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1、 对基于虚拟现实的医疗设备演示系统开发的分析 缪弘波摘要： 随着科学技术的发展，为了能够优化医疗设备的演示系统，可以将虚拟现实技术应用其中。在这样的背景下，本文将阐述基于虚拟现实的医疗设备演示系统的功能，并以总体设计、子系统设计以及数据优化为切入点，对系统的开发进行深入的分析、探究。基于本文的分析，其目的就是优化医疗设备演示系统的性能，以期为相关人员提供参考。关键词： 虚拟现实;医疗设备;演示系统;系统开发： TP311.52 ： A ： 1672-9129（2018）09-0011-02Abstract： with the development of science and technol
2、ogy， virtual reality technology can be applied in order to optimize the demonstration system of medical equipment. Under this background， this paper will elaborate the function of the medical device demonstration system based on virtual reality， and take the overall design， subsystem design and data
3、 optimization as the breakthrough point， carry on the thorough analysis and exploration to the system development. Based on the analysis of this paper， its purpose is to optimize the performance of medical equipment demonstration system， in order to provide reference for related personnel.Keywords：
4、virtual reality;medical equipment;demonstration system;system development前言：虛拟现实技术实际上就是通过计算机图形系统，以及相关的控制设备、显示设备等，生成可以提供沉浸感觉、交互性操作的立体环境，属于计算机界面的技术。在信息技术、科学技术不断推广、应用的前提下，虚拟现实技术已经广泛应用在各个行业、领域之中，包括科学数据可视化、空间技术、远程教育、产品网络销售展示等。所以，将虚拟现实技术应用在医疗设备展示中，能够优化展示效果，便于开展相关的工作。1 基于虚拟现实的医疗设备演示系统的功能医疗设备演示系统的主要功能是帮助医疗设
5、备生产厂商进行产品宣传，以虚拟现实技术为依托，可支持用户对医疗设备的全方位观察。在其演示过程中，用户可以在系统生成的虚拟场景中，对医疗设备进行“操作”和观察，同时获取视觉、听觉等多方面信息，较为真实的感受产品应用效果。因此，该系统具有较强的交互性，支持使用者与操作对象进行互动，在此过程中判断产品的输入与输出能否满足实际应用需求。医疗设备演示本身是一个开放性较高的自由活动过程，在虚拟展示过程中对用户限制较低，不用担心用户的错误操作对产品造成损坏，或引发安全性问题，具有多方面应用价值1。医疗设备演示系统一般采用C/S框架，在PC机上完成建模，对医疗设备进行仿真设计，然后通过接口程序将其转换为VRM
6、L文件，通过外部程序控制，实现交互功能。最后将相关数据整合起来，上传到服务器端，为设备体验者提供服务。服务器接收到用户请求后，用户可以将上述程序资源下载到PC端，利用系统界面进行模拟参观，同时支持用户的交互性操作。其虚拟展示场景是一个动态的开放性环境，可根据用户的具体需求做出相应的操作。医疗设备演示系统的主要功能具体包括：（1）演示功能，作为系统的核心功能之一，可以在数据库中自动提取设备三维模型及相关参数，根据用户的体验要求，进行自动演示。如果用户在购买前了解设备外观和主要功能参数，可以在演示系统下观测医疗设备，节省了解产品的时间;（2）模拟操作功能，除了自动展示功能外，系统还支持用户的实时操
7、作，并根据用户操作作出响应，让用户进一步了解产品使用功能，熟悉相关操作;（3）后台数据管理功能，不直接面对用户使用，主要是实现后台的模型数据操作功能，并对模型数据进行存储和维护管理;（4）用户信息反馈功能，系统设计有多种交流途径，可以方便用户的信息反馈，及时帮助商家获取用户意见和建议，同时也可在信息交流模块下进行产品预订2。2 基于虚拟现实的医疗设备演示系统的总体设计在虚拟现实技术的快速发展下，产品演示类的应用软件越来越多，基本实现了多角度观察、虚拟漫游等功能。这些演示系统改变了以往体验者只能从二维图片和文字信息了解产品的状况，实现与产品的零距离互动。与此同理，基于虚拟现实的医疗设备演示系统要
8、通过利用三维数字化造型技术，构建三维动态模型、支持实时渲染、交互查询等功能，构建一个功能完备的医疗设备展示平台。从设计目的来看，该演示系统要实现医疗设备模型的统一生成、压缩和管理，方便产品展示。在可操作性方面，要支持不同用户的操作习惯，设定友好的交互界面，把握好设计风格，突出产品特点。医疗设备演示系统逻辑结构应包含访问层、接入层、应用层、整合层几部分，如图1所示。在软件配置方面，可采用Windows系列操作平台，并使用VRML浏览器插件，实现虚拟演示功能。在硬件配置上，为保证 演示效果，应确保PC机内存、显卡、硬盘等性能参数符合要求。在开发工具选择方面，可选择3DS MAX三维建模软件和Jav
9、a程序开发语言3。医疗设备演示系统的核心流程包括三维模型数据导出流程、VRML数据压缩流程、交互控制演示流程等。在三维模型数据导出过程中，主要利用三维设计软件提供的建模和渲染等功能，精准刻画设备三维模型。由于使用的3DS MAX软件功能强大，操作简单，可有效提升医疗设备建模效率。然后将三维设备模型转换成VRML数据，发布到Web服务器上，供用户进行下载和使用。VRML文件大小对用户加载时间有直接影响，因此需要采用压缩形式，对其进行保存和传输。用户成功加载VRML模型数据后，就可以在虚拟展示平臺下对产品进行观察，或与产品进行互动4。3 基于虚拟现实的医疗设备演示系统的子系统设计3.1前台演示系统
10、。基于上述系统逻辑结构及运行流程设计，医疗设备演示系统应包含4个子系统，分别为模型管理子系统、前台演示子系统、模拟操作自系统和应用功能子系统。这4个子系统之间相互独立，且同属于核心子系统。首先对医疗设备前台演示子系统进行分析，该系统主要为了实现系统的演示功能，但在使用前，需要对用户身份信息进行验证，判断访问者是普通用户还是注册用户。虚拟现实演示平台功能只针对注册用户开放，如果是普通用户，系统会提取用户感兴趣的产品文字信息及二维图片信息，反馈到前台框架中，生成HTML文件，供用户在浏览器进行浏览。系统可自动记录用户访问页面，为其推送感兴趣的医疗设备产品信息。对于注册用户，系统可以根据用户浏览习惯
11、，自动调整界面布局，并为用户提供三维设备模型演示功能，支持用户对产品外观进行改进等交互操作，并随着接收用户反馈信息，提交给后台管理人员。对于想通过医疗设备演示确定购买需求的用户，系统可以执行自动演示程序，为用户全方位演示设备功能性能，并提供演示导航系统，方便用户对具体功能进行了解。此外，系统还可以对医疗设备的操作流程进行演示和介绍，为用户的购买使用提供方便5。3.2管理系统。管理子系统的主要功能是通过3DS MAX软件导出VRML文件，对其进行存储、传输和发布，为医疗设备演示系统可维护性提供保障。该系统的设计和应用可消除平台限制，提高设计效率，有利于缩短设计周期，降低系统运行维护成本。该系统的
12、主要功能包括模型检索、上传、发布和删除功能。其中，设备模型检索功能要实现目标设备模型的快速检索和定位。随着系统的使用，数据库中存储的设备模型数据会越来越多，需要设计快速检索功能，并充分满足用户的查询需求，根据用户输入的设备名称、类型等信息，进行模型检索。将完成设计的医疗设备模型导出后，经管理子系统上传到服务器中，然后建立索引，方便设备模型的实时更新及下载演示。发布功能与模型上传功能的主要区别在于上传功能只需要将模型数据上传至服务器，不需要对其进行前台展示，而发布功能则需要包含展示功能。同时为了数据管理的方便，还要具备批量导入功能，并对模型数据进行后台审核。为减轻数据库存储和维护负担，在管理子系
13、统中还要设计模型删除功能，对于已停产设备模型数据或过期的模型数据，要及时删除，避免占用数据库存储空间，影响检索效率。3.3操作系统。操作子系统需要同时利用VRML语言及JAVA语言，为用户提供网络和用户终端交互接口。在操作子系统的帮助下，用户可以对医疗设备三维模型进行动态操作，具体包括放大、缩小、视角推进、外观改变、模拟运行操作、设备软件演示操作等功能。该系统的设计与实现是演示系统能够正常运行的关键所在，要满足实际操作过程中较为复杂的交互需求。同时，为方便用户使用和产品体验，在操作子系统中，还要设计有导航及提示功能，综合利用按钮提示和语音提示等，方便用户操作。良好的演示系统体验效果，有利于促使
14、用户购买，实现系统的商业应用价值。3.4应用功能系统。应用功能子系统主要包含用户管理功能、日志管理功能和用户反馈信息管理功能等。其中用户注册功能供普通用户使用，普通用户可以通过在注册界面完善登录信息，成为注册用户，使用账号密码登录后，享受设备演示功能服务。用户管理功能主要供后台管理人员使用，包括用户信息查询和维护功能等。日志管理系统则是系统安全防护中的主要功能模块，负责对用户登录信息和操作情况进行记录，防止恶意攻击行为，确保后台模型数据的安全性。此外，在应用功能系统中，还要实现用户反馈信息管理，为用户提供信息交流接口，用户可以通过留言或在线交流等形式，及时提出自己对体验产品的意见。同时也可以分
15、享设备演示系统的使用体验，为系统的后续调整和升级提供依据。4 基于虚拟现实的医疗设备演示系统数据的优化4.1优化模型。为了能够优化医疗设备的演示系统，就需要对数据模型进行合理的优化，以此来强化演示系统的性能，为相关工作奠定基础。对此，对医疗设备演示系统进行优化的方式如下：（1）适当减少分段数。实际上，要想减少演示系统的断面，其最为简单的方式就是减少几何体的分段数。在3DMAX软件之中，其使用基本几何体的默认设置方式，导致最终会形成较多的面，从而影响演示系统的运行速度。所以，在完成VRML场景几何体的构建之后，可以将其转换至面板Modify之中，以便于对模型的分段数进行合理设置。（2）以参数化的
16、方式进行建模。在优化演示系统模型的背景下，尽可能使用相对简单的模型，并采用参数化的方式，实现对模型的构建。例如：设计人员可以使用Polygon完成建模，而不是采用细化曲面技术建模、非均匀样条曲线建模，同时一旦发生错误，还便于在VRML中进行修改。（3）删除并隐藏面。如果工作人员只是通过VRML进行操作，就可以在场景中将看不见的面进行删除、隐藏。基于这样的方式，就能够保证VRML Exporter不会输出隐藏的面，并且不会成为文件的下载内容。（4）关联复制。在3DMAX软件中，关联复制是创建相同对象的主要方式，如果其中的一个关联复制出现了变化，就会导致其他的复制品，同时发生明显的变化。另外，对于关联复制的对象来说，其只能在VRML中进行一次性的定义，即在其中对一个节点进行定义，并使用“USE”的命令进行调用。（5）烘焙技术。在建模的过程中，为了能够强化医疗设备的真实度，常常会使用很多灯光，从而影响系统的运行效率
