虚拟手术中基于无网格下触觉反馈算法的研究

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虚拟手术仿真系统VirtualSurgerySimulationSystem(VSSS)是一种可以逼真地模拟真实手术各个过程的仿真系统。在虚拟手术中,要使用户获得更真实的感觉,就必须有真实的触觉反馈效果。鉴于此,本文利用无网格方法,避免了弹簧质点以及有限元等这些有网格算法在虚拟手术仿真系统中带来的弊端。无网格算法不用考虑切割过程带来的求解四面体切割的问题,去除或增加点容易,精度高且方便有效,而且系统更加稳定。为了验证研究结果的正确性和有效性,本文基于无网格方法,对肾脏虚拟手术仿真中软组织器官的形变过程进行模拟仿真,仿真结果表明用户可以更好地感知虚拟物体的几何形状和物理属性。
　　本论文的研究主要有两点:首先,本文采用了一种利用形变张量的多个不变量来求取触觉反馈的方法,该方法能够有效地描述人体软组织器官多种复杂的材料特性,因此触觉反馈的效果更加真实可靠:其次,本文为系统增加了微观的触觉反馈,让用户可以感觉到虚拟物体表面的纹理结构,使仿真效果更加真实。
　　本文最后将研究结果用到了肾脏虚拟手术仿真系统中。经验证,搭建的肾脏虚拟手术仿真平台的视觉和触觉效果都很好,初步实现了实时反馈的目标。

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作者
周丽媛;
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作者单位

南昌大学;

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授予单位南昌大学;
学科控制理论与控制工程
授予学位硕士
导师姓名刘小平,徐少平;
年度 2012
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类计算机仿真;
关键词
虚拟手术仿真系统; 触觉反馈算法; 无网格法; 四面体切割; 模拟仿真;

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