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《苏州大学》 2012年
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碰撞检测及形变建模技术在虚拟手术仿真中的应用

潘义峰  
【摘要】:碰撞检测及形变建模技术是虚拟手术仿真系统研发中的两个重点和难点问题,对两项技术的应用与实现机制进行研究对虚拟手术仿真系统的工程实践和相关理论研究都有重要意义。 本文在总结国内外相关研究成果的基础上,对碰撞检测和形变建模技术在工程实践中的应用进行了深入的探索,并将之成功应用在实习公司虚拟手术仿真系统的研发中,取得了良好的效果。论文主要内容与成果概括如下: 1.分析了基于力反馈的虚拟手术仿真系统的应用需求,并对其整体框架进行了构建。具体包括虚拟手术管线的分析,虚拟手术仿真系统整体框架的设计。 2.分析了虚拟手术仿真中的碰撞检测流程。在对比各类碰撞检测技术的基础上,设计并实现了虚拟手术仿真系统的碰撞检测模块,并将图形学中的光线追踪技术应用到碰撞检测中以满足虚拟手术仿真系统中物体拾取、目标扫描等特殊应用场合的需求,较好地解决了简单场景中的快速碰撞检测问题。 3.为了对虚拟手术仿真过程中软体组织的形变进行模拟,本文使用基于物理的形变建模技术设计并实现了虚拟手术仿真系统的形变计算模块。具体包括质子弹簧模型的动力学分析与建模,形变管线的设计与实现,碰撞组织与碰撞响应等。 本文设计的虚拟手术仿真系统框架、碰撞检测模块和形变计算模块已被应用到实习公司的虚拟手术仿真系统中,实际运行和测试结果证明了本文设计的解决方案能够很好地满足虚拟手术仿真系统研发的实际应用需求。
【学位授予单位】:苏州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TP391.9

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