虚拟手术中力觉临场感增强技术研究

《虚拟手术中力觉临场感增强技术研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、西南科技大学工程硕士专业学位论文虚拟手术中力觉临场感增强技术研究作者姓名*黄凤娟*所在学院*信息工程学院*专业/领域控制工程学校导师*吴斌教授*校外导师*赵海龙副研究员*论文完成日期2016年5月30日*ClassifiedIndex:TP391.9U.D.C:621.3SouthwestUniversityofScienceandTechnologyMasterDegreeThesisResearchonenhancementofforcetelepresenceinvirtualsurgeryGr

2、ade:2013Candidate:HuangFengjuanAcademicDegreeAppliedfor:MasterSpeciality:ControlEngineeringSupervisor:Prof.WubinMay30,2016独创性声明本人声明所呈交的论文是帮个人在导师指导下进行的研巧工作及取得的研巧成果。尽我所知，騰了文中特别加Ｗ标注和致谢的地方外，论文中不包當其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得西南科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料一同工

3、作的同志对。与我本研究所做的任何贡献巧已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：毒疏１词曰期：心？关于论文使用和授权的说明本人完全了解西南料技大学有关保留、使用学位论文的规定，目Ｐ：学校有权保留学位论文的复印件，允许诘论文被查阅和借阅；学校可Ｗ公布该论文的全部或部分内容，可臥采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。保密的学位论文在解密后应遵守此规定（）＇。Ｉｋ签名：同导师曰期：於Ｓ毒Ｓ西南科技大学硕士研究生学位论文III摘要虚拟手术作为虚拟现实技术在现

4、实医学领域的应用，以其突出的无损伤性和可重复性等优点而备受瞩目，其力触觉模型及再现技术研究更是当前国内外研究的前沿和热点。由于人体组织柔性体受力与形变的复杂关系，如何建立稳定的物理模型，准确快速的描述柔性体形变及力反馈从而提高系统力觉临场感，仍是现阶段研究的难点。针对柔性体力触觉模型中物体形变和力的描述与计算效率难以平衡的问题，提出一种基于球面调和函数表达（SphericalHarmonic，SPHARM）的柔性体力触觉建模方法。首先，建立基于SPHARM表达的力触觉模型，利用主成分分析方法实现柔性体

5、在不同作用力下的形变比较，由简化后的波动方程获取对应力反馈，量化柔性体的受力-形变计算，实现了柔性体受力-形变的准确描述。然后，基于径向基函数神经网络（RadialBasisFunctionneuralnetwork，RBF-NN）实现柔性体在给定力作用下的形变-力反馈估计预测，使柔性体形变的视觉刷新频率与柔性体力触觉的刷新频率描述接近同步，解决了柔性体形变准确描述与力反馈实时计算难以平衡的复杂关系。最后，利用虚拟现实渲染软件结合力反馈设备搭建交互实验平台，验证本文提出的力触觉控制算法。实验结果表明基

6、于SPHARM的柔性体力触觉建模方法能够在满足力触觉交互的稳定性、准确性的同时提高交互实时性，实现增强力觉临场感的目的。关键词：虚拟现实球面调和函数力触觉反馈径向基函数神经网络西南科技大学硕士研究生学位论文IVAbstractSurgerysimulationisanimportantapplicationofvirtualrealityinthefieldofmodernmedical,thestudyofhapticmodelandhapticrenderingtechniquearecurren

7、tlyhotandfrontierbothinChinaandinternationalworld.Toimprovethestability,continuity,andaccuracyofflexibledeformationandcomputationalefficiencyinhapticrendering,proposedanovelapproachbasedonsphericalharmonicrepresentationstosimulatingthevirtualdeformation

8、ofsoftobjects.Firstly,representedmodelofsoftobjectbysphericalharmonic,andmappeddifferentsphericalharmonicmodelsintocommonreferencesysteminorderforcorrespondingcoefficientsinthedifferentmodelstobecomparablewithmethodofprincipalcom