文献：Guoyong Zhang, Jianhua Gong, Yi Li, Jun Sun, Bingli Xu, Dong Zhang, Jieping Zhou, Ling Guo, Shen Shen Bingxiao Yin (2020): An efficient flood dynamic visualization approach based on 3D printing and augmented reality, International Journal of Digital Earth. 【全文PDF下 载- 2020 AR 洪水IJDE.pdf 】 论文题目： 一种基于三维打印沙盘和增强现实的高效洪水可视化方法 作者：张国永，龚建华，李毅，孙麇，徐丙立，张冬，周洁萍，郭琳，申申，殷兵晓 摘要： 洪水可视化表达是从抽象洪水数据中直观表达洪水信息的有效方式。随着洪水减灾指挥决策对洪水可视化要求的提高，基于 AR和三维打印地形模型的沉浸式三维可视化环境为洪水指挥决策提供了更好的视角和可视化环境。本文提出了一种新的基于AR和三维打印地形模型的洪水可视化方法（ FARV3DPT ），并研究了其中涉及到的关键技术： ①适配AR视场角的最佳三维打印地形模型尺寸计算；②原始洪水数据与AR场景世界坐标系适配研究；③虚实空间关系计算方法等。基于该方法，我们开发一个原型系统（PES）以及一个地形与洪水全为虚拟场景的对比实验系统（CES）。利用PES和CES，我们开展了一组对比实验，用以评估 FARV3DPT 的有效性。实验统计结果显示， FARV3DP 可有效帮助参与者理解洪水灾害，并且提供了一个更加直观、真实的视觉感受，此外系统能以最高帧率 6 0FPS 以及更低的 GPU占用量稳定运行，说明该方法具有更好的面向大范围洪水场景的潜力。 主要贡献：研究了最新的 AR设备（ HoloLens ）与三维打印地形模型（沙盘）虚实融合的融合精度以及高效空间数据渲染的可行性。实验证明，虚实融合精度在个体主观视觉上可准确表达虚拟洪水场景和真实地形模型之间的空间关系，是一种有效的空间数据可视化方式。 创新点：利用三维打印地形模型，减少 AR虚拟场景图形渲染量，提高AR可视化系统运行效率，避免产生的卡顿、延迟现象以及由此引起的头晕、恶心等不良反应。 图：基于三维打印地形的堰塞湖溃坝洪水模拟与增强可视化 An efficient flood dynamic visualization approach based on 3D printing and augmented reality Abstract：Flood visualization is an e ff ective and intuitive tool for representing fl ood information from abstract spatiotemporal data. With the growing demand for fl ood disaster visualizations and mitigation, augmented fl ood visualizations that support decision makers ’ perspectives are needed, which can be enhanced by emerging augmented reality (AR) and 3D printing technologies. This paper proposes an innovative fl ood AR visualization method based on a 3D-printed terrain model and investigates essential techniques, such as the suitable size calculation of the terrain models, the adaptive processing of fl ood data, and hybridizing virtual fl ood and terrain models. A prototype experimental system (PES) based on the proposed method and a comparison experimental system (CES) based on a virtual terrain are developed to conduct comparative experiments, which combine the system performance and questionnaire method to evaluate the e ffi ciency and usability of the proposed method. The statistical results indicate that the method is useful for assisting participants in understanding the fl ood hazard and providing a more intuitive and realistic visual experience compared with that of the traditional AR fl ood visualization method. The frame rate is stable at 60 frames per second (FPS), which means that the proposed method is more e ffi cient than the traditional AR fl ood visualization method.
基于 3D 打印的个性化定制假体 摘要：个性化定制假体由于高昂的成本严重限制了其临床应用，浙江大学三维打印课题组基于桌面式3D打印技术开发了超低成本的假体制造技术，为定制假体的大规模临床应用提供了可能。 目前，假体已经广泛应用于人体颌面部损伤的修复中，耳、鼻、眼等假体的应用，能够重塑患者的形象，帮助他们走出伤病的阴影。传统个性化定制假体周期长，价格昂贵，严重制约了其在临床上的应用推广。英国一家公司开发了基于 3D 打印的假体制造技术，由于使用了昂贵的工业级打印机，其制造的成本和传统技术不相上下，单件的假耳或鼻子成本仍需 4000 美元，使得该技术缺乏竞争力。 目前桌面级 3D 打印技术发展已经非常成熟，价格已经和个人电脑不相上下，打印成本也极其低廉。但由于其精度低，表面台阶效应严重，使其应用多局限在教学、发烧友等民用领域，如不能找到工业方面的应用，桌面式 3D 打印技术的发展也将会遭遇瓶颈。 浙江大学机械工程学院傅建中教授带领的三维打印课题组独辟蹊径，提出了一种基于桌面级 3D 打印机的低成本制造假体方法： SPPC (Scanning Printing PolishingCasting) ，大幅降低了假体制造成本，同时也拓展了桌面式 3D 打印技术的应用 。 SPPC 充分利用了 桌面级 3D 打印技术的低成本， 通过抛光技术去除掉打印模具的台阶效应，制造出表面粗糙度 Ra 低于 1μm 的光滑模具，浇铸出具有光洁表面的人工假体，成功解决了个性化定制软假体制作周期长，成本高，难度大的问题，使其成本从 4000 美元 / 件降至 30 美元 / 件。同时由于采用了桌面级 3D 打印机，病人或医生可以在自己的家中或实验室制造个性化假体，这无疑大大降低假体制造门槛，从根本上解决了成本过高束缚了假体在临床上的应用问题。该技术除可在定制假体上广泛应用外，所打印的高表面质量模具也可直接应用于化妆特效、面具及组织工程等个性化定制需求强烈的领域。 图1 . SPPC 方法制造个性化假体的典型流程（扫描、打印、抛光、浇注） 图2 直接浇铸与 SPPC 成型制造的假体效果对比， a 为原始模具， b 为处理后模具， c 为未处理模具浇注效果， d 为抛光后模具浇注效果， e 为最终成品 课题组对打印后制品的抛光效果进行大量的研究，研究结果显示，抛光时间在 10-15 分钟内最合适。不同层高的打印件表面质量随抛光时间的变化的趋势是一致的，但是层高小的打印件更容易得到表面质量更加光洁的表面。 图 3 不同层高的打印件的表面质量随抛光时间的变化 目前该成果已在 Nature 旗下的 Scientific Reports 期刊发表，题为“ Fabrication of low cost soft tissueprostheses with the desktop 3D printer ”。
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