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基于OpenGL康复训练视景仿真系统的设计与实现

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1 绪论

1.1 课题来源

1.2 国内外研究现状

1.3 本文研究内容

2 相关技术基础

2.1 OpenGL接口

2.2 三维视觉建模技术

2.3 本章小结

3 视景仿真系统需求与设计

3.1 需求分析

3.2 架构设计

3.3 模块设计

3.4 系统实现的难点

3.5 本章小结

4 关键技术和算法设计

4.1 碰撞检测算法设计

4.2 视点变换方案设计

4.3 消隐和双缓存方案设计

4.4 本章小结

5 仿真系统的实现

5.1 场景构建模块

5.2 模型导入模块

5.3 坐标转换模块

5.4 其他模块

5.5 本章小结

6 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 展望

致谢

参考文献

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摘要

近年来随着自然灾害、意外事故的频繁发生以及人口老龄化问题逐渐突显,伤残人士和老年人数量的明显递增已成为一个重要的社会问题。而有限的康复医师难以满足日益增多的患者,社会对康复医疗的需求十分迫切,因此康复机器人的出现是必然趋势。如何实现康复机器人的最佳训练效果,成为康复医疗的研究热点。针对这个问题,利用虚拟现实技术开发一套用于康复训练的视景仿真系统,能够提高患者康复训练的趣味性和积极性,使康复训练更加科学有效。
  在介绍了设计实现视景仿真系统所需的OpenGL、三维视觉建模的相关知识后,详细分析患者的心理特点和运动情况的基础上进行了需求分析,进而完成了系统算法设计,其中利用碰撞检测算法和消隐技术确定物体间的空间位置关系,利用视点变换技术实现对场景的动态观察,利用双缓存技术实现流畅的动画效果,在此基础上完成了对仿真系统的开发,实现的主要模块包括场景构建模块、模型导入模块和坐标转换模块等。
  该视景仿真系统已经投入使用并得到良好的反馈。其不但激发了训练患者康复训练的积极性,使他们融入其中,得到良好的感官反馈,更重要的是使得详细训练参数的提供和便捷训练计划的制定成为可能,为自主家庭康复提供了条件,从各方面促进了康复机器人康复训练,达到了设计的目的和需求。

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