DESIGN AND APPLICATION OF BOUNDING VOLUME HIERARCHY COLLISION DETECTION ALGORITHM BASED ON VIRTUAL SPHERE

MONAN WANG; SHAOYONG CHEN; QIYOU YANG

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DESIGN AND APPLICATION OF BOUNDING VOLUME HIERARCHY COLLISION DETECTION ALGORITHM BASED ON VIRTUAL SPHERE

机译：基于虚拟球体的边界卷层次碰撞检测算法的设计与应用

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The result of collision detection is closely related to the further deformation or cutting action of soft tissue. In order to further improve the efficiency and stability of collision detection, in this paper, a collision detection algorithm of bounding volume hierarchy based on virtual sphere was proposed. The proposed algorithm was validated and the results show that the detection efficiency of the bounding volume hierarchy algorithm based on virtual sphere is higher than that of the serial hybrid bounding volume hierarchy algorithm and the parallel hybrid bounding volume hierarchy algorithm. Different collision detection algorithms were tested and the results show that the collision detection algorithm based on virtual sphere has high detection efficiency and good stability. As the number of triangular patches increased, the advantage was more and more obvious. Finally, the proposed algorithm was applied to two large and medium-sized virtual scenes to implement the collision detection between the vastus lateralis muscle, thigh and surgical instrument. Based on the virtual sphere, the collision detection algorithm of bounding volume hierarchy can implement efficient and stable collision detection in a virtual surgery system. Meanwhile, the algorithm can be combined with other acceleration algorithms (such as the multithread acceleration algorithm) to further improve detection efficiency.

机译：碰撞检测的结果与软组织的进一步变形或切割作用密切相关。为了进一步提高碰撞检测的效率和稳定性，在本文中，提出了一种基于虚拟球体的边界体积层次结构的碰撞检测算法。验证了所提出的算法，结果表明，基于虚拟球体的边界体积层次算法的检测效率高于串行混合边界卷算法和并行混合边界卷算法的检测效率。测试不同的碰撞检测算法，结果表明，基于虚拟球的碰撞检测算法具有高检测效率和良好的稳定性。随着三角形斑块的数量增加，优势越来越明显。最后，将所提出的算法应用于两个大中型虚拟场景，以在瓦斯杜侧肌，大腿和外科仪器之间实现碰撞检测。基于虚拟球，边界体积层次结构的碰撞检测算法可以在虚拟手术系统中实现有效且稳定的碰撞检测。同时，该算法可以与其他加速算法（例如多线程加速算法）组合以进一步提高检测效率。

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来源
《Journal of mechanics in medicine and biology》 |2019年第7期|共21页
作者
MONAN WANG; SHAOYONG CHEN; QIYOU YANG;
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作者单位

1Digital Medicine Institute Harbin University of Science and Technology Harbin 150080 P. R. China;

1Digital Medicine Institute Harbin University of Science and Technology Harbin 150080 P. R. China;

1Digital Medicine Institute Harbin University of Science and Technology Harbin 150080 P. R. China;

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收录信息
原文格式 PDF
正文语种 eng
中图分类生物医学工程;
关键词
Virtual surgery; collision detection; bounding volume hierarchy; acceleration algorithm;

机译：虚拟手术;碰撞检测;边界体积层次;加速算法;

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