬN VĂN Thứ tự Chú thích hình Trang Hình 1.1 Hình 1.2 Hình 1.3 Một hệ thống VR Viện Fraunhofer (CHLB Đức) Ba đặc tính VR Các thành phần VR 7 Hình 1.4 Cơng nghệ cho phép phục chế di sản gặp nguy hiểm, với bầu khơng khí bối cảnh tòa nhà thuộc thời đại 11 Hình 1.5 Bảo tàng 3D gần cơng viên quốc gia Mures Floodplain (Romania) 12 Hình 2.1 Hình 2.2 Đền Ngọc Sơn (bên hồ Hoàn Kiếm) đƣợc tái công nghệ thực ảo Sơ đồ mô hệ tiêu hóa ngƣời Thiết đồ cắt đứng dọc qua đầu cổ thể ống tiêu hóa Hình 2.3 Hình 2.4 Cấu tạo dày Cấu tạo đại tràng Hình 1.6 13 19 20 24 28 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, đƣợc tạo sau bƣớc tạo mơ hình Hình 2.8 Hình 2.9 Hình 2.10 Hình 2.11 Hình 2.12 Quả bóng sau qua bƣớc thể Điểm, cạnh, mặt Các đối tƣợng nguyên thuỷ Polygon Các kiểu làm trơn cho Polygon Minh họa tiến trình dựng búa mơ hình Polygon 32 34 35 36 36 Hình 2.13 Minh họa tiến trình dựng búa mơ hình Polygon Hình 2.14 Mặt phẳng Nurbs Polygon Hình 2.15 So sánh số điểm điều khiển mơ hình polygon Nurbs 36 37 38 Hình 2.5 Hình 2.16 Hình 2.17 Hình 2.18 Hình 2.19 Hình 2.20 Tạo cốc từ đƣờng cong Các đối tƣợng nguyên thủy Nubrs Minh hoạ trình tạo bàn tay subdivision surface Minh họa cách tạo bàn tay theo hƣớng liên tục Minh họa cách tạo bàn tay theo hƣớng liên tục Hình 2.21 Minh họa cách tạo bàn tay theo hƣớng liên tục Hình 2.22 Minh họa cách tạo bàn tay theo hƣớng liên tục Hình 2.23 Minh họa mơ hình ngƣời theo hƣớng rời rạc Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN 30 31 32 39 40 41 43 43 44 44 45 http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Hình 2.24 Minh họa mơ hình ngƣời theo hƣớng rời rạc 45 Hình 2.25 Minh họa mơ hình ngƣời theo hƣớng rời rạc Hình 2.26 Minh họa mơ hình ngƣời theo hƣớng rời rạc 45 46 Hình 2.27 Minh họa mơ hình ngƣời theo hƣớng rời rạc 46 Hình 2.28 Minh họa mơ hình ngƣời theo hƣớng rời rạc Hình 2.29 Minh họa mơ hình ngƣời theo hƣớng rời rạc 46 47 Hình 2.30 Tạo khn mặt Hình 2.31 Tạo ngón tay 47 47 Hình 2.32 Tạo bàn tay 48 Hình 2.33 Tạo khơng gian 49 Hình 2.34 Texture 2D Hình 2.35 Texture 3D 50 50 Hình 3.1 Hình 3.2 Hình 3.3 Hình 3.4 Các khung nhìn khác 3DSMax Mơ hình 3D miệng Mơ hình 3D hầu, thực quản Mơ hình 3D dày 54 55 56 56 Hình 3.5 Mơ hình 3D ruột non, ruột già ruột thừa 57 Hình 3.6 Mơ hình 3D hệ tiêu hóa hồn chỉnh Hình 3.7-8 Xoay quan sát đƣợc góc nhìn mơ hình 3D hệ tiêu hóa Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN 57 58 http://www.lrc-tnu.edu.vn/ PHẦN MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Trong thực tế nay, ngành Y nói chung sở đào tạo y khoa, viện nghiên cứu, bệnh viện tồn quốc nói riêng cần thể ngƣời 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 ngƣời cảm nhận sâu sắc giá trị thực tiễn đƣợc nghiên cứu, thực hành phẫu thuật thể ngƣời thật ca mổ, đề tài nghiên cứu y khoa Để có đƣợc xác ngƣời đạt u 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 hồn tồn việc tƣơng tác ngƣời máy Nhờ mà loạt ứng dụng đồ họa máy tính đời, đáp ứng đƣợc nhiều nhu cầu xã hội Cụ thể nhƣ lĩnh vực : giải trí, y tế, xây dựng, văn hóa, quân Xuất phát từ tình hình thực tế nhƣ 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 mơ hình hóa thể ngƣời thật khơng gian chiều ảo để phục vụ cho nghiên cứu, thực hành phẫu thuật mục đích có liên quan Với cơng nghệ mơ máy tính nay, thể ngƣời đƣợc thị nhiều chiều khơng gian ảo, hay cịn gọi thực ảo (VR - Virtual Reality) Đề tài xin đề xuất hƣớng nghiên cứu mơ hình hóa 3D thực ảo cho thành phần thể ngƣời theo lý thuyết xử lý ảnh, thuật tốn kỹ thuật ứng dụng vào mơ hình thực tế đƣợc xác định có ý nghĩa lý thuyết ứng dụng sống nói chung, cho ngành Y nói riêng Vì lý trên, tơi chọn đề tài : "MƠ HÌNH HĨA 3D HỆ TIÊU HĨA TRONG THỰC TẠI ẢO" Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu 2.1 Đối tượng + Đặc tả đối tƣợng hệ thống tiêu hóa ngƣời cơng nghệ 3D + Các thuật toán kỹ thuật ứng dụng thử nghiệm + Nghiên cứu ứng dụng xử lý ảnh 3D cho đối tƣợng 2.2 Phạm vi nghiên cứu + Lý thuyết: - Nghiên cứu sở lý thuyết xử lý ảnh - Mơ hình hóa hệ thống tiêu hóa ngƣời cơng nghệ 3D - Phân tích, biểu diễn mơ hình + Thực nghiệm: - Nghiên cứu mơ 3D hệ thống tiêu hóa ngƣời - Biểu diễn mơ hình Hƣớng nghiên cứu đề tài - Nghiên cứu lý thuyết, thu thập, phân tích tài liệu có liên quan đến đối tƣợng đề tài - Nghiên cứu, xây dựng mơ hình 3D hệ tiêu hóa ngƣời thực ảo (VR) - Đánh giá, quan sát hiệu chỉnh đối tƣợng 3D theo nhiều góc nhìn, phóng to thu nhỏ hệ tiêu hóa nhằm phục vụ cho yêu cầu thực tế Phƣơng pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Tìm hiểu tài liệu, đọc hiểu kiến thức kỹ thuật xử lý ảnh, mơ hình khoa học hệ thống tiêu hóa ngƣời Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ - Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: Nghiên cứu, phân tích lựa chọn giải pháp cơng nghệ biểu diễn mơ hình hóa ảnh 3D cho hệ thống tiêu hóa ngƣời - Phương pháp trao đổi khoa học: Trao đổi hƣớng nghiên cứu với ngƣời hƣớng 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 tƣợng hệ tiêu hóa ngƣời dựa lý thuyết xử lý ảnh; - Nghiên cứu, phân tích lựa chọn cung cấp chức mơ hình hóa đối tƣợng 3D, thao tác trình diễn đối tƣợng mơi trƣờng khơng gian 3D; - Là sở để giải vấn đề biểu diễn đƣợc mơ hình 3D tồn thể ngƣời mơi trƣờng ảo có ý nghĩa khoa học ứng dụng thực tế Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Đầu tiên tạo ngón tay sử dụng khối hộp, tiếp nhân (copy) điều chỉnh (co giãn….) để tạo ngón tay cịn lại (trừ ngón tay cái) xếp nhƣ hình ảnh dƣới :  Hình 2.32 Tạo bàn tay Tiếp khâu cạnh bên ngón tay lại với để chúng liền thành khối Tạo mở rộng mặt phẳng đƣợc tạo ra, tạo ngón tay ta có đƣợc bàn tay hoàn chỉnh 2.3.2.3 Kết hợp hai hƣớng : Đối với đối tƣợng mơ hình phần dạng liên tục phần dạng rời rạc sau kết hợp lại với Maya 3DSMax hỗ trợ chuyển đổi kiểu bề mặt đối tƣợng :  Polygons to Subdivision Surface  Nurbs to Polygons 2.3.3 Nghệ thuật tạo mơ hình : Trong q trình tạo mơ hình ta thƣờng xun phải sử dụng phƣơng pháp sau coi nhƣ kỹ sảo nhỏ: + Phương pháp 1: Sử dụng máy quét, máy ảnh lấy mặt cắt khác đối tƣợng, sau tiến hành tạo theo + Phương pháp 2: Sử dụng đối tƣợng chiều ví dụ chiều để tạo mơ hình cho đối tƣợng chiều tĩnh + Phương pháp 3: Dựng cảnh ảnh chiều đặt tầm xa Hình 2.33 Tạo khơng gian Ở hình ảnh này, đồi thực chất ảnh chiều quen thuộc windowsXP Ảnh chiều đƣợc sử dụng làm texture (tính chất bề mặt) cho mặt phẳng đƣợc đặt phía xa Và sau tháp nhỏ chiều thực đƣợc tạo đặt phía trƣớc Cả cách làm hiệu đặc biệt việc làm giảm kích thƣớc mơ hình Phƣơng pháp thứ phổ biến thƣờng hay đƣợc dùng với kỹ thuật mơ hình NURBs, đƣờng cong đƣợc bao bọc lấy đối tƣợng, sau dùng phƣơng pháp tạo mặt phẳng nhƣ loft, revole… để thu đƣợc kết Phƣơng pháp thứ hai giúp ta tạo cánh rừng, vƣờn hoa mà lo ngại vấn đề kích thƣớc Phƣơng pháp thứ cho phép tạo không gian xung quanh rộng lớn 2.4 HỒN THIỆN BỀ MẶT MƠ HÌNH (TEXTURING) 2.4.1 Thêm tính chất bề mặt cho mơ hình (Texturing) : Sau tạo đƣợc mơ hình bề mặt nhƣ mong muốn, ta phải thêm tính chất bề mặt cho mơ hình bề mặt nhƣ màu sắc, lơng, màu da…những tính chất đƣợc gọi textures mơ hình Texture ảnh để tạo hoạ tiết bề mặt đổ bóng Tất hành động định nghĩa bề mặt trông nhƣ sau render đƣợc coi tập phƣơng thức node texture Thông thƣờng texture ảnh bitmap đƣợc import vào phần mềm đồ hoạ để chiếu (map) tới thuộc tính vật liệu Texture map cho thuộc tính vật liệu nhƣ màu sắc, độ suốt hay độ sáng gây hiệu ứng tƣơng ứng ảnh hƣởng tới bề ngồi đối tƣợng Các texture có dạng 2D texture 3D texture : 2D texture bao lấy đối tƣợng giống nhƣ gói quà gắn vào mặt phẳng giống nhƣ wallpaper (Hình 2.34) 3D texture chiếu xuyên qua đối tƣợng giống nhƣ vân đá hoa gỗ Với 3D texture, đối tƣợng trông nhƣ đƣợc khắc lên chất liệu (Hình 2.35) Các texture mơi trƣờng-Environment texture hay đƣợc sử dụng để làm background đối tƣợng map phản xạ Hình 2.34 Texture 2D Hình 2.35 Texture 3D Đối với mơ hình có tính chất bề mặt đơn giản nhƣ mặt bàn, sàn nhà chẳng hạn, việc thêm tính chất bề mặt đơn giản chọn màu phù hợp gán cho ảnh chiều chụp mặt bàn thực tế Còn mơ hình có tính chất bề mặt phức tạp nhƣ mơ 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 tƣợng, cửa sổ tính chất bề mặt mà ta thêm cho mơ hình Lúc để thêm tính chất bề mặt cho ta dịch chuyển tọa độ uv vào vùng ảnh tƣơng ứng Công việc giống nhƣ thực ánh xạ từ điểm ảnh vào điểm bề mặt mơ 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 nhƣng lại cho hình ảnh Ngồi ra, kết xuất kiểu khơng thực đƣợc hiệu ứng phức tạp nhƣ: đổ bóng cấp cao, phản chiếu mà phải dùng phần mềm dùng đƣợc Software rendering: Đây kiểu kết xuất cho chất lƣợng hình ảnh cao nhất, lấy kết phức tạp nhât Các tính tốn đƣợc thực CPU Đặc biệt khơng địi hỏi sức mạnh card đồ hoạ Vì kết xuất phƣơng thức linh hoạt Chính xác chất lƣợng phần mềm render định Một vài phần mềm render nhƣ: vrml, mentalray, Maya software renderer… Vector rendering: Đây cách dựng hình trƣờng hợp muốn tạo phong cách riêng cho sản phẩm (ví dụ nhƣ: cartoon, tonal art, wireframe ) với định dạng ảnh bitmap vector2D Kết luận : Với nội dung thuật toán kỹ thuật đƣợc nêu chƣơng với kiến thức đƣợc học nhƣ 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 hƣớng lựa chọn để xử lý, xây dựng mơ hình hóa 3D đối tƣợng thực ảo chƣơng trình thử nghiệm Chƣơng Chƣơng CHƢƠNG TRÌNH THỬ NGHIỆM 3.1 YÊU CẦU BÀI TĨAN Mơ 3D hệ tiêu hóa ngƣời phần mềm y khoa cần thiết Nó giúp cho sinh viên nghành y khoa nghiên cứu thực hành mơ hình Giúp họ quan sát nhiều góc độ khác với mẫu vật, mà trƣớc quan sát thơng qua tranh ảnh đƣợc chụp nhiều góc độ khác Ngồi ra, mơ hình ảo giúp bác sỹ rèn luyện kỹ lâm sàng, phục vụ số đông sinh viên, tiết kiệm đƣợc 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 mơ mơ hình 3D hệ tiêu hóa Bài tốn mơ mơ hình 3D cấu tạo hệ tiêu hóa theo hƣớng nhƣ sau: + Đầu vào (Input): Bằng cách thu thập, nghiên cứu thơng tin, hình ảnh y tế hệ tiêu hóa thơng qua nguồn liệu (Chương trình bày) + Đầu (Output): Mơ hình hóa 3D có khả phóng to, thu nhỏ, xoay góc, cạnh nhìn khác hệ tiêu hóa ngƣời 3.2 PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN CƠNG CỤ Để xây dựng hệ thống mơ hệ tiêu hóa, thực pha : Thứ tạo mơ hình 3D : Có nhiều phần mềm cơng cụ cho việc tạo mơ hình 3D nhƣ Maya, 3DSMax, LightWare,… Song, hai phần mềm phổ biến Maya 3DSMax Hai phần mềm chuẩn 3D Ở Việt Nam 3DSMax quen thuộc Maya Nhƣng xu giới công ty chuyển sang Maya mạnh Mơ hình với Maya cho kích thƣớc nhẹ so với 3DSMax Hiện phiên Maya 2015 3DSMax 2016 Maya, 3DSMax nhƣ phần mềm tạo mơ hình 3D khác giúp tạo mơ hình chiều mơ giới thực Nó có đối tƣợng ngun thuỷ nhƣ hình cầu, hình trụ, hình hộp, mặt phẳng, đƣờng cong,… Từ đối tƣợng nguyên thuỷ này, ta sử dụng thao tác nhƣ dịch chuyển, xoay, co giãn với kỹ thuật chỉnh sửa nhƣ cắt xén, mở rộng, thêm bớt …để tạo nên đối tƣợng mong muốn giới thực Sau đối tƣợng đƣợc thêm xƣơng (nếu có), tính chất bề mặt (nhƣ màu sắc, da, tóc, mắt,…) đƣợc tạo chuyển động mơ cách sinh động thể đối tƣợng giới thực Thứ hai lập trình điều khiển mơ hình : Hệ thống mơ thử nghiệm cấu tạo hệ tiêu hóa thơng qua sử dụng ngơn ngữ lập trình C++, thƣ viện đồ hoạ OpenSG thƣ viện mã nguồn mở Khi làm việc với phần mềm ta thao tác khung nhìn khác đối tƣợng, khung nhìn cho ta nhìn đƣợc đối tƣợng góc độ khác cách đồng thời, hình ảnh sau minh họa điều : Hình 3.1 Các khung nhìn khác 3DSMax 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 cịn lại cho phép ta làm việc mặt cắt mơ 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 cịn có hệ tọa độ UV, hệ tọa độ UV bao bọc bề mặt theo chiều trái sang phải dƣới lên Có thể hình dung hệ tọa độ nhƣ đƣờng kinh tuyến vĩ tuyến trái đất Hệ tọa độ chủ yếu đƣợc sử dụng trình thêm tính chất bề mặt cho mơ hình 3.3 MỘT SỐ KẾT QUẢ CỦA CHƢƠNG TRÌNH THỬ NGHIỆM Với lựa chọn công cụ phần mềm 3DSMax ngôn ngữ lập trình C++, thƣ viện đồ họa OpenSG mã nguồn mở với thuật toán kỹ thuật xử lý ảnh Sau kết thu đƣợc mơ mơ hình 3D cấu tạo hệ tiêu hóa máy tính + Xây dựng mơ hình 3D cấu tạo miệng Hình 3.2 Mơ hình 3D miệng + Xây dựng mơ hình 3D cấu tạo hầu, thực quản Hình 3.3 Mơ hình 3D hầu thực quản + Xây dựng mơ hình 3D cấu tạo dày Hình 3.4 Mơ hình 3D dày + Xây dựng mơ hình 3D cấu tạo ruột non, ruột già ruột thừa Hình 3.5 Mơ hình 3D ruột non, ruột già ruột thừa + Xây dựng mơ hình 3D hệ tiêu hóa hồn chỉnh Hình 3.6 Mơ hình 3D hệ tiêu hóa hồn chỉnh Nhƣ đầu vào tốn mơ hình 3D hệ tiêu hóa ngƣời, chƣơng trình có nhiệm vụ tác động lên mơ hình để tạo nên biến đổi mơ hình Chƣơng trình dùng chuột để xoay dừng xoay mơ hình, cho phép quan sát mơ hình góc nhìn khác Ví dụ nhƣ hình sau : Hình 3.7-8 Xoay quan sát đƣợc góc nhìn mơ hình 3D hệ tiêu hóa 3.4 PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ Phần vừa đƣợc trình bày cơng cụ, kết mơ mơ hình hóa 3D hệ tiêu hóa ngƣời máy tính Với kỹ thuật nhƣ trên, cho phép mô đầy đủ đƣợc phận thể ngƣời 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 trƣờng phổ thông đƣợc giáo viên dùng để giới thiệu cho học sinh lớp trực quan dễ hiểu Mặt khác, việc nghiên cứu ngành Y phẫu thuật đƣợc thuận tiện tiết kiệm chi phí nhiều Bằng cơng nghệ thị không gian 3D đại sản phẩm mô giúp cho cảm nhận thực tế nghiên cứu, tìm hiểu, học tập phận hệ thống sinh học thể ngƣời công tác khám, chữa bệnh Trong khuôn khổ luận văn này, với tìm hiểu nghiên cứu hạn chế nhƣng cho thân học viên hiểu sâu việc lập đề án xây dựng mơ mơ hình 3D cho đối tƣợng thực ảo để áp dụng vào sống Đƣợc hƣớng dẫn giáo viên, đặc biệt góp ý chun sâu nhiệt tình thày, cô Hội đồng đề tài luận văn Bản thân em nhận thấy kết bƣớc đầu bổ ích thiết thực, tiền đề thúc đẩy trình học tập nghiên cứu nhiều nội dung để thành công sống nhƣ công việc hàng ngày KẾT LUẬN Trong trình nghiên cứu tài liệu thực đề tài dƣới định hƣớng giáo viên hƣớng dẫn, thân em nhận thấy đạt đƣợc số kết nhƣ sau : - Đề tài luận văn hồn thành theo mục tiêu đặt - Trình bày đƣợc cách tổng quan vấn đề xử lý ảnh, phân đoạn ảnh hƣớng tiếp cận giải pháp cơng nghệ biểu diễn mơ 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 mơ hình 3D hệ tiêu hóa ngƣời thực ảo - Ngồi ra, q trình nghiên cứu đƣợc hƣớng dẫn nhiệt tình ngƣời hƣớng dẫn, thân em tích lũy thực hành đƣợc nhiều kiến thức áp dụng thực tế tốn học, kỹ thuật lập trình, nhận diện cơng nghệ, Đặc biệt rèn luyện đƣợc 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, nhƣ : - Chƣa đƣa đƣợc nhiều giải pháp biểu diễn mơ hình 3D thực ảo Trong khuôn khổ luận văn trình bày lại kiến thức tìm hiểu, nghiên cứu phân tích bản, chƣa đƣa đƣợc phân tích chun sâu có đề xuất mang tính đột phá - Do thời gian có hạn, nên việc thuyết trình chi tiết thuật tốn, phƣơng pháp, giải pháp lựa chọn công nghệ chƣa đƣợc hệ thống khoa học Tóm lại, dù cố gắng nhiều nhƣng thân em nhận thấy trình xây dựng Đề tài luận văn thuyết trình trƣớc Hội đồng cịn nhiều thiếu sót Thơng qua hƣớng dẫn nhiệt tình thày giáo hƣớng dẫn (TS.Nguyễn Văn Huân), đặc biệt ý kiến phản biện tâm huyết nghiêm túc thày, cô thành viên Hội đồng, em ý thức đƣợc 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 ! TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt : [1] Đỗ Năng Toàn; Bài giảng lớp cao học “Thực ảo“; Đại học Sƣ phạm Hà Nội II (2014) [2] Nguyễn Công Minh; 3DS Max 2009; NXB Hồng Đức, tr.45-85 (2009) [3] Lƣu 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 Cơng Huỳnh; Giáo trình sinh lý người động vật tâp 2; NXB Đại học quốc gia Hà Nội, tr.124-142 (2007) [6] Lƣu 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 ... Mô cấu tạo hệ tiêu hóa ngƣời Sơ đồ mơ hệ tiêu hóa ngƣời : Hình 2.1 Sơ đồ mơ hệ tiêu hóa ngƣời 2.1.2.1 Mơ tả chung hệ tiêu hóa : a) Cấu tạo: Hệ tiêu hóa ngƣời gồm hệ thống ống tiêu hóa tuyến tiêu. .. ? ?trong sống ứng dụng ? ?thực tế ảo? ?? để nghiên cứu phát triển hoàn thiện Chƣơng MỘT SỐ VẤN ĐỀ TRONG MƠ HÌNH HĨA 3D HỆ TIÊU HĨA 2.1 HỆ TIÊU HĨA 2.1.1 Mơ tả cấu tạo hệ tiêu hóa ngƣời Hệ tiêu hóa hệ. .. gian 49 Hình 2.34 Texture 2D Hình 2.35 Texture 3D 50 50 Hình 3.1 Hình 3.2 Hình 3.3 Hình 3.4 Các khung nhìn khác 3DSMax Mơ hình 3D miệng Mơ hình 3D hầu, thực quản Mơ hình 3D dày 54 55 56 56 Hình