腹腔鏡模擬手術(shù)系統(tǒng)中碰撞檢測算法的研究.pdf

1、隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的不斷發(fā)展，碰撞檢測問題越來越受到人們的重視，因?yàn)閷?shí)時而精確的碰撞檢測對于提高虛擬環(huán)境的真實(shí)性及增強(qiáng)其沉浸感具有重要的作用。虛擬手術(shù)仿真是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在醫(yī)學(xué)的一個重要應(yīng)用，它可以為醫(yī)務(wù)人員提供一個訓(xùn)練的平臺，分析手術(shù)方案的可行性。在虛擬手術(shù)中，不但要求通過力反饋裝置與虛擬人體器官進(jìn)行實(shí)時交互，而且要實(shí)時顯示人體器官的變形，而碰撞檢測是計(jì)算人體器官變形的先決條件，也只有根據(jù)碰撞檢測的結(jié)果，才能準(zhǔn)確的計(jì)算人體組織的變形。因此

2、碰撞檢測在手術(shù)仿真的整個過程中起著極其重要的作用。 本論文在廣泛閱讀國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域參考文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，針對虛擬手術(shù)的碰撞檢測做了一些研究，主要工作包括： 1.在研究了k-DOPs等層次包圍盒的基礎(chǔ)上，通過了解具體構(gòu)建k-DOPs包圍盒和k-DOPs包圍盒樹，和包圍盒重疊測試等技術(shù)，比較了k-DOPs更適用于復(fù)雜的虛擬手術(shù)場景中的優(yōu)勢，采用了基于k-DOPs的碰撞檢測。 2.針對幾何基本元素的相交測試，采用了一種改進(jìn)

3、算法，實(shí)驗(yàn)證明改進(jìn)后的算法相交測試速度更快，效果更好。 3.本文在充分研究和利用虛擬環(huán)境中對象運(yùn)動的時空相關(guān)性的基礎(chǔ)上，采用了加速對象碰撞檢測速度的遍歷跟蹤策略，通過跟蹤上一時間采樣點(diǎn)對包圍盒樹的遍歷過程，確定當(dāng)前時間采樣點(diǎn)的遍歷路徑，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明能有效地減少遍歷過程中包圍盒相交測試的次數(shù)，提高了算法效率，同時通過對跟蹤表的維護(hù)，保證了碰撞檢測的iF確性和有效性。 4.模擬了兩個剛性物體間的碰撞。同時證明本文采用的14-