虛擬肝臟手術(shù)中的觸覺交互與渲染技術(shù)研究.pdf

1、外科手術(shù)醫(yī)生的培養(yǎng)需要大量的訓練與實踐，但傳統(tǒng)的訓練方式是使用尸體作為訓練平臺，這種方式價格昂貴，難以獲得而且難以重復使用。由于計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，虛擬現(xiàn)實在醫(yī)學領域的應用不斷深入，虛擬手術(shù)系統(tǒng)正逐步代替原有的訓練方式，成為一種新的、高效的訓練手段。虛擬手術(shù)系統(tǒng)不依賴于動物與人類的尸體，它運用計算機技術(shù)模擬出真實的手術(shù)環(huán)境，不但可以用于醫(yī)生的訓練與培養(yǎng)，還可以用于手術(shù)前的計劃制定與意外情況的模擬，提高手術(shù)成功率并降低風險，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真實的視覺感受與交互體驗，使用戶沉浸于虛擬手術(shù)環(huán)境之中，因此視覺與觸覺的真實性對于虛擬手術(shù)系統(tǒng)而言至關重要。本文針對虛擬肝臟手術(shù)系統(tǒng)中的觸覺交互與渲染技術(shù)研究了碰撞檢測、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)的真實性與交互感，并且滿足了虛擬手術(shù)系統(tǒng)對于實時性的要求。
　　在虛擬手術(shù)中，當虛擬的手術(shù)器械碰撞到人體組織時應當產(chǎn)生觸覺感受，而觸覺交互計算的前提是知曉碰撞發(fā)

3、生的時刻與位置，因此碰撞檢測的問題是虛擬手術(shù)系統(tǒng)中的一個重要研究方向。本文研究多種現(xiàn)存的碰撞檢測算法，提出了一種基于空間劃分的實時碰撞檢測算法，它通過將重疊空間進行劃分，能夠?qū)崟r的運算出碰撞結(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)的視覺真實性，我們必須對三維模型進行紋理貼圖。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