关于虚拟现实的科技论文1500字篇二
医学虚拟现实技术研究
【摘要】医学虚拟现实技术(MedicalVirtual Reality Technology)，作为一门新兴学科目前正在逐步形成之中，它是集医学，生物力学，机械学，材料学，计算机图形学，计算机视觉，数学分析，机械力学机器人等多学科为一体的新型交叉研究领域。而医学虚拟现实技术是一种悄然进入医疗教育领域的全新技术策略，它势将为未来医疗技术的发展提供了更为广泛的前景。
【关键词】数据过滤;数据转换;虚拟视觉环境显示;立体影像
Abstract：Medical Virtual Reality Technology(Medical Virtual RealityTechnology)，as an emerging discipline is now being gradually developed.It isa new multi-disciplinary field of cross-over study with aspects in medicine，biomechanics，mechanics，materials science，computer graphics，computer vision，robotics，and mathematical analysis.The medical virtual reality technology isprogressively becoming an essential part the medical field.It is an importantfield that will lead to the discovery of new medical technology.
Keywords：data filtering;data conversion;VIVED;stereo image
1.虚拟视觉环境显示(Virtual Visual Environment Display-VIVED)
由美国宇航局约翰逊宇航中心(JSC)等部门，使用虚拟现实技术为人们提供了一个别出心裁的医学教育策略。它集成了所有囊括人类颅骨和心脏的虚拟现实技术，为人们提供了与其他多媒体(音频、视频等)的交互能力[1]。
2.虚拟手术(Virtual Surgery)
作为医学虚拟现实技术领域正在发展起来的一个研究方向，其目的是利用各种医学影像数据，采用虚拟现实技术，在计算机中建立一个摸拟环境，医生借助虚拟环境中信息进行手术计划制定，手术演练，手术教学，手术技能训练，术中引导手术，术后康复等工作，虚拟手术充分体现虚拟现实作为计算机图形学在医学治疗过程的作用。
3.硬件
一台由Silicon Graphics公司生产的Reality Engine计算机，被用来打开计算轴向体层摄影术(CAT/CT)和磁共振成像切片，放入三维容积图像和可产生身体"飞行"观察效果的电影中。在具有16M内存的Macintosh IICX计算机上观看最终的3D图像。之所以先择Mac是因为它的性价比和音像都优于同类PC，另外它在北美各学校系统被广泛使用，可以说它是桌面多媒体的领跑者，并且有各种各样的软件和硬件支持它。而VR电影可以存储在硬盘上，或转移到CD上，并通过红蓝眼镜观看。它也可以使用虚拟现实头戴式显示器(HMD)或双目全方位显示器(臂架系统)查看。最终图像可以存储在CD-ROM或激光视盘上。
4.软件
4.1 文件转换和数据准备
加尔维斯顿提供的厚度为1.5mm的人类头骨CAT/CT切片和心脏的MRI的切片被用于创建3D图像。在对头骨的CT扫描过程中要经过一个泡沫带，因此会有一些无用数据被生成。颅骨扫描的结果是生成一个数据集，其中有超过120片通过颅骨，60片通过下颌骨(下巴)，而心脏的MRI扫描可导出200片的数据集。将医学分会创建的数据文件，送至IGOAL公司(集成显卡，操作和分析实验室)。在那里进行扫描和筛选，去除无关数据，且尽可能不丢失任何重要信息。IGOAL公司开发出一种名为“Ctimager”的工具，用于阈值计算，从而把切片中不需要的噪声和无关数据去掉。
4.2 数据过滤和体数据转换为多边形数据
使用被IGOAL称为“dispfly”的开发工具，在稍后可将转换大量的数据直接由计算机显示出来。此工具用于多个过滤算法准备CT和磁共振成像数据转换为多边形的窗体。解剖模型是基于移动的多维数据集算法生成的。滤波处理通常包括阈值化的数据，以消除大部分噪声的。一个低通滤波器被用于最小化，将产生一个不规则的表面凹凸不平，当输入到算法中的高频噪声。这个过程产生相对平滑的表面，其近似扫描样品，并减少产生的噪声的多边形数量。一个独特的过滤器对心脏数据仅平滑扫描之间的数据创建，是不需要其他的过滤[2]。由于心脏和颅骨有大量的数据集切片，几种模式被建立，其中每一个代表一个少量切片。一个网格算法，“meshit”，后来发展到提高显示性能。这种算法转换成高效条状的三角形的原始集合。平均超过100三角形组成每个三角形条带。。
4.3 产生立体图像
建成模型后，立体声序列被渲染。IGOAL公司开发了一种名为OOM(面向对象操纵器)工具，用来把经过渲染的每一帧存储到磁盘上，这些图像用红色和蓝色的色彩分离为代表的立体图像。一旦这些序列被记录到磁盘上，数据的格式就被转换成Macintosh.pict格式，全彩色图像序列的按非立体观看转移到Mac上。
4.4 立体影像及多媒体
对Mac图像进行编辑，以产生所希望的效果，如数字化的尸体覆盖或插入文本描述什么正在被观看。使用Apple的QuickTime扩展，图像被转换为QuickTime电影动画在Mac上。
5.结论
CT扫描头骨的医疗图像，由Macintosh计算机通过处理头盔显示器或臂式系统的信息，最终生成高质量VR图像。目前科学家正试图用磁共振的成像数据生成了一个心脏VR模型。
初步结果显示，可以使用这种类型的成像数据开发出高分辨率模型。而为了保持高质量VR成像目标，大量的数据是用帧序列来描述的，由此会产生一些问题。为了缓解这个问题，科学家们正在探讨替代的硬件和软件解决方案。
另一个问题是该技术针对HMD的显示系统。为保持一个高品质的虚拟现实体验，液晶显示器对分辨率没有要求。在CRT显示器在多种教育平台上都可以满足分辨率的要求，但是成本过高。外科手术模拟可能成为例程，尤其是在制定综复杂和罕见的手术方案时。
6.在VIVED的应用和研究现状
当前的研究，强调创建一个高分辨率的人体虚拟现实模拟器用于教育目的的重要性。而应用这项技术必须充分理解其复杂的三维关系，如在下面的领域：解剖学教育，各类机械设备，生化，病理学研究，外科医生，模拟整形外科和利用内窥镜培训外科医生等。
7.其他应用程序
随着医学虚拟现实技术的发展，新的教育解决方案和策略如雨后春笋般不断出台。如北卡罗莱纳大学教堂山分校利用超声波，MRI和X射线创建的动态影像放射治疗的“预测”模型。达特茅斯医学院创造出人脸和下肢的数学模型，用于研究外科手术的效果评估。绿叶医疗系统在帕洛阿尔托开发出“EVAL”和“手套健谈”系统，作为实现“评估和演示”系统。使用传感器做衬里的数据手套和数据西装获取更大的使用范围，对运动损伤和残疾病人进行行之有效的损伤程度度量。“手套健谈”是帮助病人康复的数据手套的手语装置，让人无需发声(中风或脑性麻痹患者)，仅使用计算机能够理解的手势。而使用头盔显示器使得需要康复的病人可以重新学习，如开关门，行走，点或转身的行为[3]。
8.结语
将CT扫描的头骨医学图像在Macintosh电脑上使用一个头盔显示器或臂架系统便可生成高质量的VR图像。目前科学家们正在开发根据磁共振成像数据生成心脏的VR模型。初步的研究结果表明，高分辨率模型可以使用这种方法的成像数据技术来实现。要想维持高质量虚拟现实的目标成像，必须适当调整“飞穿”的帧序列的数据量。而其它文明拟定的硬件和软件解决方案也正是为了探索缓解这一问题。再有就是该技术是针对HMD的显示系统技术。因为在各种医学教育平台中，LCD显示屏不涉及维持高质量的虚拟现实问题，而要实现高分辨率CRT显示器的成本又太高。
参考文献
[1]"NASA TECHNOLOGY TRANSFER Commercial Applications of Aerospace Technology"，National Aeronautics and Space Administration，Technology Applications.
[2]Porter，Stephen，"Virtual Reality"，Computer Graphics World，(March，1992)，42-54.
[3]Sprague，Laurie A.，Bell，Brad，Sullivan，Tim，and Voss，Mark，"Virtural Reality In Medical Education and Assessment"，Technology 2003，December 1993.
通讯作者：娄岩。
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将流行音乐有效地带进音乐课堂之我见
摘要：将流行音乐带进中学音乐课堂，是中学音乐教育的迫切需要，也是中学音乐教学的必然趋势。音乐教师要正确指导学生欣赏和学唱流行歌曲。要发掘流行音乐中的古典元素，丰富音乐课堂教学，不断增强学生学习音乐的兴趣;要有选择性地让学生欣赏并学唱流行歌曲, 不断增加音乐教学的“流行元素”、“健康元素”;要注意把握流行音乐与传统经典音乐的比重,突出教学重点。
关键词：流行音乐 音乐教学 选择性 健康元素
流行音乐具有歌词通俗易懂、曲调朗朗上口等优势。20世纪90年代中期以来，流行音乐受众迅速低龄化。现在的中学生可以说没有不喜欢流行音乐的，有的甚至到了痴迷的程度。面对这样的状况，作为一名中学的音乐教师，笔者认为，合理地将流行音乐带进中学音乐课堂，是中学音乐教育的迫切需要，也是中学音乐教学的必然趋势。客观来讲，有些流行歌曲的内容、格调不太适合中学生，会对他们的人生观产生消极的影响。我们将流行音乐引入课堂，目的正是在于加强对流行音乐的正确引导，帮助学生们仔细分析流行歌曲，引导他们在音乐教师的正确指导下有选择地欣赏和学唱流行歌曲。具体而言笔者有以下几点粗浅的见解。
一、发掘流行音乐中的古典元素，丰富音乐课堂教学
目前，中学音乐教育中普遍存在着这样一个现象：学生喜欢音乐，但是不喜欢音乐教材上面的音乐，而是特别钟爱那些耳熟能详的流行歌曲。其实现在很多的流行音乐都运用了古典音乐中的音乐主题，因此我们在给学生上课时，可以抓住这个特点，适当的引出与之相关的古典音乐供大家学习、鉴赏、提高。这样的教学形式应该比单纯的学习古典音乐效果要好。
例如：在一次音乐课中，笔者向学生教授“音乐作品的个人风格”，教材列出的内容是莫扎特和他的《第四十交响曲》。笔者刚介绍完作曲家，准备让同学们先完整试听音乐时，教室里面立刻传来一阵阵“唉···唉···”、“真没劲···” 的声音。于是笔者灵机一动说：“同学们，今天我们学习的音乐里面的音乐主题是大家都很熟悉的。因为在大家都非常熟悉的流行音乐里面运用了这首作品的音乐主题。这首流行音乐到底是什么呢?为了让大家更清楚这首音乐的出处，请你们跟随老师的思路。首先听老师试唱音乐主题一。”当我还没有唱完音乐主题一时，底下已叽叽喳喳地讨论开来。学生们有说是SHE的《不想长大》的音乐，有说是韩剧《My girl》的插曲，气氛十分热烈。我充分把握住学生们情绪热烈、精神兴奋的有利时机，趁势引入莫扎特的《第四十交响曲》，让学生们用对比的方法分析、比较了作品与流行音乐的异同。同学们积极思考、讨论热烈，得出“莫扎特的作品与那两首流行音乐虽然旋律相同，但在情绪上有很明显的差别”的结论并具体分析。一节课就这样在很愉悦很融洽的气氛中结束了，很好地达到了教学目的，更重要的是拉近了学生和音乐老师之间的距离，增强了学生们学习音乐的浓厚兴趣，进一步调动了学生们上音乐课的积极性。
二、有选择性地让学生欣赏并学唱流行歌曲
当前，我们的音乐教科书特别是初中的教材里已经开始出现一些流行音乐。但教材里的音乐经过编写、定稿、出版再发到学生的手中需要一定的时间，而且教材不可能年年都在重新改编，因此教材里的流行音乐有些滞后甚至是落后，学生们普遍觉得书中的音乐不太符合现在的时代特点，于是便出现了学生喜欢唱歌而不喜欢音乐课中的歌曲的尴尬场面。但必须认清一点，流行的不一定都是好的。流行音乐的发展良莠不齐，并不是所有的流行音乐和歌曲都适合学生、适合音乐教学。笔者所在学校每年的文艺汇演、卡拉OK或生命教育展示周的节目筛选时，很多学生首选都是像《死了都要爱》、《爱情买卖》这样的情爱歌曲。可见，音乐教师在课堂上引入流行音乐的一个重要职责，就是要选择一些和时代相结合的音乐并配合音乐教材中的音乐供学生欣赏或学唱，如北京奥运会前群星演唱的《北京欢迎你》，5·12汶川大地震后成龙演唱的《生死不离》等等。还有一些有利于学生身心健康发展的歌曲，比如臧天朔的《朋友》，孙楠的《红旗飘飘》，陈红的《常回家看看》，欧阳菲菲的《感恩的心》等等，不断增加音乐教学的“流行元素”、“健康元素”。
总之，在音乐教学中积极引入流行音乐是适应教学相长的有效措施，同时要注意对流行音乐、歌曲的“健康选择”，避免让学生不辨善恶的听，要“取其精华，去其糟粕”，只要是健康的、积极向上的流行音乐和歌曲，就可以让学生接触、了解和学习。学生们在音乐教师的引导下有选择的去欣赏、去学唱流行音乐和流行歌曲，要比回避或强行制止的效果好的多。
三、注意把握流行音乐与传统经典音乐的比重
将流行音乐引入音乐教学只是手段而不是目的。笔者从事音乐教学时，除了用流行音乐来带古典音乐和有选择性的加入流行音乐在课堂中进行欣赏和学唱外，每节音乐课还会留出一点时间让学生听听教师为他们选择、准备的流行音乐，极大的提高了学生学习音乐的兴趣，同时也有效地规范了音乐课堂的纪律。但是要注意的是，在留时间给学生欣赏流行音乐和歌曲时，一定要注意时间的把握。不要让学生听流行音乐的时间多过了我们上音乐课的时间，这样的教学就没有任何意义了。要清楚，我们将流行音乐带进音乐课堂是为了让学生更好、更多的学习和了解传统的、经典的音乐，而不是喧宾夺主，把整节课或者是大部分的时间都用于听流行音乐和歌曲。如果本末倒置，这样的音乐课随便叫什么人都能上下来，哪里还需要专业的音乐老师?学生们哪里还需要接受什么专业的审美教育?因此，一定要把握好播放流行音乐和歌曲的时间。笔者在音乐课堂上一般都只留几分钟的时间让学生听听适合他们听的流行音乐，效果很好。
综上所述，音乐教师应该发挥自身主观能动性，适当的、合理的将流行音乐有效地带进中学音乐课堂，为音乐课的普及、学生素质的全面提高起到积极的作用。音乐是美的艺术，音乐教师是美的传播者，让我们音乐教师用一切有效的手段带领学生走进音乐的殿堂，在轻松、活泼的音乐气氛中感受美吧!
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就中国航天来说，每一次突破都来自于漫长的积累，而时间是衡量这种积累的刻度。东方红一号卫星1958年上马，1970年才发射成功，用时12年；神舟飞船1992年立项，1999年神舟一号无人飞船上天，2003年神舟五号才把航天员送上了天，用时11年。没有卫星、飞船和交会对接技术的成熟，就不会有空间站的建立。这一次次的积累和突破，才让我们能一次次为飞跃而自豪。
今天的中国科技，已经写下很多“迟来的飞跃”。中国人进入太空、卫星探月、载人深潜器入海5000米……梦想正慢慢地一个个化为现实，补齐中国科技整体水平的短板。而这些，也必然为重大科技革命铺就基石。正是在这个意义上，科技革命或许还在远方，但梦想和智慧的双翼却已然鼓荡，寻找突破的脚步，每天都可以踏响。
