摘要
建模速度快和高精度的软组织模型能提高虚拟手术仿真的真实感,提出一种基于薄膜比拟和克里金插值的虚拟软组织扭转模型。该模型采用薄膜比拟法求出棱线上任意关键样本点的变形量,利用克里金插值计算任意棱线内任意一点的变形量。在PHANTOM OMNI力触觉交互设备上,搭建实验仿真系统,实现了虚拟小肠的扭转变形仿真。实验结果表明,该模型运行速度快、计算精度高、形变逼真、力触觉反馈准确可靠。
The soft tissue model with high modeling speed and accuracy can improve the realism in a virtual surgery simulation system. In this paper, we propose a new virtual soft tissue torsion model based on membrane analogy and Kriging interpolation. The model adopts the membrane analogy method to compute the deformation of all the key sample points on the ridges, and uses the Kriging interpolation method to compute the deformation of any points among the ridges. An experiment simulation system was built on the haptic interaction device of PHANTOM OMNI, and the deformation simulation of virtual small intestine under the action of the applied torsion was realized. The experiment results show that the proposed model has such advantages as fast operation speed, high calculation accuracy, realistic deformation and accurate, reliable haptic feedback.
出处
《仪器仪表学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2017年第6期1398-1404,共7页
Chinese Journal of Scientific Instrument
基金
国家"八六三"高技术研究发展计划(2013AA010803)
国家自然科学基金(61502240
61502096
61304205
61203316
61663027)
江苏省自然科学基金(BK20141002
BK20150634)项目资助
关键词
虚拟手术
软组织扭转
薄膜比拟
克里金插值
virtual surgery
soft tissue torsion
membrane analogy
Kriging interpolation
作者简介
张小瑞（通讯作者），分别在2004年和2007年于河南科技大学获得学士学位和硕士学位，2010年于东南大学获得博士学位，现为南京信息工程大学副教授、硕士生导师，主要研究方向为人机交互、虚拟现实技术、机器视觉。E-mail：zxr365@126．com王澎湃，2014年于南京信息工程大学滨江学院获得学士学位，现为南京信息工程大学硕士研究生，主要研究方向为虚拟现实与人机交互。E-mail：surgingw@sina．com
