基于旋转最小化框架的虚拟内窥镜漫游路径自动生成

本文探讨了一种基于旋转最小化框架的虚拟内窥镜自动导航方法，旨在解决虚拟内窥镜漫游过程中可能存在的画面旋转问题，以提高漫游路径的准确性和视觉体验。该研究由山东大学计算机科学与技术学院和山东财经大学计算机科学与技术学院的学者共同完成，论文的主要作者是潘晓、周元峰、高珊珊和徐铭泽。 研究的核心步骤包括以下几个部分： 1. 骨架提取与路径生成：首先，研究人员利用一种基于体素密度值加权的最短路径生成算法，对三维医学影像数据进行精细化处理，提取出一条简单的漫游路径。这种方法考虑了医学影像的结构和细节，确保路径的有效性和合理性。 2. 路径优化：接着，通过三次B样条曲线拟合，进一步优化初始路径，使之更加平滑和自然。这种曲线拟合技术有助于减少路径中的突变，提供更流畅的漫游体验。 3. 最小旋转标架应用：在漫游过程中，通过计算最小旋转标架，动态调整虚拟摄像机的向上矢量。最小旋转标架是一种用于保持旋转角度最小化的数学框架，有助于减少视觉上的旋转感，提高路径的稳定性。 4. 动态重采样：为了适应用户视角变化，设定一个向上矢量角度旋转阈值，当摄像机旋转超过这个阈值时，会动态重采样漫游路径，确保摄像机始终朝着一个相对稳定的方向移动。 5. 实验验证：最后，实验结果显示，这种方法有效地提高了虚拟内窥镜漫游路径的准确性，并且提供了良好的视觉效果。这表明该方法在实际应用中具有很高的实用价值。 关键词包括：虚拟内窥镜、漫游路径、动态采样、最小旋转标架。从计算机辅助设计与图形学的角度来看，这篇研究对于改进医疗成像设备的交互性和用户体验具有重要意义，尤其是在远程医疗和手术导航领域。