包围盒方法在虚拟手术碰撞检测中的应用

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1、包围盒方法在虚拟手术碰撞检测中的应用青岛大学硕士学位论文包围盒方法在虚拟手术碰撞检测中的应用姓名：崔树娟申请学位级别：硕士专业：计算机软件与理论指导教师：潘振宽20040430Y-618394摘要包围盒方法在虚拟手术碰撞检测中的应用摘要随着虚拟现实技术的不断发展，碰撞检测问题越来越受到人们的重视，因为实时而精确的碰撞检测对于提高虚拟环境的真实性及增强其沉浸感具有重要的作用。虚拟手术仿真是虚拟现实技术在医学的一个重要应用，它可以为医务人员提供一个训练的平台，分析手术方案的可行性。在虚拟手术中，不但要求通过力反馈装置与虚拟人体器官进行实时交互，而且要实时显示人体器官的

2、变形，而碰撞检测是计算人体器官变形的先决条件：也只有根据碰撞检测的结果，才能准确的计算人体组织的变形。因此碰撞检测在手术仿真的整个过程中起着极其重要的作用。虚拟现实技术中使用的碰撞检测方法主要有层次包围盒方法和空间分解法，这两种方法的目的都是尽可能地减少参与相交测试的对象对或基本几何元素对的数目，从而大大提高碰撞检测的效率。其中层次包围盒方法使用较广泛，它是用体积稍大且几何特性简单的包围盒来近似地代替复杂的几何对象，并通过构造树状层次结构来逼近对象的几何模型，从而在对包围盒树进行遍历的过程中，通过包围盒间的快速相交测试来及早地排除明显不可能相交的基本几何元素对，只

3、对包围盒重叠的部分进行进一步的相交测试。包围盒的类型有多种，其中有些只适用于刚体对象间的碰撞检测，有些既适合含刚体对象也适合用于包含软体对象的碰撞检测。本论文主要研究碰撞检测技术中的包围盒方法，并以其中的AABB包围盒类型为基础，提出了一种层次包围盒方法与包围盒坐标链方法相结合的混合算法，该算法可以提高碰撞检测的效率，并可应用于包含软体的碰撞检测中；同时根据虚拟手术的具体特点，提出了在手术刀切割人体组织时使用基于AABB的包围盒坐标链方法，并分析了该方法与层次包围盒方法相比具有其优越性。最后模拟实现了两个刚体对象间的碰撞检测过程。关键词：虚拟现实，碰撞检测，虚拟手

4、术仿真，层次包围盒，包围盒树包围盒坐标链垒旦苎!垦垒竺!VOIumeicatiorlofTheaIgorithmboundingappIVRrlofmedicaIiSi013detectiorlGOlIABSTRAOTofinWiththethevirtualaremoreanddevelopmenttechnologyreality，peopleofofthereal―timeandmorethecollisionexactthinkingproblemdetection，becausecollisiondetectionistoandenhanceimmers

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