数字化虚拟人体研究
3D数字虚拟仿真系统在人体解剖学与组织胚胎学教学中的应用研究
3D数字虚拟仿真系统在人体解剖学与组织胚胎学教学中的应用研究摘要：进入21世纪以来，我国科技水平迅速发展，3D数字虚拟仿真系统在人体解剖学与组织胚胎学教学中应用广泛。
随着时代的发展和科学技术的进步，医学领域出现了一系列3D数字虚拟仿真系统的人类研究产品。
这些三维虚拟教学软件的出现，为困扰解剖学教学多年的问题找到了答案，受到了医学教师、学生和临床工作者的认可。
在此背景下，本文论述了3D数字虚拟仿真系统的内涵与特点，及其在人体解剖学与组织胚胎学教学中的应用与效果、评价，希望为相关工作者提供宝贵的信息。
关键词：3D数字虚拟仿真系统；人体解剖学；组织胚胎学；应用研究引言中华人民共和国教育部于２０１２年３月正式发布了《教育信息化十年发展规划（２０１１—２０２０年）》，规划中明确指出，我国教育改革和发展的方向是显著提高信息技术与教育教学发展的深度融合，以教育信息化促进教育变革，实现教育现代化，利用先进网络和信息技术，建立健全高等教育信息化、数字化的基础设施，以促进创新性人才培养、提高科研水平、增强社会服务与文化传承能力，促进教育质量全方位提高。
在当今“互联网＋”的教育背景下，教学模式也随之发生了变化，已经逐渐向“传统＋数字”的模式转变。
随着虚拟仿真技术不断融入课堂，彻底颠覆了课堂教学手段，极大丰富了教学内容，最大限度地调动了学生的主观能动性和创新性。
学生可以有针对性地利用课外闲暇时间进行预习或复习，实现从“要我学”到“我要学”的转变，彰显了信息技术与教育、教学的融合。
学生处在智能化的教学环境中，基本达到了以学习者为中心的教育教学新模式。
1 3D数字虚拟仿真系统的内涵与特点3D数字虚拟仿真系统，是利用计算机技术和生物信息学技术实现人体解剖结构和组织胚胎结构信息可视化的软件系统，其通过采集人体解剖结构和组织胚胎信息，利用计算机和生物信息学技术重建人体三维图像，形成了一套系统、完整、灵活的视觉人体解剖学和组织胚胎学信息软件。
数字化虚拟人体研究ppt课件
➢日本在2001年启动了为期10年的“日本虚拟 人计划”
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发展策略探讨
• 制定一套适合我国国情的数字化虚拟人体数据集获 取的标准
• 2003年2月和5月，完成并发布了虚拟中国人女性1 号（VCH F-1）和虚拟中国人男性Ⅰ号（VCHⅠ） 两套人体切片数据集的采集工作。
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6.2 数字化虚拟人体数据集的采集
• 数据集采集的基本原理
– 选择符合要求的标本 – 对标本进行CT和MRI人体断层扫描，以获取标
本的CT和MRI图像数据集
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发展前景及其策略探讨
• 数字化虚拟人的发展趋势是从“虚拟可视人”，向着 “虚拟物理人”和“虚拟生物人”阶段发展。
– 美国橡树岭国家实验室于1999年10月提出了关于实施虚拟人 体创新计划（The Virtual Human Project Initiative）的报告。
这个计划的主要宗旨是将人类基因组计划、人体机能建模和 VHP计划的研究结果结合起来，完成人体的物理建模，使虚 拟人在外界的刺激下能做出带有科学规律性的反应
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数字化虚拟人体数据集研究的历程
• 最早由美国国家医学图书馆（NLM：National Library of Medicine）1989年正式提出，具体由科罗拉多 （Colorado）大学组织实施，这就是著名的VHP（Visible Human Project）项目。
• VHP项目的要求，构建这个系统的目标是首先采集人体 CT、MRI和人体切片的组织学图像数据集，然后利用计 算机图像处理技术重新构建出各种虚拟人体器官。
数字虚拟人技术研究
数字虚拟人技术研究数字虚拟人技术是一种可以创建虚拟人物的技术，它是通过计算机图形学、计算机视觉、虚拟现实、机器学习等技术来实现的。
数字虚拟人技术的应用十分广泛，例如游戏、电影、广告等行业，也可以在在线教育、医疗、人机交互等领域中发挥作用。
本文将从技术原理、应用领域以及发展趋势三个方面来探讨数字虚拟人技术，并分别进行详细阐述。
一、技术原理数字虚拟人技术主要涉及计算机图形学、计算机视觉、虚拟现实、机器学习等多方面技术。
下面将分别进行阐述。
1.计算机图形学计算机图形学是数字虚拟人技术的基础，它主要关注如何利用计算机实现图形图像的生成、处理和显示等功能。
在数字虚拟人技术中，计算机图形学可以通过建模、纹理映射、光照、动画等技术来实现虚拟人物的创建和渲染。
2.计算机视觉计算机视觉是数字虚拟人技术的另一个重要组成部分，它主要关注如何从图像或者视频中提取信息并进行识别，例如人脸识别、姿态估计等。
在数字虚拟人技术中，计算机视觉可以通过重建三维人体模型、捕捉运动数据等方式来实现虚拟人物的建模。
3.虚拟现实虚拟现实技术可以通过创建虚拟环境来实现用户的身临其境体验。
在数字虚拟人技术中，虚拟现实技术可以通过虚拟人物的动作反馈、虚拟身体的交互等方式来让用户有更加真实的感受。
4.机器学习机器学习是数字虚拟人技术中的重要组成部分，它主要关注如何让计算机通过学习来自动识别模式和规律。
在数字虚拟人技术中，机器学习可以通过学习真实人的运动数据、面部表情等来实现虚拟人物的自主动作和表情动画。
二、应用领域数字虚拟人技术在各个领域都可以发挥作用，下面将分别进行阐述。
1.游戏数字虚拟人技术在游戏中的应用十分广泛，可以让游戏提供更加逼真的动作表现和人物形象。
例如在《魔兽世界》中，通过数字虚拟人技术来实现玩家控制的角色的动作反馈，加强了游戏的身临其境体验。
2.电影数字虚拟人技术在电影行业中也有着广泛的应用，可以让电影中的特效更加真实逼近。
例如在电影《阿凡达》中，通过数字虚拟人技术来实现了电影中的纯数字化人物形象，获得了非常好的效果。
首例中国女性数字化可视人体数据集采集与可视化研究
论著文章编号:100025404(2003)0520394203首例中国女性数字化可视人体数据集采集与可视化研究张绍祥1,刘正津1,谭立文1,邱明国1,李七渝1,李 恺1,崔高宇1,郭燕丽1,刘光久1,单锦露1,刘继军1,张伟国2,陈金华2,王 健3,陈 伟3,陆 明3,游 箭3,庞学利4,肖 红4,许忠信5,王欲更生5,邓俊辉5,唐泽圣5 [第三军医大学:1基础医学部人体解剖学教研室(计算医学研究室),重庆400038;2附属大坪医院野战外科研究所影像诊断科;重庆400042;3附属西南医院放射科;重庆400038;4附属西南医院肿瘤科放疗中心;重庆400038;5清华大学计算机科学与技术系;北京100084) 提 要:目的 建立中国女性数字化可视人体(Chinese digitized visible human female )。
方法 选择经肉眼观察、CT 和MRI 检查无器质性病变的中等身材、青年女性人体标本1例,经外形测量、血管灌注后,用5%明胶包埋,置入-30℃冰库中冰冻1周,然后在-25℃低温实验室中用TK 26350型数控铣床(铣切精度为01001mm )从头至足逐层铣切。
逐层用高清晰度数码相机摄影,完成人体模型数据获取,得到人体结构数据集。
利用连续断层图像数据,在SGI 图像工作站上,利用本课题组自主开发的三维重建软件包进行人体结构的三维重建和立体显示。
结果 所选用标本为女性,22岁,身高1620mm ,体质量54kg ,非器质性疾病死亡。
CT 扫描层厚:头颈部为110mm ,其他部位为210mm 。
MRI 扫描层厚头部为115mm ,其余部位为310mm 。
连续横断面层厚:头部为0125mm ,其他部位为015mm ,全身共计3640个断面。
数字化摄影分辨率为6291456(3072×2048)像素,每个断面图像文件大小为36M B ,整个数据集数据量为131104G B 。
可交互人体器官数字模型及虚拟手术研究重大项目指引可交互人体
“可交互人体器官数字模型及虚拟手术研究”重大项目指南可交互人体器官数字模型及虚拟手术的基础研究将创新医疗人才培养模式，提高优质医疗资源利用率，缓解医患矛盾，推动外科手术的精准化、微创化和个性化。
本重大项目围绕人体器官几何、物理（力学）、生理建模和虚拟手术等方面的基础科学问题，通过多学科交叉研究，构建刻画人体器官形态特性、物理特性、生理特性及其相互关系的高精度三维数字模型，建立具有切割、缝合、灼烧等功能的虚拟手术理论方法、技术体系和原型系统，为手术模拟训练、手术方案论证和手术远程协作奠定基础。
一、科学目标可交互人体器官数字模型及虚拟手术研究是信息技术和现代医学技术发展的重大需求，也是数字建模、虚拟现实、人机交互等实现理论和技术突破的活跃领域。
美、德、法、日等发达国家投入大量资金开展了相关研究，可实现60万个面片、5万个物理计算单元的人体器官三维数字模型的实时交互操作，力觉误差小于15%，一些成果已初步用于骨科、口腔、肝胆等手术模拟培训。
我国在人体数据采集、骨骼生物力学建模、虚拟手术等方面开展了多年研究，具有技术和人才基础。
本重大项目针对“可交互人体器官数字模型及虚拟手术”这一重大的信息科学和生命科学交叉的前沿问题，依托我国具有自主知识产权的数字化人体数据集，从基础科学理论和典型示范应用两个层次，开展基本科学问题和关键技术研究。
1.基础理论和关键技术方面研究多模态数据特征自动提取、三维模型矢量化等人体器官多尺度几何建模；离体与在体相结合的物理特性获取、多生理系统相互作用模型等人体器官物理建模和生理建模；基于生物力学的力觉反馈机制、复杂因素作用下的人体组织器官响应模型等手术虚拟仿真与手术评价三个方面的科学问题，建立可交互的人体器官的几何、物理（力学）、生理模型，以及虚拟手术与评价理论；研究可为虚拟手术提供共性支撑的高真实感绘制方法和高精度力反馈交互等关键技术，形成具有较高可信度的虚拟手术支撑平台。
研究成果在本领域顶级期刊和顶级国际会议发表，并产生重要影响。
浅谈数字化技术在人体解剖学教学中的应用
浅谈数字化技术在人体解剖学教学中的应用【摘要】数字化技术在人体解剖学教学中的应用正逐渐成为教学领域的热点话题。
本文通过引言部分的背景介绍和研究意义，引出了数字化技术在人体解剖学教学中的重要性。
在我们探讨了数字化技术在人体解剖学教学中的现状，包括虚拟解剖技术、3D打印技术、数字化模拟人体和远程实时互动技术的应用。
结合这些技术的优势，我们得出了数字化技术在人体解剖学教学中带来的诸多好处，并探讨了未来发展趋势。
数字化技术为人体解剖学教学带来了全新的教学方式和体验，将会在未来逐渐取代传统的教学模式，为学生提供更加丰富和精准的学习资源和体验。
【关键词】数字化技术、人体解剖学、教学、虚拟解剖、3D打印、模拟人体、远程实时互动、优势、未来发展趋势1. 引言1.1 背景介绍人体解剖学是医学领域中的重要学科之一，对于医学生的专业学习和临床实践具有至关重要的意义。
传统的人体解剖学教学主要依赖于传统的解剖实验室，学生需要通过解剖尸体来学习人体结构。
传统的解剖学教学存在着一些问题，比如解剖尸体的获取难度大、保存和维护成本高、传统教学方式单一等。
随着数字化技术的不断发展和进步，人体解剖学教学也迎来了新的发展机遇。
数字化技术包括虚拟解剖技术、3D打印技术、数字化模拟人体等，这些技术的应用为人体解剖学教学带来了全新的可能性。
通过数字化技术，学生可以在虚拟的环境中进行解剖学学习，不仅可以减少对解剖尸体的依赖，还可以提供更加直观、生动的学习体验。
数字化技术的应用不仅可以提高教学效率，还可以提升学生的学习兴趣和积极性，促进医学教育的发展和进步。
1.2 研究意义人体解剖学作为医学领域的重要基础学科，牵扯到人体结构和功能的深入解析。
而随着数字化技术的不断发展和应用，逐渐渗透到人体解剖学教学中，为教学带来了许多新的可能性和优势。
数字化技术在人体解剖学教学中的应用不仅可以提高教学效率、增强学生的学习兴趣，还可以增强学术交流和研究能力。
研究数字化技术在人体解剖学教学中的应用具有重要的理论意义和实践意义。
数字化虚拟人体为临床解剖学开拓研究新领域
拟人 体科技 问题 ” 的香 山科 学会 议 第 １４次学 术 讨论 ７
会， 讨论 了２ 世 纪前沿科技 中， １ 生命科学与信息技 术
相结合 的重 大科技 问题 。 通过 这 个学 术研 讨 会 ， 了 在 解 国 内外科技 前 沿状 况 的基 础上 ， 结合 我 们 的 临床 解
维普资讯
中 国 临 床 解 剖 学 杂 志 ２ Ｏ 年 第 ２ 卷 第 ｌ期 ０２ ０
・
述
４ －・ ￣
数 字 化 虚拟 人 体 为 临 床解 剖 学开 拓研 究 新 领 域
钟世 镇 ， 原 林 ， 黄 文华
（ 第一军 医大学临床 解剖学研 究所， 东 广 州 ５０ １） 广 １５５
国的 人体 断层 标 本 也 达 到 了 ０．０ｍ 。ｘｔ ２ ｃ Ｐ面世 后 ， ｑ 立即 引起 多个领域 专 家 的 广泛 重视 ， 已经在 实际 应 并
主席 。邀请 了皋 自美 国、 国、 韩 香港 、 澳门和 高等 院校 、 科 研 院所共 ４ ｏ位 中外 专 家 出席 讨论 会 。他们 从 事 的 研 究工作领 域 包括 了医学生物 学、 算机 科 学、 器人 计 机
的结 构和机 能 的数 字化 、 可视 化 ， 最终达到人 体 的整体 精确模 拟 ， 对 医学 生物 学度人 体 相 关 学科 的发 展 起 将
到 难 以估 量 的 彩 响 。
数 字化 虚拟人 体 计 划 ， 是一 个 大型 的科 学研 究 将 工程 ， 涉及 以人 为 中 的科 学技 术发 展 ， 国 内与人 体 使 相 关的研 究走 向世 界 的前 列。 领 域 的知识 和 需求相 结 合 ， 产 生 具有 行 业特 色的应 将
数字化虚拟人概述
数字化虚拟人简介第一节数字化虚拟人概述一、基本概念数字化虚拟人体是将大量人体断面数据信息在计算机里整合重建成人体的三维立体结构图像，是医学与信息技术、计算机技术相结合的成果。
“数字化虚拟人”的发展可分为4个阶段，即“虚拟可视人”、“虚拟物理人”、“虚拟生理人”和“虚拟智能人”。
虚拟可视人阶段的任务是建立数字化几何人，将人体的形态结构通过计算机信息化手段建成系统、器官、组织等结构的数字化模型。
虚拟物理人阶段的任务是建立数字化物理人模型，在几何人的框架上，加入人体结构的物理参数，从而能够体现结构的物理性能。
虚拟生理人阶段的任务是在上述框架中，加入生理功能参数，反映人的新陈代谢、生长发育等。
虚拟智能人是最高级阶段，虚拟人能够在人工智能的支持下调节自身的物理性能和生理功能。
目前普遍开展的是虚拟可视人研究。
二、国外研发进展二十世纪八十年代末美国科学家启动了“虚拟可视人计划（Visible Human Plan，VHP）”，目标是实现人体从分子到细胞、组织、器官、系统和整体的精确模拟，被认为是二十世纪震撼全球的科研计划之一。
1989年，美国国立医学图书馆（NLM）计划建立一个医学图库，为生物医学文献提供图像检索。
在该计划中，美国科罗拉多大学的健康中心负责人体断面图像的获取工作，维克托·斯皮兹尔教授带领研究小组于1994年和1996年先后获得了一男一女两具尸体的相关数据，包括MRI、CT和切片图像等。
其中男性身高1.82米，女性身高1.54米，用CT和MRI作轴向扫描，扫描间距为男性1mm，1878个断面，女性0.33mm，5190个断面。
之后，将尸体填充蓝色乳胶并裹以明胶冰冻至摄氏-80℃后，再以同样的间距对尸体作切片并保留断面图像资料，由于CT和MRI受到断面精度和灰色成像的限制，后续“数字化虚拟人”发展的基础框架均以切片图像数据集为主。
这套由VHP在国际上发行并被广泛应用的VHP切片图像数据集，男性的电脑存储数据量为15GB，女性数据量为43GB，这些数据称VHP数据集，这是人类在信息技术基础上建立数字化解剖的首例尝试。
数字化虚拟人力反馈角度的针刺手法研究思路
作者：刘延祥，严振国，邵水金，郭春霞牟芳芳，杨浩，庄天戈【摘要】数字化虚拟人体研究是以先进的信息技术和生物技术相结合的方式进行真实人体信息数字化的研究。
针刺手法是针灸的精华和针刺疗效的关键,虽然采用一般方法对针刺手法进行了有益的探索,但都不令人满意。
在穴位融合三维数字人体的基础上，将针刺过程以力反馈形式表现出来，在针刺研究领域中可实现针刺手法的三维立体表达，可以精确形象地展示针刺操作的手法过程,可使针刺手法的效应机制研究取得更大的进展。
借助数字化虚拟人体从力反馈角度进行针刺手法的深入研究意义重大。
【关键词】可视化人体计划; 数字化虚拟人体; 针刺手法; 三维; 力反馈自美国1989年提出“可视化人体计划”[1] 以来，数字化虚拟人体研究进展迅速。
我国于2001年香山科学会议第174次学术讨论会，启动了中国数字化虚拟人体研究。
数字化虚拟人体具体指通过先进的信息技术和生物技术相结合的方式，将采自真实人体的形态学、生物物理学等数据信息及高级计算算法整合成一个研究环境，研究人体对各种外界刺激的反应，实现人体的数字化描述。
数字化虚拟人体研究汇集了当前较新的科技成就，为医学及多学科的研究和应用提供一个基础技术研究平台[2] 。
笔者认为从力反馈角度进行数字化虚拟人体的针刺手法研究，可以多层次、全方位显示穴位的立体构筑，可以三维立体地观察针刺过程，有助于针刺手法研究的精确形象展示，为研究针刺手法提供了更直观的操作平台;有利于针刺手法客观化研究，并可使针灸学习者快速掌握各种针刺手法, 为推动针刺手法的研究意义重大。
特作如下探讨。
1 进行针刺手法研究的重要性针刺手法是针灸之精华，历来被视为针刺疗效的关键。
清代著名针灸学家李守先在《针灸易学》云：“不知难不在穴，在手法耳。
”《神灸经论》云：“用针之要，先重手法，手法不调，不可以言针灸。
”自从《黄帝内经》为针刺手法的发展奠定了基础之后，历代医家通过其丰富的医疗实践对针刺手法进行了不断的探索，而明代针灸大家杨继洲就极为重视针刺手法，在《针灸大成》中就广录前贤手法，且记载了杨氏许多家传手法。
【国家自然科学基金】_数字化虚拟人体_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140729
科研热词 骨组织 轮廓跟踪 表面重建 虚拟现实 虚拟人体 男性盆腔 消化道 椎板 曲面重构 数字化医学 数字化 多边形逼近 周期b样条 可视化研究 可视化人体 可视化 可视人 人体解剖 三维重建
2013年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28
科研热词 力反馈 针刺 国家自然科学基金 骨关节植入物 骨与三维有限元分析 针灸 计算机,模拟 触觉 解剖 视觉 虚拟手术系统 腧穴 肾俞穴 组织构建基础实验 组织构建 穴,风池 穴,中脘 生物力学 机器人辅助手术 数字化虚拟人体 数字化虚拟人 教学方法 教学 听觉 可视化 内关穴 临床安全 三维重建
科研热词 推荐指数 非均匀有理b样条曲线(nurbs) 1 运动捕捉 1 螺旋运动算子 1 虚拟现实 1 虚拟人 1 船舶人机工程学 1 舒适度 1 穴位研究 1 穴 1 环跳 1 数字化虚拟人 1 序列动作 1 实时驱动 1 姿态估计 1 可视化 1 凸肚体 1 关键帧插值法 1 共形几何代数 1 体型数字化修正 1 三维构建 1
推荐指数 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2011年 序号 1 2 3
2011年 科研热词 腧穴解剖 穴位立体构筑 教学 推荐指数 1 1 1
2012年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
推荐指数 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
数字化虚拟人体在医学中的应用
数字化虚拟人体是 应用影像学方法将获取的 图像 、图形以Ｄ Ｉ Ｃ Ｏ Ｍ 的格式输入现 代化计算机 ，利用 软件处理 ，而得 到的人体解剖信 息。
在 计算机上可 以真实的显示 人体的三维结构 、再现人体的组 织、器官 及 相互之 间的比邻关系 ；可 以精 确的、定量 的研 究空间关系 ，进行 手 术设计 、模拟 手术和手术训 练 ；同时帮助 了临床教学的真实开展 ，促 进了显微 外科 ，美容整形外 科、介入诊断和治 疗的发展 。现将数 字化 虚拟人体在医学上应用做简要综述 】 。
１数字化人体研究的国内外概况
１ ９ ８ ９ 年 美 国 国立 医学 图 书馆 发 起 “ 可 视 人计 划 ” （ ＶＨ Ｐ ）由
Ｃ ｏ Ｌ ｏ ｒ ａ ｄ ｏ 大学承 担口 】 。于 １ ９ ９ １ 年８ 月开始 人体数 据采集 和三维结 构重
患者 的个 性化 服务 ，改善 患者对 药师 的偏 见 ，增强 患者用 药 的依 从 性 ，使其早 日 康复 。
一
Ｍａ ｒ ｃ ｈ ２ ０ １ ３ ， Ｖ ｏ １ ． １ １ ， Ｎｏ ． ７
２ ． ６改善诊疗环境 ，优化诊 疗流程 ２ ０ １ ２ 年９ 月 ，门诊 中药房 、西药房 、急诊 药房合 并 ，方便 患者在 个 药房任何时 间取到任何所需药 品 ， 避 免 了患者 来回奔波和夜晚取 不 到非急诊 药品。 ２ ． ７积极促进 药房 信息化 、现代化建设 随着我 院医院信息化 、现代化建设 的不断推进 ，电子 自动取药 机 和 电子处方逐步应用 ，将大大提高工作质量和 效率 。
志， ２ ０ ０ ９ ， １ ７ （ ４ ） ： ３ ５ ６ — ３ ５ ８ ．
２ ． ５加强对 收费处人员 、护理人员医药学相关知识培训 ，增强责任心。
虚拟数字人研究报告
动态的IP形象更能传递亲切感，引发受 众的共情，使品牌形象更加鲜活生动。品牌方进而在宣传视频中加入IP形象的 二维动态呈现，增强IP的表现力。
例如，蜜雪冰城推出的洗脑动画短片中， 其雪宝IP给网友留下深刻印象。
虚拟人概念流行后，品牌方开始推出人 形IP，并从2D的动画展示进化为3D的 立体呈现，追求更加拟人化的效果，以 拉近和受众的距离。例如，肯德基将平面版的人物IP山德士 上校升级为超写实虚拟数字人版，网友 们表示“高级又帅气”。
什么是虚拟数字人？
虚拟数字人是通过聚合科技创造的存在于虚拟世界，且具有类“人”特质的数字形象。它是元宇宙中自然人进行 虚拟时空感知的主要载体，是实现人机融生交互的组成部分， 也是元宇宙的经济增值板块。虚拟数字人与自然人、机器人 共同组成了元宇宙的“三元”。
感知人类生存空间与社会环境
01
与自然人、机器人实现虚实融生
一体化交互式虚拟人制作、一体化虚拟人制作、虚拟形象与内 容制作三类公司占比超70%。虚拟数字人在产业中的核心应用领域：服务类：单向传播-播报功能：虚拟主播、虚拟企业形象代言人、 虚拟教师简单双向互动-助手功能：虚拟客服、虚拟前台接待、 虚拟助手身份类：虚拟偶像
虚拟数字人核心企业洞察
虚拟数字人核心企业中，虚拟数字人产品大多应用于B端 场景，例如帮助互联网商家实现全天候轮播的虚拟主播、 办事大厅内自助办理业务的虚拟前台、自动处理诉求的 虚拟客服等。即便资金门槛降低，虚拟数字人的制作成 本仍然过万，因此B端消费者仍是市场的主要组成部分。虚拟数字人产品的C端应用场景仅占36%，例如上传照 片后重现逝去亲友的虚拟亲友、服务于儿童教育的虚拟 陪读、监管自媒体公众号的虚拟小编等。C端应用场景 仍有较大挖掘潜力。
图片来自B站视频：李泽言破次元壁微电影《你的世界》未来，虚拟数字人IP不仅能融入用户使 用媒介、产品的体验中，更能够打破场 景的壁垒，陪伴用户进行其他场合和平 台的社交、游戏、办公等活动，实现元 宇宙“破壁”般的万物融合。虚拟数字 人IP的身份可以是宠物、伴侣、子女、 同学等，令用户不仅能够见证虚拟IP被 自己塑造而发生的改变，也能洞见自身 在这一过程中的成长。
数字虚拟人的研究与应用
特点1
分辨率高， 标本骨髓内部结构、 小血管都能辨认
血管灌注技术高， 使最终的模型拥有丰富的微小血管
所选人体具有高保真性
特点2
特点3
21
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23
《中国数字人解剖系统》建立了人体解剖学2800多个人体结构的三维结 构模型(男性人体2300个，女性人体500多个)。经中国解剖学会鉴定：结构 模型精准、完整，表面纹理真实；合成后的矢状面和冠状面结构图像清晰； 目录和结构操作方便，并能进行双屏显示和立体显示，是目前国内外现有唯 一拥有中国人人体特征的完整数字人解剖系统。
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增加了解剖结构的说明文件和关键点的标注，对 于学生自学会起到很大的作用。
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断面显示功能是将人体从横、矢、冠（即上下、前后、 左右）三个方向进行切割，形成均匀的断面展示人体。 断面的层间距最大为1mm，能够任意放大与缩小，分辨 率为0.167mm×0.167mm/像素。
29
三、军事应用：虚拟人在军事医学上也很有价值。比如，可以用虚拟人 来试验核武器、化学武器、生物武器的威力。现在的核爆炸试验都是利用动 物进行。试验前在离核爆中心的不同距离放置动物，核爆后再把动物收回来 检验。有了虚拟人就可以直接拿她来做试验。 四、肿瘤治疗：放射治疗是目前治疗肿瘤疾病的一个重要手段，但由于 现在做放射治疗的医生只能凭经验进行辐射量的调节，病人往往担心在此过 程中受到过量的辐射。现在有了虚拟人，医生就可以先对虚拟人作放射治疗， 通过其身体的变化来测定实际辐射量的使用，最后再用到真正的病人身上。 这样就进一步提高了治疗的安全性。
切面拍照、分析，将数据输入电脑，由电脑合成三维人体生理结构。 再将数据、生物物理和其他模型以及高级计算法整合成一个研究环
数字人研究现状及展望
使 计算机的定量分析计算和精确模拟成为可能 ， 其 具有广泛
的应用前景 ， 可用于医学、 航 天航 空、 国防、 汽车、 建筑、 家具、
集的获取 、 图像 处理和 分割、 三 维重建 与可视 化、 虚拟仿 真 、 图像融合 、 专业模 型的建立 等环节 。（ １ ） 在获 取数据 尸体标
本的遴选上有 非常严格 的标 准 ， 如标本 除外形及 内部结构 需 “ 标 准化 ” 外， 还 应无 任何 传 染性 疾病 、 代谢 性 疾病 、 外伤及 其他异常 。（ ２ ） 在标 本 的定 型灌 注 中， 人 的 生命 停 止后 ， 因
及标本定型都 有非 常严格 的要 求。（ ３ ） 在标 本 的 包埋和 定
的基础上开发的。数字化虚 拟人体 的科 学意 义在 于将人 体 结构数字化与可视化 ， 建立 能够为计 算机 处理 的数 学模 型 ，
位 中， 其 包埋方法主要有石蜡 、 火棉胶法和冷 冻制 片法 ， 各 有
优缺 点 ， 具体 情 况选择 不 一样 ， 中 国可视人 （ Ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｅ ｖ ｉ ｓ ｉ ｂ ｌ ｅ
通过计 算机技 术和 图像处理技术 ， 在 电脑屏幕上 出现一个 看 似据 集。２ ０ ０ ０年 ， 继美国 Ｖ ＨＰ之后 ， 韩 国亚州大学 医学院在韩
数 字化 ， 由信 息科 学 家将 其转 变为 电脑 的语 言符 号 ， 赋 加到
这 个人 体 形 态框 架上 ， 经过 虚 拟 现 实技 术 的 交 叉 融 合 ， 通过 操 作者的调控 ， 这 个“ 虚 拟人 ” 将 能模 仿 真人做 出各种 各样
数字人体建模技术及其应用研究
数字人体建模技术及其应用研究数字人体建模技术是指将人体的各种形态、结构、功能、运动特征等信息，通过数字化手段进行建模、描述、模拟、虚拟演示等。
数字人体建模技术的应用领域非常广泛，涉及医学、电影、游戏、体育、服装、教育等多个领域。
在这些领域中，数字人体建模技术已经成为了重要的研究方向和工具。
下面将从数字人体建模的方法、应用、发展趋势等几个方面进行论述。
数字人体建模的方法数字人体建模技术的方法包括：传感器采集法、数据采集和处理法、图像处理和识别法、数学建模法、仿真和虚拟现实技术等。
传感器采集法是通过传感器采集人体运动状态及生理指标等数据，并通过计算机进行处理，最终完成数字人体建模的方法。
例如，运动员在进行训练或比赛时，可以通过穿戴传感器的方式对其姿态、肌肉运动情况、心率、呼吸等生理指标进行监测和记录，然后通过计算机对数据进行处理，最终完成对运动员的数字人体建模。
数据采集和处理法是通过对人体的各种数据信息进行采集和处理，包括测量人体各个部位的尺寸、角度、形态、质量、密度等，然后通过软件将这些数据转化为数字化的人体模型。
图像处理和识别法是利用计算机视觉技术对人体图像进行处理和识别，实现对人体各种特征的提取、分析和建模。
例如，在面部识别领域，运用了深度学习、图像处理技术等方法，开发出了智能化的人脸识别系统，可以实现对人脸各种特征的快速检测、识别和建模。
数学建模法是将人体各种形态、结构、机能等信息，通过数学建模的方式进行描述和分析。
例如，在医学领域，利用人体生理学、解剖学、生物力学等学科知识，建立了数字人体模型，用于分析人体器官的运动、血液流动、药物代谢等问题。
仿真和虚拟现实技术是利用计算机技术模拟和重现真实场景、环境、物体等的动态过程。
数字人体建模可以通过数字化的仿真和虚拟现实技术，实现对人体的建模和模拟。
例如，在游戏开发、医学教育中，利用虚拟现实技术建立了数字化的人体模型，以实现对人体各种疾病、手术操作等的仿真和模拟。
虚拟数字人深度调研报告
虚拟数字人深度调研报告虚拟数字人深度调研报告摘要：本报告对虚拟数字人进行了深入调研，对其定义、发展现状以及应用领域进行了详细介绍。
通过对相关文献和案例的分析，可以看出虚拟数字人已经成为数字化时代的重要组成部分，具有广泛的应用前景和巨大的市场潜力。
然而，虚拟数字人还存在一些挑战和争议，需要进一步研究和探索。
1. 引言随着科技的发展和人工智能的兴起，虚拟数字人作为一种新兴技术逐渐受到人们的关注。
虚拟数字人是一种由计算机生成的、拥有人类形象、能够进行交互和表达情感的社会机器人。
虚拟数字人通过模拟人类的外貌、声音和行为，使得用户可以与其进行全方位的交流和互动，从而实现更智能化、更人性化的服务。
2. 虚拟数字人的定义与特点虚拟数字人是由计算机生成的，具有人类样貌和行为特征的机器人。
它可以通过图像识别和语音识别等技术与用户进行交互，并且能够根据用户的需求提供个性化的服务。
虚拟数字人的特点包括可定制性、高度仿真性和智能化。
3. 虚拟数字人的发展现状虚拟数字人的发展已经取得了可喜的成果。
在日本，已经有多家公司研发出具有高度仿真性的虚拟数字人，并应用于各个领域，如医疗、教育和服务业等。
在美国，虚拟数字人也受到了广泛关注，并且在人工智能、虚拟现实和增强现实等领域有着重要的应用。
4. 虚拟数字人的应用领域虚拟数字人具有广泛的应用领域。
在医疗领域，虚拟数字人可以模拟人体结构和功能，辅助医生进行诊断和手术；在教育领域，虚拟数字人可以作为教学助手，提供个性化的教育服务；在服务业领域，虚拟数字人可以代替人类从事客户服务工作，提高工作效率和服务质量。
5. 虚拟数字人的挑战与争议虚拟数字人的发展也面临一些挑战和争议。
首先，虚拟数字人的技术还不够成熟，存在着图像生成、语音识别等方面的技术瓶颈；其次，虚拟数字人的道德和法律问题也需要进一步研究和解决。
6. 结论虚拟数字人作为一种新兴技术，具有广阔的应用前景和巨大的市场潜力。
随着科技的不断进步和人工智能的发展，虚拟数字人有望在更多的领域发挥重要作用。
数字化人体模型在人体工程学中的应用
数字化人体模型在人体工程学中的应用人体工程学是一门研究人体与工作环境之间关系的学科，旨在改善工作环境，提高工作效率和健康安全。
这一领域的研究和实践已经导致了许多设备和工作场所的改进，如符合人体工程学原理的工作台和椅子等。
然而，随着科技的快速发展，数字化人体模型的应用正在引起人们的广泛关注和兴趣。
数字化人体模型是一种通过软件模拟的虚拟人体，它可以在计算机程序中进行各种操作和分析。
在人体工程学中，数字化人体模型的应用具有很大的潜力和意义。
首先，数字化人体模型可以帮助人体工程学研究人体姿势和动作。
传统的人体工程学研究依赖于实验和测量，这需要大量的时间和资源。
而数字化人体模型可以快速模拟不同姿势和动作的效果，从而更好地理解人体在特定工作环境下的受力和疲劳情况。
通过精确的姿势和动作模拟，研究人员可以预测和评估不同工作条件下的人体健康风险，为工作环境设计提供科学依据。
其次，数字化人体模型可以用于设计和优化工作场所。
工作场所的布局和设备设计直接影响员工的工作效率和舒适度。
通过数字化人体模型，人体工程学专家可以模拟不同设备和工作布局对员工姿势和动作的影响，从而提出改进设计的建议。
例如，他们可以利用数字化人体模型来评估办公椅的舒适性，调整工作台的高度和角度，以减少工作造成的身体疲劳和不适。
数字化人体模型可以提供直观而准确的反馈，帮助设计师做出更好的决策。
此外，数字化人体模型还可以用于技能培训和工作教育。
在许多行业中，员工需要具备特定的技能和操作能力。
通过数字化人体模型，培训者可以模拟和演示各种工作任务，让学习者在虚拟环境中进行练习和反馈。
这种虚拟练习可以提供更安全、成本更低的培训机会，同时允许学习者进行错误和改进的循环。
数字化人体模型还可以用于医学和康复领域，帮助医生和康复师培训和模拟特定的治疗方法。
然而，数字化人体模型在人体工程学中的应用仍面临一些挑战。
首先，数字化人体模型的精确性和可信度是一个关键问题。
模型的准确性取决于数据的质量和数据采集的方式。
数字化虚拟人概述-超星数字图书馆
数字化虚拟人简介第一节数字化虚拟人概述一、基本概念数字化虚拟人体是将大量人体断面数据信息在计算机里整合重建成人体的三维立体结构图像,是医学与信息技术、计算机技术相结合的成果.“数字化虚拟人”的发展可分为4个阶段，即“虚拟可视人"、“虚拟物理人”、“虚拟生理人”和“虚拟智能人”。
虚拟可视人阶段的任务是建立数字化几何人,将人体的形态结构通过计算机信息化手段建成系统、器官、组织等结构的数字化模型.虚拟物理人阶段的任务是建立数字化物理人模型，在几何人的框架上,加入人体结构的物理参数，从而能够体现结构的物理性能.虚拟生理人阶段的任务是在上述框架中，加入生理功能参数,反映人的新陈代谢、生长发育等。
虚拟智能人是最高级阶段，虚拟人能够在人工智能的支持下调节自身的物理性能和生理功能.目前普遍开展的是虚拟可视人研究。
二、国外研发进展二十世纪八十年代末美国科学家启动了“虚拟可视人计划(Visible Human Plan，VHP）"，目标是实现人体从分子到细胞、组织、器官、系统和整体的精确模拟，被认为是二十世纪震撼全球的科研计划之一。
1989年,美国国立医学图书馆（NLM)计划建立一个医学图库，为生物医学文献提供图像检索。
在该计划中，美国科罗拉多大学的健康中心负责人体断面图像的获取工作，维克托·斯皮兹尔教授带领研究小组于1994年和1996年先后获得了一男一女两具尸体的相关数据，包括MRI、CT和切片图像等。
其中男性身高1.82米，女性身高1.54米,用CT和MRI 作轴向扫描，扫描间距为男性1mm，1878个断面，女性0。
33mm，5190个断面。
之后,将尸体填充蓝色乳胶并裹以明胶冰冻至摄氏—80℃后,再以同样的间距对尸体作切片并保留断面图像资料，由于CT和MRI受到断面精度和灰色成像的限制，后续“数字化虚拟人”发展的基础框架均以切片图像数据集为主。
这套由VHP 在国际上发行并被广泛应用的VHP切片图像数据集，男性的电脑存储数据量为15GB,女性数据量为43GB，这些数据称VHP数据集，这是人类在信息技术基础上建立数字化解剖的首例尝试。
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– 对标本进行切片并记录每一个切片的图像数据， 所需数字化虚拟人体图像数据集
数据集采集的基本方法
1. 标本的选择 标准化问题。选择代表性强、覆盖面广的最具特征的“典型 标准”人体标本。
年龄和健康两个基本的标准化指标。 美国VHP男性标本是39岁，且生前曾因病手术切除过左睾丸和阑 尾；女性标本已经59岁，生殖系统已萎缩，VHP标本存在明显缺
陷。
我国VCH25项指标的标准化评价体系。VCHⅠ号28岁的汉族 健康男性，2002年4月意外死亡，自愿捐献尸体做科学研究， 祖籍湖南，身高1.66米，体重58公斤，没有任何传染病和 代谢疾病；VCHⅠ号19岁的广西女孩，身高1.56，虽因误 食毒蘑菇而不幸，但由于她是急性死亡，年纪很轻
伦理和法律问题。接受遗体捐献用于医学教学和科学研究
数字化虚拟人体数据集研究的历程
• 最早由美国国家医学图书馆（NLM：National Library of Medicine）1989年正式提出，具体由科罗拉多 （Colorado）大学组织实施，这就是著名的VHP（Visible Human Project）项目。 • VHP项目的要求，构建这个系统的目标是首先采集人体 CT、MRI和人体切片的组织学图像数据集，然后利用计 算机图像处理技术重新构建出各种虚拟人体器官。 • 1994年11月和1995年11月先后公布了一男一女两套数字 化虚拟人体数据集。 • 韩国亚洲大学医学院2001年3月完成了“可视韩国人” （VKH）男性韩国人体的数据采集工作。 • 中国科技部2001年11月召开了以“中国数字化虚拟人体 的科技问题”为主题的第174次香山会议
6.2 数字化虚拟人体数据集的采集
• 数据集采集的基本原理
– 选择符合要求的标本 – 对标本进行CT和MRI人体断层扫描，以获取标 本的CT和MRI图像数据集
• CT和MRI数据集作为一种参考或对比之用
– 对标本进行极度冷冻和其它各种物理处理，为 下一步真正获取人体切片数据集作好准备
• 切片间距一般小于1mm
数字化虚拟人体研究的意义
• 在医学教育上，开创一个全新的数字解剖学时代
• 在医学临床中，制定手术方案，对患者的数字化虚 拟人体实施仿真模拟手术
• 肿瘤病灶生长和治疗过程的模拟、血流动力学的模 拟、新药试验及其药代动力学的模拟等方面也都具 有重要意义 • 计算机虚拟技术、航空航天、防护安全、服装产业、 竞技体育、军事训练等多个学科和领域的发展，都 具有重大价值
美国VHP数据集在英国、意大利、瑞士、日本、新加坡 等很多国家相继建立了VHP镜像站点。研究和应用数字 化虚拟人体提供了重要条件 美国华盛顿大学利用VHP数据集开发了计算机人体模拟 系统和数字解剖学家项目 斯坦福大学开发了虚拟飞行座舱系统和虚拟内窥镜系 统 波士顿大学开发了人脑模型和虚拟耳窥镜系统 哈佛大学和麻省理工学院共同开发了全脑图谱系统 英国的PA咨询公司与美国的菲西奥姆科学公司合作开 发了用于新药测试的虚拟人体系统
发展前景及其策略探讨
• 数字化虚拟人的发展趋势是从“虚拟可视人”，向着 “虚拟物理人”和“虚拟生物人”阶段发展。
– 美国橡树岭国家实验室于1999年10月提出了关于实施虚拟人 体创新计划（The Virtual Human Project Initiative）的报告。 这个计划的主要宗旨是将人类基因组计划、人体机能建模和 VHP计划的研究结果结合起来，完成人体的物理建模，使虚 拟人在外界的刺激下能做出带有科学规律性的反应 – 美国科学家联盟提出了 “数字人体计划” • 实现人体从基因到分子、细胞、组织、器官、系统和全 身整体的全方位模拟； • 实现生物信息从离体到活体的连续提取； • 构建的有关虚拟模型、数据库、程序源代码等软件资源 应广为开放等
– 提高图像分割的速度和精度 – 大规模的人体数据集的数据处理。0.2mm到0.1mm数据 量150GB增到1.2T。
• 完善国家发展数字化虚拟人体的长远规划
6.4 关于数字人体-人体系统数字学
• 数字人体的基本概念
– 数字人体是用数字化的方法研究和构建数字化的 人体系统，即人体活动的全部信息经数字化后由 计算机网络来管理，以了解整个人体系统所涉及 的信息过程，并揭示人体系统之间信息的联系和 相互作用的规律
– 都是一门专门研究人体系统数字化的科学
• 数字人体研究的对象是活人，数字化虚拟人研究的对象是死人 • 数字人体研究的内容包含基础理论与模型、技术处理、系统工程 和数字人体应用等；数字化虚拟人研究的内容主要关注的是人体 标本的选择和处理、人体切片信息的技术处理和人体数据集的应 用等几个方面 • 数字人体处理的目的是为了了解人体系统在某一时间和空间尺度 下的结构和功能，而虚拟人处理的目的主要在于还原人体系统在 某一位置的结构和功能
开发应用回顾（续）
上海交通大学庄天戈教授根据中医的理论，将腧穴融入到由 VHP数据集和汉堡大学的Voxel-Man三维体视系统所开发的人体 模拟系统中，基本实现了腧穴的形态和细微结构的分割、定义 和体视化 上海中医药大学余安胜教授运用断层数据集开发了虚拟的“中 国针灸穴位人”的三维图像数据库和3D重建软件 田捷研究员等开发了一个开放的、跨平台的和具有一致编程接 口的三维医学图像处理软件包（MITK：Medical Imaging Toolkit） 实现对医学图像可视化、图像分割、配准和其它分析处理。 上海海归胡博士和相关公司开发了一个内容涵盖人体解剖学、 临床解剖学、表面解剖学、局部解剖学和中医针灸经略穴位等 方面可视化的虚拟人体解剖学软件
数字化虚拟人体阶段
• 第一个阶段：是“虚拟可视人” – 通过对真人尸体获取连续切片的图像，再经过计算机3D重建技 术，形成可视的虚拟人体结构图像。称为“虚拟解剖人” • 第二个阶段是“虚拟物理人” – 将人体各种不同结构的功能特性，赋加到虚拟解剖人的框架上， 使其具有某些物理特性，例如骨骼遭受暴力会断裂，肌肉切割 会向两端回缩等。 • 第三个阶段是“虚拟生物人”。 – 将生命科学研究的成果赋加到虚拟解剖人或虚拟物理人的框架 上，具有新陈代谢、生老病死等生理学功能，甚至更进一步将 人的思维活动的高级认知功能也赋加到虚拟人框架上，那么这 种虚拟人就成了具有巨大存储容量和并行运算速度功能的虚拟 智能人了。把“虚拟生物人”分成“虚拟生采集的基本方法（续）
图像采集系统的设计
切片过程中将每一个切片的断面图像用图像采 集设备记录下来并存放在计算机的存储系统里。 分辨率和图像数据库
VHP采用的设备是分辨率为2048×1216像素的胶卷 相机，总数据量男、女分别为15G和43G VKH采用的设备是高分辨率的数码相机，总数据量 为153.7G。 VCH采用的设备是分辨率为3024×2016像素的数码 相机和同步进行扫描仪，相机得到的总数据量男Ⅰ 号和女1号分别为161.6G和149.7G。
• 是以活人为研究对象，以医学科学、信息科学、智能 科学和计算科学为理论基础，建立一系列不同层次的 原型、物质模型、生理模型、力学模型、数学模型、 信息模型和计算机模型，并将这些模型集成为“有生 命的”人体系统模型。
数字人体的提出
• 毕思文研究员2002年7月在中国医药信息学会《第九届 全国医药信息大会论文集》和《第四届中日韩医药信息 学会议论文集》，2004年8月出版了《数字人体—人体 系统数字学》专著 • 数字人体与数字化虚拟人的区别
数字人体的基本理论和模型
1. 数字人体研究的基本理论
人体系统的分类和层次 人体系统的连续动态系统 人体系统的离散动态系统 人体系统的随机性 人体系统的自组织 人体系统的巨系统
2. 数字人体研究的基本模型
– 数字人体的力学模型 – 数字人体数学模型 – 数字人体的信息模型
数字人体的技术和方法
数据集采集的基本方法
2. CT、MRI扫描
选择的标本死亡后，应立即对标本进行全身CT和 MRI断层扫描。扫描的时间应尽可能缩短
3. 标本预处理
尸体冷冻：先对尸体进行包埋处理，在将其置于 零下70℃的冷冻室进行冷冻 组织标识 ：VCH采用钟世镇院士人体管道铸型新 技术，分别对女性和男性标本的血管进行了以朱 砂、明胶和淀粉为主要材料的混合显色填充剂的 标识灌注。
开发应用回顾（续）
国内的应用概况
清华大学利用VHP数据集，实现了对人体骨络进行了3D 重建，并应用到本地和远程的教学中。 第三军医大学应用三维虚拟人进行椎间盘介入术的模拟 穿刺；女性盆腔脏器的辐射计量的模拟仿真研究；3D重 建和立体定位技术进行脑部肿瘤的虚拟切除手术的研究 北京同仁医院韩德民教授应用VCH F-1数据集对耳鼻喉 解剖结构进行了3D重建 解放军总医院卢世壁院士利用数据集构建了人体关节功 能的三维虚拟图像系统，对骨组织结构的三维显微结构 进行分析和骨小梁数字信息的筛选 厦门大学王博亮教授构建了中国人虚拟眼系统
1. 数字人体的基本方法
– 基本方法论 – 方法实施的逻辑结构
数字化虚拟人体数据集研究的历程（续）
• 2002年6月，国家高新技术研究发展计划（863计 划）决定将“数字化虚拟人体若干关键技术”立 项，由第一军医大学（现南方医科大学）、首都 医科大学、中国科学院计算所和华中科技大学等 单位协作攻关。 • 2003年，国家科技部再次召开会议，将“数字化 虚拟中国人的数据集构建与海量数据库系统”课 题再次立项，中国数字化虚拟人体研究计划 （VCH：Virtual Chinese Human） • 2003年2月和5月，完成并发布了虚拟中国人女性1 号（VCH F-1）和虚拟中国人男性Ⅰ号（VCHⅠ） 两套人体切片数据集的采集工作。
系统的研究内容
日本在2001年启动了为期10年的“日本虚拟 人计划”
发展策略探讨
• 制定一套适合我国国情的数字化虚拟人体数据集获 取的标准 • 建立数字化虚拟人体数据集的共享机制 • 加强数字化虚拟人体应用性的开发研究 – 全局数据集，人体解剖学局部数据集、组织学、 细胞学的数据集。南方医科大学已完成了13个数 字人的局部数据集 • 构建多学科的科学协作和攻关的研究联盟