1. 研究目的与意义
随着科幻电影里的虚幻场景不断地“走进”现实生活中，虚拟现实技术( virtual reality, vr) 展现了其强大的商业价值。增强现实技术作为vr技术的一种重要拓展，它强调的是真实与虚拟的无缝融合，被广泛应用于医疗康复训练、娱乐与艺术等领域［1］。
在外科手术应用中，手术导航技术通过医疗影像为医生提供肉眼不可见的病人体内组织及病灶的图像信息，能够提高手术的安全性和效率[2]。复旦大学数字医学研究中心主任宋志坚教授及其团队在2013年 中国国际工业博览会上，展出了增强现实神经导航系统，随着ipad在患者不同身体部位上方的移动,屏幕上会随之产生出相应的图像，并最终锁定患者颅内肿瘤的具体位置，引导医生实现对肿瘤的“精确手术”[3-5]。
本设计通过使用kinect和unity3d实现，能够使更多的人通过这种低成本的方式体验到增强现实。同时本设计为增强现实提供一种新的实现思路，摆脱了传统的实现ar需要固定target的方式，采用了kinect来实现实体场景的坐标的标定。也为今后ar技术在医疗、军事、娱乐等领域的应用，提供一定解决思路并有一定的借鉴意义。
2. 研究内容和预期目标
本课题需要建立与深度摄像机匹配的三维坐标系，设计在深度视频中可识别出标记的坐标标定的算法，最终设计程序将三维模型匹配渲染至与标记匹配的坐标处。
通过Unity 3D建立三维立体模型，使用C#编写脚本控制模型匹配渲染。在 Unity 3D 平台基础上，通过Kinect测量实体物体的坐标，再通过算法确定坐标，使用Unity3d将虚拟模型渲染到固定坐标处。3. 研究的方法与步骤
1. 模型文件读写功能模块
学习与掌握文件i/o原理，模型文件结构，模型导入unity3d等知识，来设计和实现系统模型读写模块，用于读取和存储三维模型数据。
2. 模型与场景处理功能模块
4. 参考文献
| ［1］ 周洁冰，徐维凡． 增强现实技术在电视节目制作中应用的 研究［J］ ． 现代电视技术，2015( 11) :99104． ［2］ HosseinSadjadi, Keyvan Hashtrudi-Zaad, Gabor Fichtinger. Fusion of Electromagnetic Trackers to Improve NeedleDeflection Estimation: SimulationStudy [J]. IEEE Transactions On Biomedical Engineering, vol. 60, no. 10,October 2013. ［3］ Annette Mossel,Benjamin Venditti, Hannes Kaufmann.3DTouch and HOMER-S: Intuitive Mani pula - t ion Techniques for One -Handed Handheld Agumented Reality[C]//Proceedingof ACM VRIC(Laval Virtual),Laval,France,2013,3:20-22. ［4］ ManningWang, Zhijian Song. Automatic Detection of Fiducial Marker Center Based on Shape Index andCurvedness[J].Medical Imaging and Augmented Reality,2008,51(28):81-88. ［5］ Weiwei Deng,Fang Li, Manning Wang, et al. multi- mode navigation in Image-guidedNeurosurgery using a Wireless tablet PC[J].Australasian Physical Engineering Sciencesin Medicine,2014,37( 3): 583 -589. ［6］ 魏三强，王兵． AＲ 技术在非物质文化遗产及文化旅游 业中的应用［ J］ ． 江汉大学学报( 自然科学版) ，2016， 44(4) :364 －368. ［7］ 黄静． 虚拟现实技术及其实践教程［M］ ． 北京:机械工 业出版社，2016． ［8］ 全红艳, 王长波, 林俊隽. 基于视觉的增强现实技术研究综述[J]. 机器人, 2008, 30(4): 379-384. ［9］ 史晓琳, 边耐政. 手机增强现实室内向导的研究与实现[J]. 计算机应用与软件, 2013, 30(2): 320-323. ［10］王熠中. 虚拟地理环境中目标定位与虚实结合方法研究[D]. 福州大学, 2013. ［11］Joseph Hocking(美). Unity 5实战:使用C#和Unity开发多平台游戏[M]. 北京：清华大学出版社, 2016. ［12］潘云鹤,童若锋. 计算机图形学:原理、方法及应用(第3版)[M]. 北京：高等教育出版社, 2011. ［13］Shari Lawrence Pfleeger（美）. 软件工程：理论与实践（影印版）[M]. 北京：电子工业出版社, 2013. |
5. 计划与进度安排
| 序号 起止日期 任务 工作内容 1、 2022-01-16 ~ 2022-02-19 调研 调研，撰写开题报告 2、 2022-02-20 ~ 2022-02-28 查阅文献资料 论文综述和论文目录 3、 2022-03-01 ~ 2022-03-05 平台搭建 搭建Unity3D引擎、安装插件 4、 2022-03-01 ~ 2022-03-10 系统总体设计 设计该系统总体方案 5、 2022-03-11 ~ 2022-04-30 模块设计与实现 设计并实现系统各功能模块 6、 2022-03-11 ~ 2022-04-20 论文草稿 搜集与产出论文材料，撰写草稿 7、 2022-04-21 ~ 2022-04-30 系统测试 关键模块单元测试、集成测试、简单的系统测试 8、 2022-05-01 ~ 2022-05-30 论文修改 修改论文草稿以及外文翻译 9、 2022-05-30 ~ 2022-06-11 准备答辩 准备答辩PPT和其他答辩材料 |
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