包圍盒方法在虛擬手術(shù)碰撞檢測中的應(yīng)用.pdf

1、隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的不斷發(fā)展,碰撞檢測問題越來越受到人們的重視,因?yàn)閷?shí)時而精確的碰撞檢測對于提高虛擬環(huán)境的真實(shí)性及增強(qiáng)其沉浸感具有重要的作用.虛擬手術(shù)仿真是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在醫(yī)學(xué)的一個重要應(yīng)用,它可以為醫(yī)務(wù)人員提供一個訓(xùn)練的平臺,分析手術(shù)方案的可行性.在虛擬手術(shù)中,不但要求通過力反饋裝置與虛擬人體器官進(jìn)行實(shí)時交互,而且要實(shí)時顯示人體器官的變形,而碰撞檢測是計算人體器官變形的先決條件;也只有根據(jù)碰撞檢測的結(jié)果,才能準(zhǔn)確的計算人體組織的變形.因此

2、碰撞檢測在手術(shù)仿真的整個過程中起著極其重要的作用.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中使用的碰撞檢測方法主要有層次包圍盒方法和空間分解法,這兩種方法的目的都是盡可能地減少參與相交測試的對象對或基本幾何元素對的數(shù)目,從而大大提高碰撞檢測的效率.其中層次包圍盒方法使用較廣泛,它是用體積稍大且?guī)缀翁匦院唵蔚陌鼑衼斫频卮鎻?fù)雜的幾何對象,并通過構(gòu)造樹狀層次結(jié)構(gòu)來逼近對象的幾何模型,從而在對包圍盒樹進(jìn)行遍歷的過程中,通過包圍盒間的快速相交測試來及早地排除明顯不可能

3、相交的基本幾何元素對,只對包圍盒重疊的部分進(jìn)行進(jìn)一步的相交測試.包圍盒的類型有多種,其中有些只適用于剛體對象間的碰撞檢測,有些既適合含剛體對象也適合用于包含軟體對象的碰撞檢測.該論文主要研究碰撞檢測技術(shù)中的包圍盒方法,并以其中的AABB包圍盒類型為基礎(chǔ),提出了一種層次包圍盒方法與包圍盒坐標(biāo)鏈方法相結(jié)合的混合算法,該算法可以提高碰撞檢測的效率,并可應(yīng)用于包含軟體的碰撞檢測中;同時根據(jù)虛擬手術(shù)的具體特點(diǎn),提出了在手術(shù)刀切割人體組織時使用基于