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技术计算机论文范文

　　计算机体视化及医学体数据三维重建技术的研究是伴随着影像技术和计算机软硬件技术的发展而发展起来的.70年代,由于受当时计算机断层扫描技术发展水平的限制,切片的厚度和切片之间的间距都很大,因此早期的研究工作主要集中在轮廓连接的表面重建.这一时期,三维重建的基本思想已初步建立起来,但由于当时计算机的存储量还比较小,CPU的运算速度比较慢,因此处理大容量的多层医学图像显得力不从心,而且图像显示质量比较低.

　　 80年代是三维体视化技术迅速发展的年代.在这十年中,各种影像技术不断出现,如核磁共振成像,超声,正电子辐射断层摄像(PET)和单电子辐射断层摄像(SPECT)等影像技术逐渐成熟,他们能产生高分辨率低噪声的三维图像.此外,计算机的性能大幅提高,计算机图形学技术也不断成熟,这些都极大地促进了体数据三维可视化技术的发展.在这一时期,研究人员提出了大量优秀的算法,使三维显示的速度和显示质量都取得了巨大提高,90年代三维重建技术逐渐趋向实用化,相继出现了一些成熟的产品,临床应用越来越广泛.三维医学图像较之二维图像有着无可比拟的优势,它可以为医生提供直观,清晰的器官和组织的三维结构信息,辅助医生准确,科学的确定病变体的空间位置,大小,几何形状以及与周围组织之间的空间关系,这些使得三维医学图像在医疗诊断,手术规划与模拟,放射治疗,医学教学和研究中发挥重要作用.

　　目前,国外三维重建技术的研究正朝着与临床应用结合,与虚拟现实技术结合以及专用三维显示硬件等几个方向发展.国内在这方面的研究始于90年代,目前己经有了一些产品,但由于三维重建技术的研究成本高,周期长,而且在医学方面上的应用要求非常高,这些都制约了该领域在国内的发展,多数产品还依赖于进口.因此,开展三维重建方面的研究,具有重要意义[1].

　　计算机图形学是研究怎样有数字计算机生成,处理和显示图形的一门新兴学科,国外的计算机教材将图形学定义为用计算将由概念或数学描述所表示的物体(而不是实物)图像进行处理和显示的过程,其侧重点在于根据物体描述模型,光照及想像中的摄影机的成像几何,生成一幅图像的过程.

　　计算机图形学主要研究在计算机中如何表示图形如何利用计算机对图形进行分析,计算,处理和显示的相关原理与算法[2].计算机图形学在我国的应用于20世纪70年代起步,至今已在机械,电子,航空航天,建筑等多个领域得到了广泛应用,取得了明显了经济和社会效益,但我国这方面的人材缺乏,懂得计算机图形学的工程技术人员不多,或了解不深入也影响了这门新兴学科在我国的推广和应用,计算机图形学专门人材的培养是一项意义重大而又紧迫的任务,随着计算机图形学在我国的深入发展,必将在国民经济各个领域中发挥越来越大的作用[3].

　　 2 实现控制人体骨骼运动的开发基础

　　 2.1 MFC技术

　　 MFC(Microsoft Foundation Class Library )封装了为Windows 操作系统编写的应用程序的函数,是一种称为应用程序框架的软件组成部分,其实质是一组标准功能子模块.

　　 MFC为应用程序的开发提供了一种面向对象的手段,使开发过程比直接使用Windows API 更为容易.MFC中的各种类结合构成了"应用程序框架",并提供了用户接口的标准实现方法.建立Windows应用程序基于该框架,编程就是在其中填充应用程序所特有部分.开发以AppWizard创建的一个初级应用程序为基础,然后用AppStudio设计接口部分.再利用ClassWizard将这部分外国投资到代码中,最后用类库实现应用程序特定的逻辑[4].

　　 2.2 图形处理技术

　　计算机多媒体技术的发展,使图形图像这类具有独特优势的信息表达和传播手段在社会生活的各个领域都得到充分利用,并发挥着越来越重要的作用,但由于图形图像应用的技术含量和艺术含量都很高,实现起来难度较大,工作量也大,从而对应用人员的相关知识和技能要求很高,这使图形应用的普及受到很大的限制[5].

　　 2.3 OpenGL技术

　　 OpenGL实际上是一个开放的针对于图形硬件的三维图形软件包,它独立于窗口系统和操作系统,以它为基础开发的应用程序可以十分方便地在各种平台间移植;从程序员的角度上来看,OpenGL实质上是一些指令和函数的集合,现在已经能够在多种平台上使用,如Window98/95,Window NT/2000,Mac OS,Bec OS,OS/2及UNIX.值得一提的是,随着Microsoft 公司在Windows NT 和最新的Windows 2000 中提供了OpenGL标准及OpenGL三维图形加速卡的推出,OpenGL将在微机中得到广泛的应用,同时也为广大用户提供了在微机上使用以前只能在高性能图形工作站上运行的很各种软件的机会.OpenGL可以与各种编程语言紧密接口,便于实现人体骨骼的有关计算和图形算法,要保证算法的正确性和可靠性;OpenGL使用简便,效率高[6].

　　 OpenGL图形开发者使用几个策略去成功创建OpenGL软件,包括以工具为基础的发展和手写代码.这两种途径都能在系统中利用软件模块性,高层接口的封装性.比如,一个数字映射库,用户接口库,或在系统中重用的字体渲染库.这些工具和SDK能使支持的特性的假设成为潜在的OpenGL驱动和图形设备[7].

　　 2.4 OO思维

　　 OO(Object Oriented,面向对象的)思维是软体师的心智运作过程,包括对问题的看法,以及如何藉由对问题的了解而导出解决方案,然后以可执行的软体系统来表达之.虽然每个人的思维模式并不尽相同,但下述各项是OO软体师的常见思维模式:

　　 a) 实体对应

　　 b) 抽象

　　 c) 拟人化

　　 OO思维有助于理清问题与软体解决方案之间的对应关系,让问题领域专家,使用者能藉其对问题的了解而轻易理解软体的组织与使用方式﹐也让使用者热衷参与软体的开发工作[8].

　　造成软件危机的有两种复杂性:一种是非复杂性,一种是复杂性.非复杂性来自于不适合于应用软件的范型,方法学和/或工具,面向对象编程有助于消除非复杂性[9].面向对象编程是种新的思考问题的方法,它着重于面向对象对于计算的含义,以及如何构建信息才能把我的意图与其他论文范文机器进行交流[10].

　　面向对象的编程语言的设计出发点是为了能更直接地描述问题中客观存在的事物(即对象)以及它们之间的关系,面各对象技术追求的是软件系统对现实世界的直接模拟,是将现实世界中的事物直接映射到软件系统的解空间;它希望用户最大程度地利用软件系统,花费少量的编程时间来解决需要解决的问题.

　　面向对象编程语言用一组数据描述该对象的静态特征,用一组方法来刻画该对象的动态特征

　　面向对象编程语言用类来表示一组具有相同属性和方法的对象

　　面向对象编程语言用继承来延袭父类的共同性又具有自己的特殊性

　　面向对象编程语言用封装机制把对象的属性和方法结合为一个整体

　　面向对象编程语言通过消息连接来表示对象之间的这种动态联系[11]

　　 2.5 模型制作技术

　　 3ds max是当前最流行的三维建模与动画制作软件,3ds max的推出,使PC机在三维动画制作方面真正达到了工作站级的水平,也逐渐成为广大三维与动画设计人员的首选软件[12].3ds max具有建模,动画,材质,灯光,贴图和渲染等模块,并且各个模块的功能都十分强大,建模师可以用3ds max 建立各种角色模型和道具,给做好的模型进行贴图和材质调整,给角色绑定骨骼并制作出丰富有趣的动画[13].

　　 2.6 软件质量

　　软件的质量属性有很多,如正确性,精确性,健壮性,可靠性,容错性,性能,易用性,安全性,可扩展性,可复用性,兼容性,可移植性,可测试性,可维护性,灵活性等.这些属性分为两大类:"功能性"与"非功能性"."十大"质量属性中,功能性质量属性有3个:正确性,健壮性和可靠性,非功能性质量属性有7个:性能,易用性,清晰性,安全性,可扩展性,兼容性和可移植性[14].

　　 3 对该课题的启发

　　用一些三维图形制作软件来制作一些有重要意义的三维模型(比如人体骨骼模型),并通过以面向对象编程语言(Visual C++ 6.0)为平台,以OpenGL为图形编辑和控制的应用程序接口来虚拟一些重要领域的真实情景.

　　 4 结束语

　　我国的网虽然比国外起步晚了几年,但是在地球村日益缩小的今天,借助于互联网络,新技术新产品传播地很快.只要我们认定目标,方法得当,政策得力,我们有信心在很短地时间内赶上先行国家,中国自己的先进的[15]

　　参考文献

　　 1 时丕丽.医学图像三维重建及可视化技术研究R319.TP391.9

　　 2 柳朝阳,周小平.计算机图形学-图形的计算与显示原理.西安:西安电子科技大学出版社,2005.1

　　 3 成思源,张群瞻.计算机图形学.北京:冶金工业出版社,2003.8

　　 4 官章全,刘加明.Visual C++6.0 类库大全.北京:电子工业出版社,1999.12

　　 5 谭明全.Visual C++图形编程技巧与实例.北京:人发邮电出版社,2002.9

　　 6 吴斌,段海波,薛凤武/译.权威编程指南.北京:中国电力出版社

　　 7 Digital Avionics Systems Conference, 2005. DASC 2005. The 24th