基于Unity3D的油田抽油机三维可视化监控系统设计

针对抽油机监测形式单一、三维可视化程度低和联动性差的缺陷,引入信息―物理实时映射思想,开发了油田抽油机三维可视化监控系统。设计了抽油机数字空间,搭建虚实交互层设计架构;搭建三维可视化系统数据组成及关系框架;结合逆运动学,构建数学模型,基于五维模型和Unity 3D平台设计抽油机三维可视化系统总体架构;以游梁式抽油机为对象进行实验验证,实现了实时动态监测、虚实混合控制、运动轨迹追踪和在线预警等服务功能。为三维可视化监控在石油机械领域的落地应用和数字孪生系统的开发提供借鉴。

儿童颈项部腧穴三维数字可视化系统研发与应用

背景:目前已有成人腧穴三维数字化、可视化系统的相关研究,但基于真实儿童数字化断层解剖数据集对儿童腧穴可视化相关的研究报道并不多见。目的:设计研发儿童颈项部腧穴数字三维可视化系统,为针灸学、经络腧穴学教学、针灸临床、针刺施术手法练习及针刺安全性研究提供依据,并为研发儿童腧穴仿真系统提供基础。方法:基于真实学龄前男童断层解剖数据集,运用PhotoShop 2021与Digihuman Reconstruction System软件完成儿童颈项部三维数字化虚拟解剖模型及内部多器官三维重建;通过Unity数据库语言编制风府、风池等11个腧穴的数据库;在Unity3D软件中整合儿童颈项部解剖立体模型、腧穴数据库及编写针刺操作代码,成功创建集仿真腧穴定位、三维腧穴解剖、针刺训练、临床教学及针刺安全性研究等多功能于一体的儿童颈项部腧穴三维数字可视化系统。结果与结论:①该研究基于真实儿童标本,采用手动逐层分割断面图像法以最大程度确保3D模型精度。使用3D软件Digihuman Reconstruction System提取和保存独立分割数据,与PhotoShop 2021软件共同完成儿童颈项部外层皮肤与其内部骨性结构、颈部脊髓、血管和神经、肌肉及韧带等数十个三维重建解剖结构模型。于MeshLab软件中完成各独立结构基本形态和整体轮廓完整性核验工作,并利用3-maticresearch13.0软件进行最终精细化调校及解剖位置确认,成功模拟还原学龄前儿童颈项部真实解剖形态。②依据并参考中华人民共和国国家标准收集整理儿童颈项部常用腧穴的名称、所属经脉、定位、局部解剖、进针层次、针刺方法、针刺意外与预防、腧穴主治、二维解剖断层图像等8个方面内容形成腧穴数据库。③运用Unity3D软件将儿童颈项部三维模型、针刺模拟操作和腧穴数据库三者整合,成功构建三维数字儿童颈项部腧穴可视化系统。该系统可显示儿童颈项部腧穴的信息、二维三维解剖结构,并实现了儿童颈项部腧穴的二维、三维针刺模拟功能及针刺安全性研究功能。基于真实儿童标本超薄断层解剖数据集,构建了首个儿童颈项部腧穴三维数字化、可视化系统,较既往腧穴系统更贴合亚洲儿童的解剖形态学发育特点,在针刺安全性研究、临床教学及针刺模拟训练等领域具有极高的应用价值。

基于钻孔数据的三维地质建模及可视化系统3DGMS的设计与实现

矿山三维地质建模及可视化是实施数字矿山战略的关键技术,其软件系统的研究与实现对于矿山企业的可持续发展具有极其重要的意义.基于OpenGL图形库和VC++6.0开发平台,从系统目标要求、体系结构和功能模块等几方面设计和开发了基于钻孔数据的三维地质建模及可视化系统3DGMS,实现了地层、矿体、断层、地表和巷道等三维模型的创建与可视化显示,以及灵活的三维视图控制和针对地质模型基本的空间查询、量算、空间剖切、动态模拟等空间分析功能,为我国矿山三维地质建模及可视化软件的设计提供了参考,有益于促进我国矿山信息化的建设.

基于3DMine煤矿矿体三维可视化模型建构研究

以某露天煤矿为例,结合煤矿补勘资料,通过3DMine软件构建煤矿地表面模型、地质数据库以及附带地表显示的三维钻孔模型。同时,通过插值方法构建煤矿矿体全煤层模型,并分别利用3DMine软件自带露天设计功能和自动剖面图绘制功能,实施露天采矿模拟与煤矿地质剖面图绘制,完成煤矿矿体三维可视化模型建构过程,旨在为后续煤矿矿体三维可视化模型建构以及煤矿储量计算提供构建流程及模型参考。

基于FineReport的3D汽车行业数据可视化系统设计与实现

汽车行业快速发展带来了巨大信息量,汽车市场具有数据差异、信息不对等、二手车价格不透明以及性能测试对比困难等问题。开发系统实时获取汽车行业最新信息和汽车销售数据,实现可视化系统以便用户快速了解购车相关信息,获取价格对比数据和可视化图标,通过设置参数体验可视化3D模拟行驶。系统实现了数据采集、存储与处理、数据分析、实时数据可视化和3D建模可视化等模块功能。

医学三维可视化系统(IQQA^(®)-3D Liver)在肝瘤精准切除的临床与护理价值

目的探讨医学三维可视化系统(IQQA^(®)-3D Liver肝脏评估和治疗计划辅助系统)指导肝脏肿瘤精准切除的应用与围术期护理价值。方法收集43例肝脏切除术患者术前CT或MRI增强检查结果,导入IQQA^(®)-3D Liver系统进行模拟手术,计算出模拟切除肝脏体积,与实际切除肝脏体积进行比较,同时借助三维可视化治疗计划辅助系统来对围术期护理效果进行观察。结果43例患者模拟切除肝脏体积为(390.08±441.52)cm3,实际切除肝脏体积为(408.54±469.32)cm3,其比较差别没有统计学意义(t=0.297,P=0.693);模拟与实际切除肝脏体积之间有显著的正相关性(r=0.968,P<0.01)。且对术后的康复护理辅助显著。结论IQQA^(®)-3D肝脏评估及辅助系统治疗方案可对病变、肝脏实质、肝静脉系统进行三维划分,重建单个肝脏模型,展示了病变与肝内静脉系统的空间关系,并可通过模拟手术功能进行肝脏筛查,计算出肝脏各部位的体积,对指导准确切除肝脏病灶瘤块具有重要意义,同时系统的术前评估和术后辅助护理能够加快患者胃肠道功能恢复,缩短住院时间,有一定的指导价值。

基于Unity3D平台的三维可视化校园系统开发研究

虚拟现实技术和三维建模技术是虚拟校园建设的主要技术。以内蒙古师范大学赛罕校区为研究区域,利用GIS、遥感、三维建模技术、图像处理等技术进行了三维建模,全面、详细、生动地描绘出了校园的三维场景。结果表明,Unity3D平台开发出的系统具备较好的开发接口,体现较强的直观性和跨平台性等特点,为用户提供了优越的体验和视觉效果。

基于3DE平台的三维地质建模及可视化研究

三维地质建模及可视化技术是水利水电工程勘察BIM工作的重要组成部分,是水利水电工程勘察信息化研究的重点和难点。通过深圳市罗田水库—铁岗水库输水隧洞工程的具体实践,探讨了基于达索3DE平台进行三维地质建模及可视化的一般过程,包括覆盖层下底面插值、实体模型构建、三维展示等,重点研究了覆盖层、风化面等地质体的插值算法,为达索3DE平台进行三维地质建模提供了有效技术手段,大大提高了建模效率,增强了项目三维可视化效果。

三维(3D)地震观测系统可视化教学研究

石油、天然气及煤炭资源依然是支持国民经济发展的能源支柱。3D地震勘探技术是寻找能源的主要手段,大学本科选修这门专业基础课程尤为重要,学懂并掌握地震勘探观测系统设计及工程布置图制作是地震勘探数据采集、处理和解释的基石,本文将教学与生产案例相结合,将复杂的3D地震勘探教学进行可视化处理,学起来轻松理解、易于掌握。

基于Vector 3D Tiles格式的三维矢量数据可视化研究

为了探究Vector 3D Tiles格式在三维矢量地物表达方面的效果和性能,研究了一套Vector 3D Tiles格式生产和表达工具,用于在Cesium平台上对矢量数据进行可视化展示。主要工作包括两部分:一是将数据从传统的矢量格式转换为Vector 3D Tiles格式,二是在Cesium平台上展示转换后的Vector 3D Tiles数据。为了验证方法可行性,采用广州市地下管线数据开展了实验,对Shapefile、GeoJSON二维矢量格式进行处理,生成Vector 3D Tiles格式后,在Cesium平台上进行三维可视化展示。通过不同格式数据的加载效率和呈现效果比较,证明了矢量切片数据比原始矢量格式加载更快、渲染更平滑。在此基础上,对矢量切片数据基于自定义三维样式的渲染能力进行了验证。

基于3D可视化的清洁机器人性能检测系统研制

目前,清洁机器人已逐渐走进千家万户,清洁速度、清洁覆盖率是衡量性能的重要指标。本文在对其性能指标分析的基础上,针对测量过程中存在“断光”、测量“死角”等问题,提出基于3D可视化的性能检测方法,并研制检测系统。结果表明:与基于激光或传统相机的测量方法相比,该测量方法可对清洁机器人进行全空间范围内“不断光连续”测量,且测量精度可达0.1mm。

CBL联合3D Slicer可视化教学在医学生神经外科实习中的应用

目的:探讨CBL联合3D Slicer软件可视化教学在医学生神经外科实习中的应用价值。方法:选取2020年1月至2021年7月在台州第一人民医院神经外科轮转的60名实习医师,随机分为试验组和对照组,对照组进行CBL教学,试验组进行CBL联合3D Slicer软件可视化教学,实习结束对两组学生实施出科考试和满意度问卷调查,并对比研究。结果:试验组出科考试中理论考试、现场答辩及综合成绩明显优于对照组。在满意度调查中,试验组在学习兴趣的提升、三维空间思维能力的提升、临床思维能力的提升、创造性思维能力的提升、自主学习能力的提升以及整体满意度明显优于对照组(P<0.05)。结论:CBL联合3D Slicer可视化教学在神经外科实习教学中取得了较好成效,可明显提升教学效果和满意度,值得在基层教学医院推广。

3D解剖可视化软件在肘部超声教学中的应用

目的探讨3D解剖可视化软件在肘部超声教学中的应用效果。方法选取2022年1月1日—2023年10月31日于中山大学附属第五医院超声医学科实习及住培的学生34人作为研究对象,根据随机数表法,将所有学生随机分成2组:试验组和对照组分别17名。试验组在授课中加入3D解剖可视化软件辅助教学和操作练习,对照组使用二维图谱来进行传统教学。结课后以2组学生出科考核成绩来评价教学效果,以线上问卷的形式调查所有学生对两种教学方法的满意度,以此评价2组学生教学效果满意度是否存在差异。结果试验组出科成绩为(75.00±6.72)分,高于对照组的(62.94±19.25)分,差异有统计学意义(P<0.05),试验组在激发学习兴趣、有利于掌握肘部解剖结构、能提高肘部肌骨超声扫查手法、对教学模式的满意和教学效果评价方面的满意度均高于对照组[88.24%vs.47.06%,94.12%vs.23.53%,82.35%vs.41.18%,88.24%vs.41.18%,88.24%vs.47.06%],差异均有统计学意义(P<0.05)。结论3D解剖可视化软件应用在肘部超声教学中,有利于提高学生的学习兴趣和成绩,使学生熟练掌握肘部超声的诊断。

基于Unity3D的鹰眼三维可视化系统研究

为了探索网球比赛中鹰眼三维可视化技术实现原理,利用架设在网球场周围的多架高速摄像机获取网球运动的二维图像数据,经过多目摄像机帧同步、网球识别、球心坐标提取,再经过还原演算得到网球的空间三维坐标,然后对这些空间坐标进行曲线拟合以减小实际应用场景中产生的误差,同时解决球体遮挡问题。利用3D Max搭建网球场地模型,并将其以FBX的格式导入Unity3D工程中,然后通过Unity3D平台挂载脚本,实时从数据库获取网球空间坐标,最后以交互式多视角的方式展示网球运动的三维场景。结果表明:基于Unity3D开发的鹰眼三维可视化系统具有高度的可移植性及良好的兼容性,该系统能够以交互式的方式展示网球运动的三维场景,辅助裁判对于边界球的判罚,以及用于球队分析对手的击球方式和策略,提升网球比赛质量。

城市规划中的BIM+GIS三维可视化系统研究

BIM(Building Information Modeling)模型具有几何结构精确完善、特征化参数丰富完善的特点,具有的多元协同化设计特征和工程项目的全生命周期管理特点可以满足城市规划精细化设计目标。三维GIS(Geographic Information System)技术突破了传统二维平面空间信息可视化的局限,可以形象描述三维空间立体信息内容以及显示城市规划建筑物与地形环境结构的相互关系,设计者与空间信息的交互更加的直观。为了实现BIM与GIS的三维可视化系统研究,文章首先研究了BIM模型数据提取与数据模型转换,然后研究了BIM与GIS模型空间基准的定位,最后分析了BIM+GIS三维可视化系统模块内容与要求。保证了BIM与GIS混合模型多层次交互,为城市规划设计研究提供便利。

三维数字儿童蒙医针刺穴位可视化系统的研发

背景:目前中医成人针刺穴位数字化、可视化系统相关报道日益增多,且中医儿童针刺穴位数字化、可视化系统及蒙医训练针刺手法仿真系统已有报道,但蒙医面向儿童群体此类系统尚未见报道。目的:研发蒙医儿童针刺穴位仿真系统,希望供临床教学、施术手法练习及针刺安全性研究使用。方法:在学龄前男童断层解剖数据集基础上运用PhotoShop 2021与Digihuman Reconstruction System软件完成儿童三维数字化虚拟解剖模型及内部多器官组织的构建;通过Unity数据库语言编制蒙医顶会穴等27个穴位的相关注释信息库;在儿童3D打印头颈部树脂模型上选用蒙医金针、银针录制针刺穴位教学视频;在Unity3D软件中整合儿童解剖模型、穴位注释信息库及针刺操作视频并编写代码,成功创建集仿真针刺训练、临床教学及针刺安全性研究等多功能于一体的三维数字儿童蒙医针刺穴位可视化系统。结果与结论:①该研究基于真实儿童标本,为减少二维分割错误,采用手动逐层分割断面图像法,最大程度确保3D模型精度的前提下,使用3D软件Digihuman Reconstruction System提取和保存独立分割数据,与PhotoShop.2021软件共同完成儿童头颈部外层皮肤与其内部骨性结构、颈脊髓、血管和神经、肌肉及韧带等数十个解剖结构的三维重建后,于MeshLab软件中完成各独立结构基本形态和整体轮廓完整性核验工作,并利用3-matic research 13.0软件进行最终精细化调校及解剖位置确认,成功模拟还原学龄前儿童头颈部真实解剖形态。②该研究运用Unity3D软件将儿童三维模型、针刺操作视频和穴位注释库三者整合,成功构建三维数字儿童蒙医针刺穴位可视化系统。③该研究以中国学龄前男童真实连续断层超薄数据集为基础,实现了中国首个蒙医儿童头颈部针刺穴位三维数字化、可视化系统的研发,较既往针刺软著更贴合亚洲儿童解剖形态学发育特点,在蒙医针刺安全性研究、临床教学及针刺模拟训练等领域具有极高应用价值。

基于Web3D技术的矿床三维可视化系统及应用

基于Web3D技术,研究了在B/S环境下实现矿床三维可视化的方法。通过建立矿床地质数据库及对原始数据的预处理、坐标计算及插值处理,在所建立的系统软件、硬件总体架构之下,实现了W eb环境下矿床的整体显示、分层显示、剖切显示和品位区间显示。结合某金矿的实际数据对该系统进行了验证,表明了系统的可靠性及准确性。

三维可视化、3D打印及3D腹腔镜在肝肿瘤外科诊治中的应用

目的：研究三维可视化、3D打印、3D腹腔镜（3-3D技术）在肝脏肿瘤外科诊治中的应用价值。方法收集2013年11月~2015年1月22例肝脏肿瘤患者资料，首先进行上腹部薄层CT扫描，收集CT数据，然后利用MI-3DVS软件进行三维可视化、肝脏脉管分型、虚拟肝切除等术前规划。将三维可视化的STL文件打印3D物理模型，进行肝预切除面界定。采用3D腹腔镜进行解剖性肝切除。观察手术时间、术中出血量、实际肝切除体积、术后住院时间。结果肝动脉按Michels分型：Ⅰ型19例，Ⅱ型2例，Ⅷ型1例；门静脉按Cheng分型：Ⅰ型17例，Ⅱ型2例，Ⅲ型2例，Ⅳ型1例。肝静脉根据Nakamura分型：Ⅰ型10例，Ⅱ型7型，Ⅲ型5例。虚拟切除肝体积490±228 ml，残肝体积885±139 ml；残肝体积与功能肝体积之比0.71±0.11。3D打印模型立体显示了肝肿瘤和脉管的空间关系。20例完成腹腔镜肝切除术，2例中转开腹。手术时间186±92 min，术中出血量284±286 ml，实际切除肝体积491±192 ml，术后住院时间为8.6±3.7 d。结论3-3D技术有助于术前安全评估、关键解剖部位的定位、实时导航手术和解剖性肝切除术。

三维可视化联合3D打印在Bismuth-CorletteⅢ、Ⅳ型肝门部胆管癌个体化精准外科治疗中的应用

目的探讨三维可视化3D打印在Bismuth-CorletteⅢ、Ⅳ型肝门部胆管癌个体化精准外科治疗中的应用价值。方法回顾性分析南方医科大学珠江医院肝胆外科2016年5月~2019年3月在三维可视化3D打印指导下10例肝门部胆管癌外科手术治疗患者。收集患者薄层CT数据,进行三维重建后打印3D模型,观察肿瘤与肝内胆管、肝动脉、门静脉和肝静脉系统的三维立体关系,进行术前模拟手术并制定手术方案,将3D打印模型带入手术室进行术中实时导航,指导手术治疗。结果10例患者均成功构建三维可视化打印3D模型,进行Bismuth-Corlette三维可视化分型:Ⅲa型4例、Ⅲb型4例、Ⅳ型2例,其中门静脉变异4例,肝动脉变异3例。门静脉“三分叉”变异2例;“工字型”变异1例;1例罕见的门静脉右前支缺如变异;2例既有门静脉变异又出现肝动脉变异。肝动脉变异3例,1例肝左动脉起自胃左动脉,2例肝右动脉起自肠系膜上动脉。其中Ⅲb型4例行左半肝切除术;Ⅲa型4例行右半肝切除;Ⅳ型1例行围肝门区域切除,1例行左半肝切除术。此组患者术前三维可视化3D打印模型及术前规划与术中情况均一致。手术时间452±75.12 min,术中出血量356±62.35 mL,术后住院时间15±4.61 d。术后出现胆漏1例,少量胸腔积液3例,经通畅引流及内科治疗后康复出院,围手术期无肝功能衰竭及死亡病例。结论三维可视化联合3D打印对Bismuth-CorletteⅢ、Ⅳ肝门部胆管癌进行准确的术前评估、手术规划,优化手术方案,尤其在肝内血管变异情况下,有助于提高手术安全性,降低手术风险。

基于3DGIS的木构建筑群三维重建与可视化

迄今为止中国木构建筑及其建筑艺术与工艺的文献均已非常罕见,利用计算机技术保护和研究古建筑已经成为关键问题。介绍了一个基于三维地理信息系统木构古建筑群的动态可视化系统以及该系统的框架与工作流程,详细阐述了多细节层次技术(LOD)与CAD数据相结合进行精确建模的方法。为了达到逼真效果的实时浏览,提出了一个新的数据库管理引擎,并介绍了遮挡剔除和可编程实时渲染等加速技术。最后,实验分析表明基于3DGIS的动态交互式可视化系统是文化遗产研究与保护的有效工具。