腹腔鏡模擬手術系統(tǒng)中碰撞檢測算法的研究.pdf

1、隨著虛擬現(xiàn)實技術的不斷發(fā)展，碰撞檢測問題越來越受到人們的重視，因為實時而精確的碰撞檢測對于提高虛擬環(huán)境的真實性及增強其沉浸感具有重要的作用。虛擬手術仿真是虛擬現(xiàn)實技術在醫(yī)學的一個重要應用，它可以為醫(yī)務人員提供一個訓練的平臺，分析手術方案的可行性。在虛擬手術中，不但要求通過力反饋裝置與虛擬人體器官進行實時交互，而且要實時顯示人體器官的變形，而碰撞檢測是計算人體器官變形的先決條件，也只有根據碰撞檢測的結果，才能準確的計算人體組織的變形。因此

2、碰撞檢測在手術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外相關領域參考文獻的基礎上，針對虛擬手術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上，通過了解具體構建k-DOPs包圍盒和k-DOPs包圍盒樹，和包圍盒重疊測試等技術，比較了k-DOPs更適用于復雜的虛擬手術場景中的優(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

3、算法，實驗證明改進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)境中對象運動的時空相關性的基礎上，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對包圍盒樹的遍歷過程，確定當前時間采樣點的遍歷路徑，實驗結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，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-