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。许多著名大学的研究机构围绕该数据集开展了图
像自动分割、图像处理建模、 3D重构和VHP人体运动模型等大量研究工作并引发
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