《虛擬手術中的觸覺形變計算與渲染關鍵技術研究》是依託中國人民解放軍國防科技大學，由熊岳山擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：虛擬手術中的觸覺形變計算與渲染關鍵技術研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：熊岳山
- 依託單位：中國人民解放軍國防科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
虛擬手術觸覺形變計算與渲染技術是實現虛擬手術仿真的關鍵，具有廣泛的套用價值。仿真醫生操作手術器械時對軟組織處理的力感是虛擬手術系統真實感的基礎，它涉及觸覺力感知的互動模型編輯、觸覺形變計算、高效碰撞檢測與力反饋、觸覺感知的實時特效渲染等關鍵技術。本項目根據PhanToM力反饋設備提供的開發工具，結合虛擬手術系統開發中的實際套用需求，在已有成果和多年開發虛擬手術系統經驗積累的基礎上重點創新研究力反饋作用下的軟組織觸覺計算與視覺渲染算法，在實時軟組織觸覺形變計算、高效碰撞檢測與力反饋、觸覺感知的特效場景實時渲染等方面進行深入研究，形成有自主智慧財產權的高效、穩健的算法和軟體模組，以滿足複雜虛擬手術仿真對實時力反饋互動觸覺計算與視覺渲染的性能需求，形成理論研究成果，並將理論成果在虛擬肝臟腫瘤切割手術系統、虛擬膝關節鏡手術系統開發中進行驗證和改進，為進一步開發其他虛擬手術系統提供理論基礎和技術保障。
結題摘要
本課題針對虛擬手術系統開發技術中觸覺感知和視覺渲染等關鍵技術開展研究。在跟蹤法國INRIA的EPIDAURE項目、Stanford大學Morris教授的項目、德國的VSone虛擬手術設備、瑞典的Surgical-Science的腹腔鏡手術系統等相關工作的基礎上，以虛擬肝臟手術為例開展研究，針對虛擬肝臟手術中肝門靜脈的結紮進行仿真，提出了一種改進的碰撞檢測算法。在支撐切割、形變需求的格線分割技術方面，提出一種基於多核學習的快速格線分割算法。虛擬場景幾何建模技術方面，提出了一種基於縮小最短路徑搜尋區域的三角格線表面近似測地線算法。在虛擬場景中物體分類方面，提出了一種基於卷積-自動編碼機的三維特徵自動學習方法。在虛擬手術場景渲染方面，提出了一種結合紋理映射技術的美蘭注射模擬算法。先後在國內外學術刊物上發表學術研究論文24篇，5次參加SIGGRAPH、SIGGRAPH Asia等國際學術交流，先後有4名碩士生獲得碩士學位、3名博士生在此期間獲得博士學位。
