Motion Viewer

Data Visualization for NDI and HoloLens based on Qt

应用概述

MotionViewer是一个针对NDI Spectra双目定位系统、Kinect深度相机及HoloLens混合现实眼镜的数据可视化程序，用于基于混合现实的医疗手术辅助系统。

依赖库

1. Qt 用于GUI设计
2. OpenGL 用于场景3D显示
3. Assimp 用于加载3D模型
4. OpenCV 用于Kinect视觉图像 （暂未使用）
5. Eigen 矩阵运算库（暂未使用）
6. Boost C++准标准库（暂未使用）

硬件

1. NDI Spectra

1. HoloLens 1

3. Kinect v2

功能

1. 采集NDI的Marker点数据并做相应处理；

2. 将坐标数据发送给HoloLens；

3. 配准设置与结果可视化；

4. 可视化HoloLens视频流与扫描设备（Kinect）视频流*；

注：*为扩展功能，暂时不实现，预留接口

具体设计

功能1：采集NDI的Marker点数据并做相应处理

功能需求：

1. 串口或网口(预留)通信，同步收发指令（一问一答）；
2. 解码，根据NDI通信规则解码出各个marker的坐标(x,y,z)（Marker点大概在20个以内）；
3. 显示所有Marker点坐标
4. 通过下拉菜单选择需要计算方法，并点击按钮计算，将结果显示。显示标定件位姿（3-4个标定件）
5. 显示各标定件位置关系图(预留)

设计思路：

1. 自定义NdiComm类，负责实现NDI的通信功能，隐藏通信实现细节
   1. 利用QTcpSocket与QTcpServer类实现TCP通信
   2. 利用QSerialPort类实现串口通信
2. 自定义NdiViewer类，用来存储NDI数据并进行相应处理
   1. 利用QVector3D类存储每个Marker点坐标
   2. 利用**QList<QVector3D>**管理所有Marker点坐标
   3. 定义获取当前标定件位置，获取投影后位置，更新矫正矩阵三个函数

功能2：将坐标数据发送给HoloLens

功能需求：

1. 利用TCP或UDP将NDI得到的坐标信息发送给HoloLens；
2. 可以作为服务器或者客户端；
3. 对于服务器，可以设置服务器IP，服务器端口号等相关信息；
4. 对于客户端，可以设置目标IP，目标端口号等相关信息；
5. 可以发送追踪机械的位姿信息；

设计思路：

1. 自定义HoloComm类，负责实现NDI的通信功能，隐藏通信实现细节
   1. 利用QTcpSocket与QTcpServer类实现TCP通信
   2. 利用QUdpSocket类实现UDP通信

功能3：可视化HoloLens视频流与扫描设备（Kinect）视频流

功能需求：

1. 可视化HoloLens视频流
2. 可视化扫描设备（Kinect）视频流

功能4：配准设置与结果可视化

功能需求：

1. 显示术前模型与术中采集模型
2. 显示术前模型与术中采集模型的配准结果，并显示获得的旋转矩阵

文件结构

• MainWindow类 （mainwindow.h, mainwindow.cpp, mainwindow.ui）主界面框架
• NdiComm类
• NdiViewer类
• HoloComm类
• HoloViewer类
• RegiViewer类
• GLViewer类
• AboutDlg类（aboutdlg.h, aboutdlg.cpp, aboutdlg.ui）About对话框显示
• Backdrop类
• NdiTool类
• Model类
• Mesh类