| 摘要 | 第5-6页 |
| abstract | 第6-7页 |
| 第1章 绪论 | 第11-21页 |
| 1.1 研究背景及意义 | 第11-14页 |
| 1.2 国内外研究现状 | 第14-19页 |
| 1.2.1 虚拟手术系统的研究现状 | 第14-16页 |
| 1.2.2 软体物理建模技术的研究现状 | 第16-17页 |
| 1.2.3 碰撞检测技术的研究现状 | 第17-19页 |
| 1.3 本文的研究内容及结构安排 | 第19-21页 |
| 第2章 虚拟手术并行加速基础 | 第21-29页 |
| 2.1 GPU通用计算 | 第21-22页 |
| 2.2 CUDA软硬件架构 | 第22-26页 |
| 2.2.1 CUDA硬件架构 | 第22-23页 |
| 2.2.2 CUDA线程层次结构 | 第23-24页 |
| 2.2.3 CUDA存储层次结构 | 第24-26页 |
| 2.2.4 CUDA执行模型 | 第26页 |
| 2.3 CUDA编程模型 | 第26-28页 |
| 2.4 本章小结 | 第28-29页 |
| 第3章 虚拟手术仿真中软体的物理建模方法 | 第29-48页 |
| 3.1 质点-弹簧模型 | 第29-31页 |
| 3.2 有限元模型 | 第31-38页 |
| 3.2.1 算法基本原理 | 第31-33页 |
| 3.2.2 有限元计算模型 | 第33-38页 |
| 3.3 有限元法实时性瓶颈分析 | 第38-41页 |
| 3.3.1 总刚度矩阵的稀疏性 | 第38-39页 |
| 3.3.2 稀疏矩阵存储格式 | 第39-40页 |
| 3.3.3 基于GPU的稀疏矩阵向量乘法的瓶颈分析 | 第40-41页 |
| 3.4 基于GPU的有限元法计算优化 | 第41-44页 |
| 3.4.1 按行分块的稀疏矩阵存储策略 | 第41-43页 |
| 3.4.2 基于GPU的改进CSR格式的稀疏矩阵向量乘法 | 第43-44页 |
| 3.5 物理建模方法对比实验 | 第44-46页 |
| 3.6 本章小结 | 第46-48页 |
| 第4章 碰撞检测算法及其并行化 | 第48-67页 |
| 4.1 碰撞检测算法概述 | 第48-49页 |
| 4.1.1 碰撞检测过程 | 第48页 |
| 4.1.2 碰撞检测的常用方法 | 第48-49页 |
| 4.2 层次包围盒 | 第49-51页 |
| 4.2.1 包围盒的基本类型与原理 | 第50页 |
| 4.2.2 包围盒的选择 | 第50-51页 |
| 4.3 AABB层次包围盒法 | 第51-59页 |
| 4.3.1 AABB层次包围盒的构造 | 第51-57页 |
| 4.3.2 AABB层次包围盒的遍历 | 第57-58页 |
| 4.3.3 AABB包围盒及基本图元间的相交测试 | 第58-59页 |
| 4.4 层次包围盒树的并行化 | 第59-63页 |
| 4.4.1 层次包围盒平衡二叉树的并行化分析 | 第59页 |
| 4.4.2 层次包围盒平衡二叉树创建的并行化 | 第59-61页 |
| 4.4.3 层次包围盒平衡二叉树遍历的并行化 | 第61-63页 |
| 4.5 碰撞检测实验 | 第63-64页 |
| 4.6 本章小结 | 第64-67页 |
| 第5章 虚拟手术系统仿真实验 | 第67-79页 |
| 5.1 仿真实验软硬件环境 | 第67页 |
| 5.2 建模软件生成几何模型 | 第67-70页 |
| 5.2.1 建模软件Amira | 第68页 |
| 5.2.2 利用Amira软件建立几何模型 | 第68-70页 |
| 5.3 虚拟手术系统场景构建 | 第70-73页 |
| 5.3.1 OpenGL概述 | 第70-71页 |
| 5.3.2 OpenGL工作原理 | 第71-72页 |
| 5.3.3 系统实验场景 | 第72-73页 |
| 5.4 软组织形变与碰撞检测实验展示 | 第73-77页 |
| 5.4.1 软组织形变效果 | 第73-74页 |
| 5.4.2 碰撞检测效果图 | 第74-77页 |
| 5.4.3 结果分析 | 第77页 |
| 5.5 本章小结 | 第77-79页 |
| 结论 | 第79-81页 |
| 参考文献 | 第81-85页 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果 | 第85-87页 |
| 致谢 | 第87页 |