虛擬肝臟手術(shù)中的觸覺(jué)交互與渲染技術(shù)研究.pdf

1、外科手術(shù)醫(yī)生的培養(yǎng)需要大量的訓(xùn)練與實(shí)踐，但傳統(tǒng)的訓(xùn)練方式是使用尸體作為訓(xùn)練平臺(tái)，這種方式價(jià)格昂貴，難以獲得而且難以重復(fù)使用。由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用不斷深入，虛擬手術(shù)系統(tǒng)正逐步代替原有的訓(xùn)練方式，成為一種新的、高效的訓(xùn)練手段。虛擬手術(shù)系統(tǒng)不依賴于動(dòng)物與人類的尸體，它運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)模擬出真實(shí)的手術(shù)環(huán)境，不但可以用于醫(yī)生的訓(xùn)練與培養(yǎng)，還可以用于手術(shù)前的計(jì)劃制定與意外情況的模擬，提高手術(shù)成功率并降低風(fēng)險(xiǎn)，避免醫(yī)療事故

2、的發(fā)生。
　　虛擬手術(shù)系統(tǒng)必須能夠給用戶帶來(lái)真實(shí)的視覺(jué)感受與交互體驗(yàn)，使用戶沉浸于虛擬手術(shù)環(huán)境之中，因此視覺(jué)與觸覺(jué)的真實(shí)性對(duì)于虛擬手術(shù)系統(tǒng)而言至關(guān)重要。本文針對(duì)虛擬肝臟手術(shù)系統(tǒng)中的觸覺(jué)交互與渲染技術(shù)研究了碰撞檢測(cè)、紋理貼圖、紋理混合等方面的內(nèi)容，提高了虛擬肝臟手術(shù)系統(tǒng)的真實(shí)性與交互感，并且滿足了虛擬手術(shù)系統(tǒng)對(duì)于實(shí)時(shí)性的要求。
　　在虛擬手術(shù)中，當(dāng)虛擬的手術(shù)器械碰撞到人體組織時(shí)應(yīng)當(dāng)產(chǎn)生觸覺(jué)感受，而觸覺(jué)交互計(jì)算的前提是知曉碰撞發(fā)

3、生的時(shí)刻與位置，因此碰撞檢測(cè)的問(wèn)題是虛擬手術(shù)系統(tǒng)中的一個(gè)重要研究方向。本文研究多種現(xiàn)存的碰撞檢測(cè)算法，提出了一種基于空間劃分的實(shí)時(shí)碰撞檢測(cè)算法，它通過(guò)將重疊空間進(jìn)行劃分，能夠?qū)崟r(shí)的運(yùn)算出碰撞結(jié)果，滿足虛擬肝臟手術(shù)系統(tǒng)的要求。
　　為了提高手術(shù)系統(tǒng)的視覺(jué)真實(shí)性，我們必須對(duì)三維模型進(jìn)行紋理貼圖。但虛擬肝臟手術(shù)系統(tǒng)中的三維模型種類眾多，本文針對(duì)其中的閉合模型與非閉合模型研究了三種紋理映射算法，能夠保角的將三維模型映射到二維的紋理平面，實(shí)