Nghiên cứu kỹ thuật mô phỏng hệ hô hấp bằng công nghệ thực tại ảo

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ NGUYỄN THỊ QUYÊN NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT MÔ PHỎNG HỆ HÔ HẤP BẰNG CÔNG NGHỆ THỰC TẠI ẢO LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN Hà Nội - Năm 2013 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ NGUYỄN THỊ QUYÊN NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT MÔ PHỎNG HỆ HÔ HẤP BẰNG CÔNG NGHỆ THỰC TẠI ẢO Ngành: Công nghệ thông tin Chuyên ngành: Hệ thống thông tin Mã số: 60 48 05 LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS ĐỖ NĂNG TOÀN Hà Nội - Năm 2013 MỤC LỤC Mục lục Danh mục ký hiệu chữ viết tắt Danh mục hình vẽ MỞ ĐẦU Chƣơng KHÁI QUÁT VỀ THỰC TẠI ẢO VÀ BÀI TOÁN MÔ PHỎNG HỆ HÔ HẤP 10 1.1 Khái quát thực ảo 10 1.1.1 Thực ảo gì? 10 1.1.2 Đặc điểm của hệ thống thực ảo 11 1.1.3 Một số loại hệ thống thực ảo 12 1.1.4 Các thành phần hệ thống thực ảo 13 1.1.5 Một số ứng dụng VR 15 1.2 Bài tốn mơ hệ hơ hấp 22 1.2.1 Cấu tạo hệ hô hấp 22 1.2.2 Mô cấu tạo hệ hô hấp 23 1.2.2.1 Hệ thống dẫn khí 23 1.2.2.2 Hệ thống trao đổi khí 26 Chƣơng MỘT SỐ VẤN ĐỀ TRONG MÔ PHỎNG CẤU TRÚC 3D 29 2.1 Công cụ xây dựng mơ hình hóa 3D 29 2.2 Các kỹ thuật dựng hình 31 2.3 Các kỹ thuật tạo đối tƣợng 32 2.3.1 Các loại mơ hình tạo đối tƣợng 32 2.3.1.1 Mô hình đa giác (Polygon) 32 2.3.1.2 Mơ hình dựa kết nối đƣờng cong (NUBRS) 37 2.3.1.3 Chia nhỏ bề mặt (Subdivision Surface) 41 2.3.2 Hai hƣớng tạo mơ hình 43 2.3.2.1 Tạo mô hình theo hƣớng liên tục 43 2.3.2.2 Tạo mơ hình theo hƣớng rời rạc 44 2.3.2.3 Kết hợp hai hƣớng 48 2.3.3 Nghệ thuật tạo mơ hình 48 2.4 Kỹ thuật tạo kết xuất 49 2.4.1 Thiết lập vật liệu texture 49 2.4.2 Ảnh Texture 50 2.4.3 Kết xuất 51 Chƣơng 3: CHƢƠNG TRÌNH THỬ NGHIỆM 52 3.1 Bài toán 52 3.2 Chƣơng trình thử nghiệm 57 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO 63 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT STT Ký hiệu/ Chữ viết tắt VR Virtual Reality Thực ảo 3D Dimentional Chiều HMD Head Mounted Displays Mũ đội đầu có hiển thị CV Control vertex Điểm điều khiển EP Edit point Điểm nằm đƣờng cong Viết đầy đủ Ý nghĩa DANH MỤC HÌNH VẼ Trang Hình 1.1 Giao diện ngƣời sử dụng hệ thống máy tính 3D 10 Hình 1.2 Thiết bị mơ HMD-1960 12 Hình 1.3 Đền Ngọc Sơn đƣợc tái công nghệ VR 16 Hình 1.4 Mơ thiết kế kiến trúc Flamingo Đại Lải Resort 16 Hình 1.5 Hệ thống tập lái xe ảo 3D 17 Hình 1.6 Hệ thống mô phẫu thuật ảo 18 Hình 1.7 Hệ thống mơ binh sĩ tập bắn súng 19 Hình 1.8 Ứng dụng công nghệ VR Du lịch 20 Hình 1.9 Phịng trƣợt tuyết ảo Nhật Bản 21 Hình 1.10 Các logo phim dùng 3D ảo 21 Hình 1.11 Hệ thống lĩnh vực giải trí 22 Hình 1.12 Các phần hệ hô hấp 23 Hình 1.13 Các sụn quản 25 Hình 1.14 Khí quản 26 Hình 1.15 Cấu tạo phổi ngƣời 27 Hình 2.1 Từ trái sang phải thao tác dịch chuyển, xoay, co giãn, ứng với trục toạ độ màu 30 Hình 2.2 Các khung nhìn khác 31 Hình 2.3.1 Khung dựng bóng, đƣợc tạo sau bƣớc tạo mơ hình 32 Hình 2.3.2 Quả bóng sau qua bƣớc thể 32 Hình 2.4 Điểm, cạnh, mặt 33 Hình 2.5 Các đối tƣợng nguyên thuỷ polygon 34 Hình 2.6 Các kiểu làm trơn cho Polygon 35 Hình 2.7.1-2.7.2 Minh họa tiến trình dựng búa mơ hình Polygon 35 Hình 2.8 Mặt phẳng Nurbs Polygons 36 Hình 2.9 So sánh số điểm điều khiển mơ hình polygon Nurbs 37 Hình 2.10 Các thành phần đƣờng cong Nurbs 38 Hình 2.11 Bề mặt Nurbs 39 Hình 2.12 Minh họa tiến trình dựng cốc đơn giản Nurbs 40 Hình 2.13 Các đối tƣợng nguyên thủy Nubrs 41 Hình 2.14 Minh hoạ trình tạo bàn tay subdivision surface 42 Hình 2.15.1-2.15.4 Minh họa cách tạo bàn tay theo hƣớng liên tục 44 Hình 2.16.1-2.16.7 Minh họa mơ hình ngƣời theo hƣớng rời rạc 45-47 Hình 2.17 Tạo khn mặt 47 Hình 2.18 Tạo ngón tay 47 Hình 2.19 Tạo bàn tay 48 Hình 2.20 Tạo không gian 49 Hình 2.21 Texture 2D 51 Hình 2.22 Texture 3D 51 Hình 3.1 Lƣu đồ tốn 53 Hình 3.2 Mơ hình Màng phổi phải biểu diễn dƣới dạng lƣới đa giác 55 Hình 3.3 Mơ hình phổi 55 Hình 3.4 Hệ hơ hấp 3D biểu diễn dƣới dạng lƣới 56 Hình 3.5 Ảnh bề mặt cho đối tƣợng 57 Hình 3.6 Hình ảnh mặt trƣớc phổi 58 Hình 3.7 Hình ảnh mặt sau phổi 58 Hình 3.8: Hình ảnh mặt phổi 59 Hình 3.9 Hình ảnh mặt phổi phải mặt phổi trái 59 Hình 3.10 Hình ảnh phổi góc quan sát 60 Hình 3.11 Hình ảnh phổi thực thao tác xoay 60 MỞ ĐẦU Trong năm gần đây, công nghệ thông tin đƣợc ứng dụng mạnh mẽ đem lại thành tựu đáng kể cho nhiều lĩnh vực nhƣ y tế, giáo dục, kiến trúc, du lịch, giải trí, … Sự phát triển công nghệ thông tin làm cho số lĩnh vực trƣớc khó phát triển, có khả phát triển đạt đƣợc thành tựu đáng kể, nhƣ hệ chuyên gia, hệ xử lý thời gian thực v.v lĩnh vực đƣợc phát triển mạnh giới, cơng nghệ thực ảo Cơng nghệ thực ảo thuật ngữ xuất khoảng thập kỷ 90, nhƣng thực phát triển mạnh vòng năm trở lại Trên giới, công nghệ thực ảo trở thành công nghệ mũi nhọn nhờ khả ứng dụng rộng rãi lĩnh vực nhƣ giáo dục, quân sự, y học đặc biệt lĩnh vực giải trí nhƣ game, đồ họa , Đối với Việt Nam, cơng nghệ thực ảo có ứng dụng tích cực, nhiều tốn mơ đƣợc triển khai ứng dụng nhƣ việc tái tạo khu di tích, đền thờ, danh lam thắng cảnh, tình giao đơng, kịch qn Khi muốn hiểu tồn cơng nghệ phải nắm đƣợc phƣơng pháp thể hay mô đối tƣợng môi trƣờng thực ảo Bên cạnh phát triển công nghệ thực ảo giới, việc xây dựng phần mềm y khoa đƣợc cổ vũ phát triển mạnh mẽ điều kiện thực tế Việt Nam Hiện nay, nƣớc ta giáo dục y học cịn tình trạng giảng chay, thiếu điều kiện thực hành quan sát Nhất thực hành, lúc có điều kiện thực hành để nâng cao trình độ, kỹ kinh nghiệm, đặc biệt ngoại khoa Hiện nay, sinh viên ngành y dƣợc phải thực hành nhiều động vật, mơ hình nhựa xác ngƣời chết qua xử lý, số phận khơng cịn xác Và khơng có nhiều xác sinh viên học tập nên sinh viên khó hình dung xác đƣợc số phận thể ngƣời Chính vậy, việc áp dụng cơng nghệ thực ảo việc mô phận thể ngƣời, trình giải phẫu, bệnh nhu cầu cần thiết Với phần mềm khơng hỗ trợ cho giảng viên, sinh viên có điều kiện quan sát kỹ hơn, xem xét thành phần phận, quan sát nhiều góc độ khác với mẫu vật, mà trƣớc quan sát thơng qua ảnh 2D 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 Xuất phát từ vấn đề nêu lựa chọn đề tài “Nghiên cứu kỹ thuật mô hệ hô hấp công nghệ thực ảo” nhằm nghiên cứu số kỹ thuật mô hệ hô hấp, phục vụ việc giảng dạy học tập sinh viên nghành y khoa Luâ ̣n văn gồm phần mở đầu, phần kết luận chƣơng nội dung Chƣơng 1: Khái quát thực ảo toán mô hệ hô hấp Trong chƣơng tìm hiểu cách khái quát thực ảo, phân loại hệ thống, thành phần ứng dụng hệ thống thực ảo, tìm hiểu cấu tạo hệ hơ hấp nói chung hệ hơ hấp phổi nói riêng Chƣơng 2: Một số vấn đề mô cấu trúc 3D Chƣơng nghiên cứu số kỹ thuật xây dựng mơ hình 3D sở phần mềm tạo mơ hình chiều thông dụng Maya 3DS Max, kỹ thuật tạo mơ hình (modelling), kỹ thuật kết xuất (rendering) Trong đó, luận văn tập trung tìm hiểu kĩ thuật tạo đối tƣợng kết xuất Chƣơng 3: Chƣơng trình thử nghiệm Từ sở trình bày lý thuyết chƣơng em ứng dụng vào để xây dựng mô hệ hô hấp bao gồm có tốn chƣơng trình thử nghiệm Do thời gian khả có hạn, lần nghiên cứu lĩnh vực thực ảo nên luận văn nhƣ chƣơng trình thử nghiệm khơng thể tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhận đƣợc ý kiến đóng góp thầy giáo bạn bè để tơi phát triển thêm hƣớng nghiên cứu mới, tìm hiểu kỹ thuật tạo đối tƣợng có xƣơng để xây dựng hình ảnh mơ các phận khác thể ngƣời đáp ứng cho việc giảng dạy môn “Giải phẫu” trƣờng ĐHSP Hà Nội Chƣơng 1: KHÁI QUÁT VỀ THỰC TẠI ẢO VÀ BÀI TỐN MƠ PHỎNG HỆ HƠ HẤP 1.1 Khái qt thực ảo 1.1.1 Thực ảo gì? Thực tế ảo hay gọi thực ảo (VR - Virtual Reality) thuật ngữ xuất khoảng đầu thập kỷ 90 nhƣng thực phát triển mạnh vòng vài năm trở lại Ở Mỹ châu Âu, VR trở thành công nghệ mũi nhọn nhờ tiềm kinh tế khả ứng dụng rộng rãi lĩnh vực: nghiên cứu công nghiệp, giáo dục đào tạo, du lịch, dịch vụ bất động sản, thƣơng mại giải trí, … Thuật ngữ "virtual reality" - thực ảo - đƣợc đƣa Jaron Lanier, ngƣời sáng lập công ty VPL Research, Redwood California, công ty cung cấp sản phẩm cho mơi trƣờng ảo Hiện nay, có nhiều định nghĩa thực ảo, nhiên định nghĩa sau C Burdea P Coiffet tƣơng đối xác đƣợc chấp nhận rộng rãi: VR- Thực tế ảo hệ thống giao diện cấp cao người sử dụng máy tính Hệ thống mô vật tượng theo thời gian thực có 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 [6] Hình 1.1 Giao diện ngƣời sử dụng hệ thống máy tính 3D Hay nói cách cụ thể VR công nghệ sử dụng kỹ thuật mơ hình hố khơng gian ba chiều với hỗ trợ thiết bị đa phƣơng tiện xây dựng giới mô máy tính - Mơi trƣờng ảo (Virtual Environment) để đƣa ngƣời ta vào giới nhân tạo với khơng gian nhƣ 47 Hình 2.20 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 Những mơ hình đạt đƣợc có sử dụng phƣơng pháp đƣợc gọi mơ hình 2.5D 2.4 Kỹ thuật tạo kết xuất Việc kết xuất q trình hồn thành khung cảnh để đƣa sản phẩm cuối cùng, trình bao gồm bƣớc: Đặt vật liệu, áp texture (áp ảnh bề mặt), thiết lập ánh sáng cuối kết xuất 2.4.1 Thiết lập vật liệu texture 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… tính chất đƣợc gọi textures mơ hình Chúng ta thêm bề mặt texture hiệu ứng render khác cách sử dụng nhóm tơ bóng Nhóm tơ bóng mạng nút 48 khơng phụ thuộc đƣợc kết nối hồn tồn tới nút Shading groups Nhóm bao gồm nút bề mặt (texture) tọa độ để áp lên bề mặt (UV), loại vật liệu (material) chí nguồn sáng có liên quan 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 Ảnh Texture Texture ảnh để tạo họa 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 (Xem hình 2.21)  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 (Xem hình 2.22)  Các texture mơi trƣờng - Environment texture hay đƣợc sử dụng để làm background đối tƣợng map phản xạ 49 Hình 2.21 Texture 2D Hình 2.22 Texture 3D 2.4.3 Kết xuất Kết xuất trình sinh tạo hình ảnh từ mơ hình cách sử dụng chƣơng trình ứng dụng phần mềm Mơ hình mơ tả đối tƣợng ba chiều ngôn ngữ đƣợc định nghĩa chặt chẽ cấu trúc liệu Mô tả bao gồm thông tin hình học, điểm nhìn, chất liệu bố trí ánh sáng đối tƣợng 50 Chƣơng 3: CHƢƠNG TRÌNH THỬ NGHIỆM 3.1 Bài tốn Ngày nay, cơng nghệ thực ảo công nghệ đại dẫn đầu để giải toán mô Trên giới phát triển ứng dụng thực ảo từ sớm nhiều lĩnh vực nhƣ giáo dục, quân sự, y học… đặc biệt lĩnh vực giải trí nhƣ game, đồ họa Ở Việt Nam, cơng nghệ thực ảo có ứng dụng tích cực, nhiều tốn mơ đƣợc triển khai ứng dụng nhƣ việc tái tạo lại khu di tích, đền thờ, danh lam thắng cảnh, tình giao thơng… tốn có ý nghĩa việc mô thành công phận thể ngƣời Để củng cố cho phần lý thuyết nghiên cứu chƣơng 2, tác giả chọn số kỹ thuật để thực việc mô Với khoảng thời gian hạn chế, khuôn khổ luận văn tiến hành việc mô “hệ hơ hấp” từ ứng dụng vào giảng cho sinh viên học tập nghiên cứu Bài toán đặt xây dựng chƣơng trình mơ hệ hơ hấp theo tiếp cận 3D, mà cụ thể chƣơng trình đọc hiển thị mơ hình 3D hệ hơ hấp, tác giả quan tâm đến số tƣơng tác thấy đƣợc vị trí góc cạnh khác hệ hô hấp theo yêu cầu Một số tƣơng tác cần phải có chẳng hạn nhƣ là: Phóng to, thu nhỏ, xoay, Về ngun tắc, mơ bao gồm hai công việc sau:  Xây dựng mơ hình mơ  Điều khiển mơ hình ngơn ngữ lập trình  Với tốn mơ hệ hơ hấp, u cầu tốn nhƣ sau: - Dùng 3DS Max để tạo mơ hình “hệ hô hấp” - Dùng công cụ OpenSG định dạng đối tƣợng 3D 3DS Max cách chuyển định dạng *.max sang định dạng *.osg - Viết chƣơng trình Virtual C++ sử dụng mã nguồn mở Open SceneGrạph để hiển thị điều khiển mơ hình 3D - Hiển thị tƣơng tác với mơ hình 51 Hiển thị điều khiển Màn hình hiển thị Chƣơng trình Virtual C++ Đọc file OpenSG Mơ hình Export Định dạng OpenSG Hình 3.1 Lƣu đồ tốn  Cụ thể bƣớc thực nhƣ sau: Bước 1: Thu thập thông tin hệ hô hấp Sau tìm hiểu cấu tạo hệ hơ hấp, em tiến hành chọn lọc mô tả số hệ quan hô hấp  Bảng thông tin mô tả hệ hô hấp STT Tên Mũi Thanh quản Mô tả Mũi quan hệ hơ hấp mà khơng khí phải qua để vào phổi Mũi gồm có phần: mũi ngoài, mũi (hay hốc mũi) xoang cạnh mũi Hốc mũi gồm lỗ mũi, ngăn cách vách mũi Hốc mũi thông với xoang số xƣơng nhƣ xƣơng trán, xƣơng bƣớm, xƣơng sàng, xƣơng hàm Thanh quản nằm trƣớc thực quản , dƣới lớp da cổ, phần thông với hầu, phần dƣới thơng với khí quản Hình thể bên ngồi quản có mặt: mặt trƣớc mặt sau: - Mặt trƣớc: Nhìn từ dƣới lên cung sụn nhẫn, dây chằng nhẫn-giáp, mặt trƣớc sụn giáp 52 - Mặt sau: Là phần trƣớc phần hầu, từ dƣới lên có mảnh sụn nhẫn, sụn phễu, lỗ vào quản mặt sau sụn nắp Khí quản Phế quản Khí quản nằm phía trƣớc thực quản, phía tiếp giáp với sƣơng sụn nhẫn, nửa nằm cổ, nửa nằm ngực, có hình ống trịn, phía sau bẹt, đƣờng kính 2cm - Là phần tiếp tục khí quản , gồm phế quản gố c trái và phải, đƣợc tạo vịng sụn kín, nhỏ khí quản Phế quản gốc phải to , ngắ n và dố c phế quản gố c trái Mặt khí quản phế quản đƣợc lót lớp niêm ma ̣c mềm - Phế quản vào phổi phân nhánh nhỏ dần thành tiểu phế quản, vi phế quản Vi phế quản cấu tạo vòng tận phế nang Phổi - Phổi gồm hai trái phải Phổi có hình chóp, đáy rộng lõm theo chiều cong hồnh, phần đỉnh hẹp nhơ lên phía xƣơng đòn Hai phổi mềm xốp đàn hồi, tập hợp phế nang phế quản Lá phổi phải có hai rãnh sâu bề mặt chia phổi thành thùy, phổi trái có rãnh chia thành thùy - Phổi đƣợc bao hai lớp màng: Lớp thành lót mặt lồng ngực, lớp bao chặt lấy phổi gọi tạng Bước 2: Mơ hình hóa 3D hệ hơ hấp Bước 2.1: Tạo mơ hình thơ Để mơ hình phổi ta cần chụp hình phổi mặt cắt khác nhau: nhìn ngang, nhìn trƣớc, nhìn sau,…sau tải ảnh vào khung nhìn phần mềm mơ hình theo Từ ảnh ta vẽ lƣới lên ảnh cách: chấm điểm lên ảnh, chấm tiêp điểm thứ Nối điểm tạo thành đƣờng thẳng, chấm điểm để tạo thành tam giác Chấm đến hết mặt xoay tạo tiếp mặt sau Sử dụng thao tác xoay, co giãn, di chuyển để tạo mơ hình màng phổi phải 53 Hình 3.2 Mơ hình Màng phổi phải biểu diễn dƣới dạng lƣới đa giác Hình 3.3 Mơ hình phổi Tiếp theo ta sử dụng hình hộp, sau sử dụng kỹ thuật split để chia bề mặt dùng kỹ thuật extrude để mở rộng bề mặt thao tác xoay, co giãn, di chuyển để tạo thành phần cịn lại hệ hơ hấp Qua nhiều thao tác tạo mơ hình ta tạo đƣợc mơ hình hệ hơ hấp 54 Hình 3.4 Hệ hơ hấp 3D biểu diễn dƣới dạng lƣới Bƣớc 2.2: Đặt vật liệu, phủ tecture (áp ảnh bề mặt) cho mô hình - Chọn đối tƣợng cần gán vật liệu (chọn vật liệu phù hợp để gán cho đối tƣợng chọn) - Ở ta chọn vật liệu blinn ->file ->dẫn tới ảnh bề mặt cần chọn mà ta muốn - Từ file ta dẫn tới ảnh bề mặt phù hợp để add lên đối tƣợng chọn 55 Hình 3.5 Ảnh bề mặt cho đối tƣợng - Sau q trình tạo mơ hình gán vật liệu, áp ảnh bề mặt ta đƣợc mơ hình hệ hơ hấp hồn chỉnh Bước 3: Rendering Sử dụng cơng cụ lập trình Virtual C++ kết hợp với OpenSG vào hệ thống phần mềm 3DSMax 3.2 Chƣơng trình thử nghiệm Hệ thống mô thử nghiệm cấu tạo hệ hô hấp thông qua sử dụng ngơn ngữ lập trình Virtual C ++, thƣ viện đồ hoạ OpenSG Trong hệ thống có sử dụng thƣ viện mã nguồn mở cài Chƣơng trình có số chức chính: dùng chuột để xoay dừng xoay mơ hình, cho phép quan sát mơ hình góc nhìn khác Ngồi chƣơng trình cịn di chuyển hay phóng to, thu nhỏ mơ hình Sau số kết thu đƣợc mô cấu tạo hệ hơ hấp phổi 56 Hình 3.6 Hình ảnh mặt trƣớc phổi Hình 3.7 Hình ảnh mặt sau phổi 57 Hình 3.8: Hình ảnh mặt phổi Hình 3.9 Hình ảnh mặt phổi phải mặt ngồi phổi trái 58 Hình 3.10 Hình ảnh phổi góc quan sát Hình 3.11 Hình ảnh phổi thực thao tác xoay 59 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN Kết luận Thực ảo công nghệ mô lĩnh vực đã, phát triển mạnh khơng giới mà cịn Việt Nam ứng dụng mà đem lại vô to lớn Sau thời gian thực đề tài với nỗ lực, cố gắng thân với hƣớng dẫn nhiệt tình thầy giáo PGS TS Đỗ Năng Tồn, em thu đƣợc số kết nhƣ sau: - Tìm hiểu đƣợc khái qt VR, cơng nghệ mơ ứng dụng - Tìm hiểu nghiên cứu đƣợc số kỹ thuật tạo mơ hình chiều sở phần mềm tạo mơ hình 3D thông dụng Maya 3DS Max Nghiên cứu công cụ đồ hoạ chuyên nghiệp 3DS Max, Maya, củng cố kỹ lập trình C++ - Sử dụng kỹ thuật tạo mơ hình em tạo mơ hình hệ hơ hấp cài đặt mơ chiều hệ hô hấp thể ngƣời, từ ứng dụng vào giảng cho sinh viên học nghiên cứu Đây lĩnh vực em, luận văn em xây dựng chƣơng trình thử nghiệm mơ cấu tạo ngồi hệ hơ hấp Hƣớng phát triển khoá luận Với kết nghiên cứu bƣớc đầu tiền đề cho nghiên cứu em điều kiện thời gian cho phép Trong tƣơng lai, tác giả mong muốn hồn thiện đƣợc vấn đề sau: Tìm hiểu chức hoạt động hệ hô hấp Để từ xây dựng mơ hình đƣợc chức hô hấp phổi động tác hít vào động tác thở Nếu có điều kiện tƣơng lai không xa em bổ sung phần cho hoàn thiện Mặc dù cố gắng nhƣng thời gian trình độ cịn có hạn chế định nên luận văn chắn không tránh khỏi khiếm khuyết Trong tƣơng lai, em cố gắng để hoàn thiện đƣợc hạn chế, phát triển đƣợc vấn đề nêu, đặc biệt đƣa đƣợc kết khả quan cho đề tài Rất mong nhận đƣợc ý kiến đóng góp thầy quý vị độc giả để luận văn ngày đƣợc hoàn thiện Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Đỗ Năng Tồn tận tình giúp đỡ em việc hồn thành khố luận tốt nghiệp Em xin cảm ơn tới 60 thầy, cô Trƣờng Đại học công nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội tạo điều kiện tốt để em hồn thành đề tài này, cảm ơn thầy cô, bạn đồng nghiệp khoa Công nghệ thông tin - ĐHSP Hà Nội bạn học viên lớp cao học khoá 18 - CNTT - ĐHCN động viên, giúp đỡ suốt thời gian qua 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng việt Quang Huy, Tín Dũng (2004), Đồ họa máy tính 3DS Max vẽ phối cảnh chiều, Nhà xuất Thống Kê, tr.37-96 Trịnh Hữu Hằng, Đỗ Công Huỳnh (2007), Giáo trình sinh lý người động vật tâp 2, NXB Đại học quốc gia Hà Nội, tr.124-142 Nguyễn Công Minh (2009), 3DS Max 2009, Nhà xuất Hồng Đức, tr.4585 Lƣu Triều Nguyên (2002), Thiết kế chiều với 3DS Max 4, Nhà xuất Lao Động - Xã Hội, Tr.445-494, tr.589-595 Lƣu Triều Nguyên (2006, Các thủ thuật 3DS Max, Nhà xuất Lao Động - Xã Hội, tr.131-145 Tổ ng quan về mô phỏng và thực tại ảo: http://share3dvn.blogspot.com Nguyễn Huy Sơn (2006), “Virtual Reality Technologie - Công nghệ Thực ảo ”, http://tusach.thuvienkhoahoc.com Tiếng anh Applications, Hardware – Virtual Reality, http://vresources.org/ Department of Informatics Umea University S-901 87 UMEA, Sweden, “Virtual Reality in Medicine: Survery of the State of the Art” 10 Game Character Development in Maya Ch03 – Game Characte Development with Maya Antony Ward Copyright @ 2005 by Antony Ward; http://www.peachpit.com 11 Henry David (2005), MD5Mesh and MD5Anim files formats 12 Getting Started With Maya ; http://www.Alias.com ... HỌC CÔNG NGHỆ NGUYỄN THỊ QUYÊN NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT MÔ PHỎNG HỆ HÔ HẤP BẰNG CÔNG NGHỆ THỰC TẠI ẢO Ngành: Công nghệ thông tin Chuyên ngành: Hệ thống thông tin Mã số: 60 48 05 LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG... nghành y tế Xuất phát từ vấn đề nêu lựa chọn đề tài ? ?Nghiên cứu kỹ thuật mô hệ hô hấp công nghệ thực ảo? ?? nhằm nghiên cứu số kỹ thuật mô hệ hô hấp, phục vụ việc giảng dạy học tập sinh viên nghành... triển mạnh giới, cơng nghệ thực ảo Cơng nghệ thực ảo thuật ngữ xuất khoảng thập kỷ 90, nhƣng thực phát triển mạnh vịng năm trở lại Trên giới, cơng nghệ thực ảo trở thành công nghệ mũi nhọn nhờ khả