虚拟手术训练系统中手术场景的模拟及系统集成
| 摘要 | 第5-7页 |
| ABSTRACT | 第7-8页 |
| 1 绪论 | 第12-16页 |
| 1.1 课题研究背景及意义 | 第12-13页 |
| 1.2 主要工作及贡献 | 第13-15页 |
| 1.2.1 血流模拟渲染 | 第13页 |
| 1.2.2 烟雾模拟渲染 | 第13-14页 |
| 1.2.3 人体器官的分割及显示 | 第14页 |
| 1.2.4 手术器械的显示及控制 | 第14页 |
| 1.2.5 血流渲染模块集成入虚拟手术训练系统 | 第14页 |
| 1.2.6 烟雾渲染模块集成入虚拟手术训练系统 | 第14-15页 |
| 1.3 章节安排 | 第15-16页 |
| 2 相关工作 | 第16-29页 |
| 2.1 引言 | 第16页 |
| 2.2 相关技术背景 | 第16-19页 |
| 2.2.1 可视化技术 | 第16-17页 |
| 2.2.2 形变物体的实时冲突检测技术 | 第17-18页 |
| 2.2.3 声音渲染技术 | 第18页 |
| 2.2.4 模拟外科手术中切割缝合操作的技术 | 第18-19页 |
| 2.3 虚拟手术训练系统介绍 | 第19-22页 |
| 2.3.1 系统的体系结构设计 | 第19-20页 |
| 2.3.2 系统的软件结构分析与设计 | 第20-21页 |
| 2.3.3 系统的功能介绍 | 第21-22页 |
| 2.4 计算流体力学理论简介 | 第22-23页 |
| 2.5 Navier-Stokes 方程 | 第23页 |
| 2.6 Navier-Stokes 方程组推导 | 第23-25页 |
| 2.6.1 动量方程 | 第23-24页 |
| 2.6.2 传导项 | 第24页 |
| 2.6.3 压力项 | 第24-25页 |
| 2.6.4 粘滞力 | 第25页 |
| 2.6.5 外力项 | 第25页 |
| 2.6.6 不可压缩方程 | 第25页 |
| 2.7 数值方法简介 | 第25-27页 |
| 2.8 拉格朗日视点与欧拉视点 | 第27-28页 |
| 2.8.1 拉格朗日视点 | 第27页 |
| 2.8.2 欧拉视点 | 第27-28页 |
| 2.9 本章小结 | 第28-29页 |
| 3 血流模拟的算法及其他场景元素的模拟方法 | 第29-46页 |
| 3.1 引言 | 第29页 |
| 3.2 流体模拟现状介绍 | 第29-30页 |
| 3.2.1 非物理模拟方法 | 第29页 |
| 3.2.2 基于物理的模拟方法 | 第29-30页 |
| 3.2.3 血流模拟方法 | 第30页 |
| 3.3 SPH 算法 | 第30-35页 |
| 3.3.1 粒子系统介绍 | 第30-31页 |
| 3.3.2 SPH 的血流模拟算法 | 第31-35页 |
| 3.4 稳定的半拉格朗日算法 | 第35-40页 |
| 3.4.1 简化Navier-Stokes 方程 | 第35页 |
| 3.4.2 空间网格化 | 第35-36页 |
| 3.4.3 具体算法流程 | 第36-40页 |
| 3.4.4 边界条件的确定 | 第40页 |
| 3.5 烟雾的模拟 | 第40页 |
| 3.6 器官的分割及显示 | 第40-42页 |
| 3.6.1 分割器官的方法 | 第41页 |
| 3.6.2 器官的显示 | 第41-42页 |
| 3.7 手术器械的模拟及控制 | 第42-45页 |
| 3.7.1 力反馈设备介绍 | 第42-44页 |
| 3.7.2 工具模型 | 第44页 |
| 3.7.3 器械的显示 | 第44-45页 |
| 3.8 本章小结 | 第45-46页 |
| 4 实验部分 | 第46-61页 |
| 4.1 引言 | 第46页 |
| 4.2 开发系统环境介绍 | 第46页 |
| 4.3 血流模块实验 | 第46-50页 |
| 4.3.1 SPH 算法模拟血流实验 | 第46-48页 |
| 4.3.2 半拉格朗日算法血流实验 | 第48-49页 |
| 4.3.3 将两种方法进行比较 | 第49-50页 |
| 4.4 其他场景元素的模拟 | 第50-54页 |
| 4.4.1 烟雾渲染模块的模拟实验 | 第50-52页 |
| 4.4.2 器官的分割及显示 | 第52-53页 |
| 4.4.3 手术器械模拟及力反馈设备控制实验 | 第53-54页 |
| 4.5 场景渲染模块集成入系统 | 第54-60页 |
| 4.5.1 可视化工具包 | 第54-55页 |
| 4.5.2 集成的难点 | 第55页 |
| 4.5.3 解决方法设计 | 第55-57页 |
| 4.5.4 系统中模拟不同的渲染场景实验 | 第57-59页 |
| 4.5.5 实验结果评估 | 第59-60页 |
| 4.6 本章小结 | 第60-61页 |
| 5 结论 | 第61-63页 |
| 5.1 本文工作总结 | 第61-62页 |
| 5.2 未来的工作 | 第62-63页 |
| 参考文献 | 第63-67页 |
| 致谢 | 第67-68页 |
| 攻读学位期间发表的学术论文目录 | 第68-70页 |
