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基於AR的立體內臟預覽概念

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有些時候需要與他人討論抽象的概念,例如程式邏輯、心理分析等,又或者在做線索拼湊、沙盤推演時,會需要將許多資料展開擺放,以方便構思及重組邏輯。

如福爾摩斯等偵探或警探類的影視作品中,時常充斥著堆放滿桌的文件,以及牆上用圖釘及紅線搭建成的各節點關係網絡圖等。由此可見「視覺輔助」對大多數人的邏輯思考極為重要。電影「Iron Man (鋼鐵人)」中,主角 Tony Stark 在研發武器時,總是會使用立體投影的方式將虛擬的零件攤開擺放,並實際用手對空操作,包括拖拉物件、旋轉展示物件、沙盤演算實驗等。 這樣子的作法不但可以不被硬體裝置的操作限制,也更加直覺,對邏輯思考更有幫助。

許多 AR(擴增實境) 及 VR(虛擬實境) 技術所發展的應用早已普及,世界各地學者也多次嘗試將這些技術用於各式的操作訓練上,如消防演練、駕駛路考模擬、飛機模擬飛行等,但卻較少用於如手術模擬及一些較為細節的工程領域。這是因為傳統的 AR 技術仰賴 2D 影像辨識的運算,若想單純透過辨識 2D 影像繪製出 3D 建模,那結果將會是不準確且高誤差的。雖說 AI(人工智能) 技術強大,能用於矯正這些辨識誤差,但也實在難以達到高準確度的判斷,因此若將該科技就此用於手術模擬上,那將導致不可靠的訓練結果。本研究所提出的概念為,與其完全依賴影像辨識,不如將影像辨識與動作捕捉配備混合使用。

在大多數的外科手術上,快速了解患者身體狀況是極為重要的一環,過程往往需要爭分奪秒。本研究認為若是能將 X 光等影像透視技術與動作捕捉服裝結合,使 AI 透過影像辨識渲染出患者軀體的 3D 物件外,同時透過動作捕捉服裝取得患者肢體 3D 建模,將兩者數據交叉比對及校正,那麼將大大增加該患者軀體之 3D 物件的渲染準確度。甚至透過動作捕捉服裝監測患者的肢體運動,可以判斷出關節及肌肉分布,進行二次的校正,將 3D 建模準確度最佳化。最後,在擁有患者準確的軀體 3D 建模後,手術醫生便能在手術前事先於沙盤軟體模擬各種手術的細節操作,如落刀點、角度、力道等,以此增加實際手術時的成功機率。

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