基于OpenGL的虚拟微创手术方法设计的研究

天津大学硕士学位论文基于OpenGL的虚拟微创手术方法设计的研究姓名：吴茜申请学位级别：硕士专业：机械制造及其自动化指导教师：洪鹰20070601基于OpenGL的虚拟微创手术方法设计的研究作者：吴茜学位授予单位：天津大学相似文献(3条)1.学位论文李莉敏虚拟微创手术训练系统的设计与研究2007随着科学的不断发展，微创手术技术在医学领域的应用越来越广泛，因此对于虚拟微创手术训练机(MIST-VR)的需求愈加迫切，而虚拟现实技术的出现使对它的研制与开发已经成为一种必然。本课题着重对虚拟微创手术训练机进行设计与研究。主要内容包括该系统的机构设计、数据采集接口设计，以及基于OpenGL图形数据库对虚拟现实系统模型游走的数字驱动的研究。具体研究内容如下：首先，通过分析微创手术的特点，设计了虚拟微创手术训练系统的操作机构，包括结构方案的分析与确定，传感器的选型，并运用AutoCAD和SolidWorks分别对操作结构进行结构设计和三维建模。为虚拟现实系统搭建了硬件平台。其次，为实现向虚拟微创手术训练系统提供有效的数据，专门设计了一套数据采集系统。它包括数据采集的硬件设计和数据采集的接口设计。通过该系统实时采集手术器械的空间位置数据，从而确定了模型在虚拟空间中的游走轨迹和位置。采用VisualC++语言，并利用PCI-1711L提供的DLL(动态链接库)进行编程，开发出适合于微创手术训练系统控制部分的数据接口。最后，在基于PC-VR的微创手术系统软件平台上，采用C++语言和OpenGL三维图形数据库，编写接口程序，从数据采集的接口直接调用数据来实现虚拟手术的操作过程。该研究顺应了现代计算机科技与医学紧密相结合的发展趋势，其成果的应用将有助于微创手术更快更好的推广和医疗科技水平的提高。2.期刊论文吴茜.蔡豫.周玉萍.WuQian.CaiYu.ZhouYuping虚拟微创手术培训系统几何建模的研究-中国科技信息2007,(24)在虚拟微创手术的模型设计中,采用3DSMAX建立人体器官几何模型并保存为ASE文件格式,用Pro/E建立手术器械几何模型并保存为STL文件格式,并导入OpenGL.采用面模型在OpenGL中重建模型,并用纹理映射和明暗处理对模型进行渲染.3.学位论文丁再珍基于虚拟现实技术的微创手术系统研究2006微创手术是现今医疗服务的方向，虚拟微创手术的研究和发展不但可以节约培训医务人员的成本和时间，而且也可以降低非熟练人员进行实习手术时的风险，对提高我国的医学教育水平和整体医疗水平具有重要意义。本文综述了虚拟微创手术系统的结构和构成模块。在此基础上，对构成虚拟微创手术系统的关键技术进行了深入的研究和探索。在几何建模方面，利用3D建模软件3DSMAX和SolidWorks分别对涉及到的人体组织器官和手术器械进行几何建模，并将几何模型保存为三角形网格模式的ASE和STL文件，通过编写接口程序，便于在虚拟手术场景中处理。在物理建模方面，采用线性弹性模型，构造质点弹簧模型作为人体器官的计算模型，引入弹性系数、阻尼系数、质量等参数来表现人体器官的物理特性。采用邻接矩阵表示模型的拓扑结构，并建立了模型的动力学方程，求解方程即可得到人体器官模型的形变和反馈力。在碰撞检测方面，采用基于层次包围盒和量的方法进行精确高效碰撞检测，找出碰撞发生的具体位置并计算碰撞力的数值。同时对虚拟手术中的虚拟手术器械工作原理和实现方法进行研究，提出采用气动力装置进行力反馈的方法。最后，构建了Windows操作系统下基于OpenGL的虚拟微创手术软件平台，提供逼真虚拟微创手术训练场景和手术培训方案，对微创手术关键技术进行验证和仿真。本文链接：：上海海事大学(wflshyxy)，授权号：84cfaae7-9580-4c2f-ab13-9ddf00ab12cd下载时间：2010年8月27日