| 摘要 | 第3-5页 |
| ABSTRACT | 第5-7页 |
| 第1章 绪论 | 第12-40页 |
| 1.1 课题的学科背景 | 第12-14页 |
| 1.2 虚拟手术系统的研究现状 | 第14-27页 |
| 1.2.1 国外研究现状 | 第14-22页 |
| 1.2.2 国内研究进展 | 第22-27页 |
| 1.3 虚拟手术系统整体结构 | 第27-28页 |
| 1.4 软组织形变技术研究现状 | 第28-37页 |
| 1.4.1 基于表面数据的模型 | 第29-32页 |
| 1.4.2 体数据模型 | 第32-37页 |
| 1.4.3 总结 | 第37页 |
| 1.5 论文的主要内容 | 第37-40页 |
| 第2章 一种基于Splat图元的几何形变模型 | 第40-59页 |
| 2.1 基于点图元的形状匹配经典算法 | 第41-44页 |
| 2.2 基于Splat的形状匹配改进算法 | 第44-51页 |
| 2.2.1 Splat的产生 | 第44-48页 |
| 2.2.2 Splat的数据存储结构 | 第48-49页 |
| 2.2.3 塑形 | 第49页 |
| 2.2.4 破裂 | 第49-50页 |
| 2.2.5 基于Splat图元的形变算法 | 第50-51页 |
| 2.3 实验结果与分析 | 第51-58页 |
| 2.3.1 算法有效性验证 | 第51-53页 |
| 2.3.2 算法性能分析 | 第53-57页 |
| 2.3.3 算法的应用 | 第57-58页 |
| 2.4 本章小结 | 第58-59页 |
| 第3章 基于无网格RPIM物理形变仿真 | 第59-96页 |
| 3.1 基本概念 | 第59-64页 |
| 3.1.1 应力分量 | 第59-61页 |
| 3.1.2 应变位移方程（几何方程） | 第61-62页 |
| 3.1.3 本够方程（物理方程） | 第62-63页 |
| 3.1.4 平衡微分方程 | 第63-64页 |
| 3.1.5 边界条件和初始条件 | 第64页 |
| 3.2 径向基点插值法(RPIM)的基础知识 | 第64-70页 |
| 3.2.1 径向基点插值形函数 | 第65-67页 |
| 3.2.2 构建支持域 | 第67-69页 |
| 3.2.3 RPIM形函数的性质 | 第69-70页 |
| 3.3 RPIM方法求解过程 | 第70-75页 |
| 3.3.1 建立背景网格 | 第70页 |
| 3.3.2 弹性力学基本方程 | 第70-71页 |
| 3.3.3 变分及离散形式 | 第71-74页 |
| 3.3.4 施加本质边界条件 | 第74-75页 |
| 3.4 软组织的基本力学特性 | 第75-82页 |
| 3.4.1 粘弹性理论 | 第77-80页 |
| 3.4.2 线性粘弹性本构关系 | 第80-82页 |
| 3.5 基于径向基点插值法（RPIM）的软组织形变模型 | 第82-95页 |
| 3.5.1 加入粘弹性的RPIM | 第82-83页 |
| 3.5.3 模型细节 | 第83-88页 |
| 3.5.4 算法的执行和结果 | 第88-92页 |
| 3.5.5 基于RPIM方法的软组织形变模型的优点 | 第92-95页 |
| 3.6 本章小结 | 第95-96页 |
| 第4章 基于几何和物理的混合形变模型 | 第96-111页 |
| 4.1 基于点图元的无网格形变模型 | 第96-98页 |
| 4.2 基于点图元的多分辨率软组织形变模型 | 第98-106页 |
| 4.2.1 多分辨率的近似算法 | 第99-103页 |
| 4.2.2 数据存储 | 第103-105页 |
| 4.2.3 高分辨率模型的计算流程 | 第105-106页 |
| 4.3 试验结果及其分析 | 第106-109页 |
| 4.3.1 高分辨率模型与普通模型的视觉效果对比 | 第107-109页 |
| 4.3.2 高分辨率模型与普通模型的计算效率对比 | 第109页 |
| 4.3.3 实时仿真 | 第109页 |
| 4.4 本章小结 | 第109-111页 |
| 第5章 软组织撕裂模型 | 第111-129页 |
| 5.1 破裂技术研究现状 | 第111-120页 |
| 5.1.1 基于物理的建模方法 | 第113-118页 |
| 5.1.2 基于几何的建模方法 | 第118-120页 |
| 5.2 软组织撕裂 | 第120-128页 |
| 5.2.1 断裂面的形成 | 第121-122页 |
| 5.2.2 断裂面的渲染 | 第122-123页 |
| 5.2.3 柏林噪声干扰 | 第123-126页 |
| 5.2.4 数据更新 | 第126-128页 |
| 5.2.5 算法集成 | 第128页 |
| 5.3 本章小结 | 第128-129页 |
| 第6章 基于自适应柯西变异粒子群的碰撞检测算法 | 第129-143页 |
| 6.1 随机碰撞检测算法 | 第130-131页 |
| 6.2 层次包围盒树方法 | 第131-133页 |
| 6.3 自适应柯西变异粒子群求解碰撞检测问题 | 第133-137页 |
| 6.3.1 粒子群算法 | 第133-134页 |
| 6.3.2 基本模型 | 第134-135页 |
| 6.3.3 自适应柯西变异粒子群算法 | 第135-136页 |
| 6.3.4 碰撞检测问题的求解流程 | 第136-137页 |
| 6.4 仿真结果与分析 | 第137-141页 |
| 6.5 本章总结 | 第141-143页 |
| 第7章 脑外科虚拟手术仿真系统简介 | 第143-154页 |
| 7.1 系统开发背景 | 第143-146页 |
| 7.1.1 显微神经外科学 | 第143-144页 |
| 7.1.2 显微神经外科相关知识和技术 | 第144-146页 |
| 7.2 系统开发平台 | 第146-148页 |
| 7.2.1 系统设备平台 | 第146-148页 |
| 7.3 虚拟手术系统模块 | 第148-153页 |
| 7.3.1 软组织形变模型 | 第148-149页 |
| 7.3.2 软组织切割模型 | 第149-151页 |
| 7.3.3 渲染技术 | 第151-152页 |
| 7.3.4 虚实融合技术 | 第152-153页 |
| 7.4 本章小结 | 第153-154页 |
| 第8章 总结与展望 | 第154-157页 |
| 致谢 | 第157-158页 |
| 参考文献 | 第158-170页 |
| 学位期间的研究成果 | 第170页 |