人体运动系统虚拟手术软件的开发

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1、上海交通大学硕士论文摘要人体运动系统虚拟手术软件的开发摘要虚拟现实作为一种新兴的技术，己经从面向军事用途扩展到非常多的领域，如航天、设计、生产制造、信息管理、商贸、医疗、娱乐等等。诸多的学者和专家认为，虚拟现实是今后一项极有前景的技术。但是到目前为止，国内对这方面的研究和应用还处于一种起步阶段，远远落后于国外。在这样的背景下，从事这一领域的研究很有意义。作者根据虚拟现实应用软件的现状，以软件工程及人机交互理论为基础，结合计算机图形学技术以及虚拟现实技术，构建了虚拟手术仿真软件系统，并完成相应系统的总体设计与开发。在虚拟手术仿真软

2、件系统的研发过程中，本文对实时物体碰撞检测和软组织变形算法做了重点研究。对于实时物体碰撞检测，本文提出了一种基于AABB包围盒碰撞检测的方法，将AABB包围盒检测作为第一步迅速寻找出相互碰撞的物体，然后进一步使用三角面片的检测方法，精确的找到研究需要的三角面片，大幅度提高了系统的精确性。针对软组织变形算法，本文放弃了有限元的方法，采用了质点-弹簧模型来进行建模，并且进一步提出了简化的优化算法，使系统能够满足实时性要求。而且，I上海交通大学硕士学位论文摘要本文中还对软组织变形过程中模型控制点的选取提出了一定的方法。本文提供的方法优

3、化了虚拟手术中的物体碰撞检测，减少了不必要的计算和增强了系统的精确度；简化了软组织变形的算法，相对于有限元模型速度更快。本文对推动虚拟手术的发展具有积极的意义和作用。关键词：虚拟现实虚拟手术碰撞检测软组织变形I上海交通大学硕士论文ABSTRACTDEVELOPMENTOFHUMANBODY’SVIRTUALREALITYAPPLICATIONSOFTWARESYSTEMABSTRACTAsanewlytechnology,virtualrealityhasexpanditsapplicationscopefrommilitary

4、-orientedapplicationtonumerousfields,suchasaerospace,design,manufacture,entertainmentetc.Virtualrealitywasconsideredasafuturetechnologybymanyexperts.ButVRresearchisatbeginningstageindomesticatpresent,fardropbehindtooverseas.Undersuchbackground,studiesinthisfieldhavet

5、heverysignificance.BasedontheactualityofVRapplicationsystem,softwareengineeringandhuman-computerinteractiontheory,combiningwithcomputergraphictheoryandvirtualrealitytechnology,avirtualsurgerysystemwasconstructed.Thispaperhaddonealotofresearchfocusedontheproblemofcoll

6、isiondetectionanddeformationofsofttissueinsurgerysimulation.AmethodbasedonAABBboundingboxeswasintroducedinthisthesis.ItusedAABBboundingboxescollisiondetectingasthefirststepanddetectingII上海交通大学硕士学位论文ABSTRACTpolygonsasthenextsteptofindthepolygons.Thiswayhadmuchimproved

7、theaccuracyofthesystem.Totheproblemofsofttissuedeformation,aspringmodelwasintroducedandthispapersimplifiesthealgorithmusedinthedeformationofsofttissuewhichismuchfasterthanFEMmethod.Somewaysofchoosingthecontrollingpointduringthedeformationofsofttissuewerealsoprovided.

8、ThispapersimplifiesthealgorithmusedindeformationofsofttissuewhichisfasterthanFEmethods.Thispaperhasmuchpositivemeaningstosurgerysim