虚拟人并不是真人,而是在电脑里合成的三维人体详细结构。要采集这些数据,先要选取一具尸体,将尸体冷冻,用精密切削刀将尸体横向切削成薄片,利用数码相机和扫描仪对已切片的切面进行拍照、分析,之后将数据输入电脑,最后由电脑合成三维的立体人类生理结构。
虚拟人具有重大的社会应用价值,20个世纪90年代欧洲一些国家及日本等纷纷启动该项目。此前,只有美国、韩国掌握了虚拟人技术,建有“虚拟人数据集”。美国于20世纪90年代初先后公布了一男一女两组数据,依托这个数据集为平台,在国际上开发了大量相关应用软件,取得了巨大的社会效益和经济效益。1994年,美国科学家将一具男尸切成1878多片,每片厚度1毫米;1998年,又将一具女尸切成5190多片,每片厚度0.33毫米,并以这个数据集为平台,开发了大量相关的应用软件。
国内首例女性虚拟人原体2001年11月,数字化虚拟中国人数据集构建与海量数据系统是国家“863”高技术发展研究课题,由中国科学院、首都医科大学、华中科技大学和解放军第一军医大学等协作攻关,第一军医大学承担人体建模的数据采集。在中国工程院院士、第一军医大学教授钟世镇的带领下,经过1年多刻苦攻关,有针对性地解决了一系列与人体建模有关的关键性技术。2003年2月20日,国内首例女性虚拟人数据集在广州中国人民解放军第一军医大学正式构建成功。至此,中国继美国、韩国之后成为全球第三个建立有知识产权的中国虚拟人数字平台的国家,为开发各种用途的软件和参与国际合作与竞争创造了条件。
首例女虚拟人断面图“中国虚拟人1号”为女性,是我国首个女虚拟人。据介绍,该虚拟人的数据采集者年龄为19岁,身高1.56米,是广西人,在广东因食物中毒而急性死亡。钟世镇认为虽然她不是一个健康人,但由于是急性死亡,骨骼身体结构保持完好,加上年纪很轻,是一个条件很不错的标本。
该项目研究人员刻苦攻关,研制出专用切削设备,切片精度提高到0.1毫米;采用立式冷冻、立式包埋和立式切削等技术,最大限度地保持和体现人体各个脏器的形状和位置,保持了人体原有的形态,避免因多次装夹而引起的数据丢失;编制了人体断面图像采集工艺,实现自动化控制连续切削和自动化图像采集;对获得的数据进行几何色彩校正,确保数据的真实性。同时,将血管铸型技术应用于虚拟人数据集的建模,解决了国际上尚未解决的血管显示技术难题。这次完成的女性数据集,切片断面仅0.2毫米,共切片8556片。与美、韩所完成的虚拟人数据集相比,中国首例女性虚拟人数据集在标本处理、血管显示、机械改装、冷冻保存、切削调控、数据获取等八大综合技术上,都有了不同程度的补充、完善、改进和提高。
“虚拟人数据集”是运用人体信息和计算机技术,将真实的人体断层数据进行电脑处理,能为不同行业提供后续开发虚拟人体的数据参数。“虚拟人数据集”将广泛应用于医学、国防、航空航天、体育、建筑、汽车、影视及服装等人类活动相关领域。虚拟人分为“虚拟可视人”、“虚拟物理人”和“虚拟生物人”和“虚拟智能人”四个阶段,国内仅完成了“虚拟可视人”完成数据集建立,尚处于虚拟人研究的起步阶段。