虛擬肝臟手術中的觸覺交互與渲染技術研究.pdf

1、外科手術醫(yī)生的培養(yǎng)需要大量的訓練與實踐，但傳統的訓練方式是使用尸體作為訓練平臺，這種方式價格昂貴，難以獲得而且難以重復使用。由于計算機技術的不斷發(fā)展，虛擬現實在醫(yī)學領域的應用不斷深入，虛擬手術系統正逐步代替原有的訓練方式，成為一種新的、高效的訓練手段。虛擬手術系統不依賴于動物與人類的尸體，它運用計算機技術模擬出真實的手術環(huán)境，不但可以用于醫(yī)生的訓練與培養(yǎng)，還可以用于手術前的計劃制定與意外情況的模擬，提高手術成功率并降低風險，避免醫(yī)療事故

2、的發(fā)生。
　　虛擬手術系統必須能夠給用戶帶來真實的視覺感受與交互體驗，使用戶沉浸于虛擬手術環(huán)境之中，因此視覺與觸覺的真實性對于虛擬手術系統而言至關重要。本文針對虛擬肝臟手術系統中的觸覺交互與渲染技術研究了碰撞檢測、紋理貼圖、紋理混合等方面的內容，提高了虛擬肝臟手術系統的真實性與交互感，并且滿足了虛擬手術系統對于實時性的要求。
　　在虛擬手術中，當虛擬的手術器械碰撞到人體組織時應當產生觸覺感受，而觸覺交互計算的前提是知曉碰撞發(fā)

3、生的時刻與位置，因此碰撞檢測的問題是虛擬手術系統中的一個重要研究方向。本文研究多種現存的碰撞檢測算法，提出了一種基于空間劃分的實時碰撞檢測算法，它通過將重疊空間進行劃分，能夠實時的運算出碰撞結果，滿足虛擬肝臟手術系統的要求。
　　為了提高手術系統的視覺真實性，我們必須對三維模型進行紋理貼圖。但虛擬肝臟手術系統中的三維模型種類眾多，本文針對其中的閉合模型與非閉合模型研究了三種紋理映射算法，能夠保角的將三維模型映射到二維的紋理平面，實