Real-time haptic model for soft tissue deformation in surgery simulation

The modelling and simulation of deformable objects is a challenging topic in the field of haptic rendering between human and virtual environment. In this paper, a novel and efficient layered rhombus-chain-connected haptic deformation model based on physics is proposed for an excellent haptic rendering. During the modelling, the accumulation of relative displacements in every chain structure unit in each layer is equal to the deformation on the virtual object surface, and the resultant force of corresponding springs is equivalent to the external force. The layered rhombus-chain-con- nected model is convenient and fast to calculate, and can satisfy real-time requirement due to its simple nature. Simulation experiments in virtual human liver based on the proposed model are con- ducted, and the results demonstrate that our model provides stable and realistic haptic feeling in real time. Meanwhile, the display result is vivid.     

面部软组织三维有限元模型的建立

正建立正常人面部软组织三维有限元模型,作为进一步研究的基础,1.通过螺旋CT扫描获得头面部图像数据;2.图像数据导入图像处理软件Mimics10.0进行图像处理,阈值分割,布尔运算得到面部软组织三维几何模型;3.结合面部解剖特征,手动提取1.5mm厚度的皮肤组织,利用灰度及形态学操作提取肌肉组织,分别赋予材料属性,建立了适合生物力学分析的面部软组织有限元模型。结果:本实验应用有限元技术,在计算机上建立了一个能够反映软组织生物力学性能,包含皮肤、肌肉、脂肪的多层有限元模型;结论:本研究为面部软组织有限元模型的建立提供了切实可靠的方法,为进一步分析颌面外科手术术后面部软组织的形变提供了有力的基础。     

抄纸过程中水分软测量虚拟仪器的研究

以造纸过程的纸张水分测量为研究对象 ,采用过程软测量算法 ,结合虚拟仪器技术 ,设计出造纸过程纸张水分测量的虚拟仪器 ,实现了对这一难测参数的在线测量。该系统具有功能全 ,适于现场实施监测 ,界面友好等特点     

虚拟装配系统中模型数据转换的研究

针对虚拟装配系统中模型数据转换的问题,为了实现产品模型从CAD系统到集成虚拟装配系统的模型转化,提出了将虚拟环境下的零件信息进行分类转换的方法。该模型由装配对象信息、对象层次信息、装配对象的关系信息和面片信息所组成。通过对CAD系统的二次开发和CAD系统本身自带的模型转换接口,得到虚拟装配系统所需的零件模型数据。     

软组织形变算法仿真改进研究

 针对以表面网格表示的软组织形变过程中受力点最近邻质点求取算法存在的不足,提出了基于随机点搜索平面最近邻质点的改进算法.该算法将以往穷举集合的方式改为随机点树形搜索方式,使得算法减少了受力点与各个质点之间的距离大小的比较次数,在模拟平面组织形变时具有较好的实时性.实验表明,面积匹配算法结合质点弹簧算法能很好地模拟软组织形变的过程,达到良好的实时与准确性.     

三维虚拟城市模型的可视化

将一个城市或某一区域的地理空间数据制作成三维的可视化地理信息系统，在当今有着非常重要的现实意义。应用摄影测量技术获取准确地理空间数据及纹理数据，应用仿真技术实现各地物的三维可视化，并且充分利用当今计算机的发展水平在系统中实现地物属性查询、统计及分析等功能。这一系列的系统建立技术是当今GIS领域的研究热点。在这一系统建立技术研究的基础上，在一个小区上进行了实验。     

虚拟手术中表面网格切割优化算法的研究

针对人体器官的切割仿真是虚拟手术系统中的重要组成部分。本文通过移动切割轨迹与三角面片的交点对交点复制顶点平移法进行优化,并按照最小角最大化的原则重新构造三角面片以达到提高剖分质量的目的;提出了利用贝塞尔曲线方法构造切口凹槽的思想,采用复用二次贝塞尔曲线对切口凹槽进行细化。实验结果表明本文方法提高了切割后新生成的三角面片质量,使模型切口凹槽更为平滑,有利于虚拟手术的二次切割模拟。     

中草药酒与电磁波热浸透治闭合性软组织损伤

中草药酒具有消肿、散瘀、止痛、行气之功效,结合电磁波的热浸透照射具有消炎、镇痛、减少渗液与肌张力,调整生理机能作用,使广大患者获得损伤初期消肿快、止痛效果好的疗效。     

虚拟膝关节镜手术中游离体实时模拟技术研究

针对游离体摘除手术的特点,在分析游离体的生理环境和受力特点的基础上,建立了虚拟游离体的动力学微分方程及其数值求解方法;为在虚拟关节镜手术中更加真实的模拟游离体摘除手术提供了有效方案.通过计算游离体运动状态,建立了仿真系统的控制流程和数值计算算法.在实时模拟的计算过程中,根据游离体的碰撞情况、速度、当前受力的状态,选择中点插值法或欧拉法插值的数值计算方法,保证游离体的运动状态的连续性.最后利用该方法在glut窗口系统下建立了基于数据手套的膝体游离体摘除仿真交互系统,达到了预期的模拟效果.     

分布式虚拟战场环境中地理环境模型的研究

现代战争是陆、海、空多兵种协同作战的全方位的复杂战场环境,对战场环境的综合仿真是一项庞大的系统工程,因此,通过计算机仿真为武器系统的研究提供强有力的技术手段。本文主要讨论了分布式虚拟战场环境中的地理环境模型,详细阐述了分布式虚拟环境中综合地面环境研究的各个方面,提出了一种可以实时估算各种地理环境因素动态变化的计算模型。     

虚拟社区成员分类模型

该文对知识共享型社区进行了研究。根据社区成员所发表文章对社区整体知识形成和共享过程的贡献,利用数据挖掘技术,对虚拟社区中所发表的文章进行定量分析总结,提出了知识共享型虚拟社区的成员分类模型,并在其他一些虚拟社区中得到了验证,为进一步研究虚拟社区成员在知识管理过程中的行为模式提供了必要的基础。     

基于社交网络的虚拟团队成员推荐模型

为研究如何帮助社交网络中虚拟团队从海量的用户中筛选更多行为相似的用户加入团队,建立了一种基于社交网络的团队成员推荐模型,为虚拟团队推荐一些行为特征相似的用户作为候选团队成员。通过对用户信息和团队信息进行分词处理,得到用户标签向量集和团队标签向量集;将基于遗传算法的聚类算法应用于团队标签向量集,得到团队聚类簇和团队聚类中心;在此基础上,将团队聚类中心作为用户集的初始聚类中心,聚类出行为特征与团队聚类中心相似的用户簇,将这些用户簇作为相应团队聚类簇的候选推荐用户;再应用协同过滤思想,筛选出团队推荐成员列表。实验结果表明,该算法有效地解决了虚拟团队成员推荐问题。     

虚拟项目团队成员信任评估模型

为了解决在虚拟项目团队组建过程中,项目发起者挑选可信伙伴时的信任决策问题,提出了基于直接信任和推荐信任合成的信任评估模型;详细给出了该模型的计算方法,并引入惩罚机制,对推荐者的恶意推荐行为进行识别和惩戒,以确保在分布式网络下信任度评估结果的客观性。     

虚拟现实技术在齿轮泵拆装中的应用

机械拆装受到产品成本、拆装场所等条件的限制，很难展开，为了解决这一问题，研究采用虚拟现实技术进行产品拆装训练方法．通过对虚拟拆装过程和关键技术的分析，提出在以vrml创建的虚拟环境中实现虚拟拆装的方法，并根据这些方法实现了基于Internet齿轮泵的虚拟拆装系统．此系统使得机械维修人员可以通过浏览器平台进入虚拟环境中，对机械产品进行拆装模拟，掌握机械产品的构造、拆装顺序，从而解决了拆装培训中的各种制约因素。     

集成CAD模型的虚拟微装配系统伺服控制方法

虚拟技术可克服微装配中显微视觉系统小景深、小视场的问题,但构造虚拟场景时,数据量大、效率低。利用微器件设计时的CAD数据,可减小构造虚拟环境的数据量、提高效率,能够使构造出的场景更精确。利用显微镜聚焦——失焦理论并借助于器件CAD模型构造虚拟环境;将获得的深度信息集成在伺服控制方程中。通过这些方法,可进行复杂路径的规划,完成三维微装配任务,仿真和实验结果均表明上述方法是可行的．     

MRI对原发性四肢软组织肿瘤的诊断价值

目的探讨MRI对四肢软组织肿瘤的诊断价值。方法回顾分析经病理证实的30例四肢软组织肿瘤的MRI表现。结果良性肿瘤22例，根据MRI表现只用2例误诊为恶性肿瘤，其余20例诊断为良性肿瘤，并做出了正确的组织学诊断，恶性肿瘤8例，均诊断为恶性肿瘤，但只有2例做出了正确的组织学诊断。结论MRI对鉴别良恶性软组织肿瘤准确性高，对大多数良性肿瘤能做出组织学诊断，恶性肿瘤的组织学诊断困难。     

MRI对原发性四肢软组织肿瘤的诊断价值

目的 探讨MRI对四肢软组织肿瘤的诊断价值.方法 回顾分析经病理证实的30例四肢软组织肿瘤的MRI表现.结果 良性肿瘤22例,根据MRI表现只用2例误诊为恶性肿瘤,其余20例诊断为良性肿瘤,并做出了正确的组织学诊断,恶性肿瘤8例,均诊断为恶性肿瘤,但只有2例做出了正确的组织学诊断.结论 MRI对鉴别良恶性软组织肿瘤准确性高,对大多数良性肿瘤能做出组织学诊断,恶性肿瘤的组织学诊断困难.     

虚拟企业组织运作管理中的自组织决策模式

虚拟企业的组织模式设计是其运作管理的研究的一个重要方面.本文在分析虚拟企业本质特点的基础上,提出了将现有建模思想与自组织原理相结合的理论方法,并按照虚拟企业组织过程论述了在组织结构约束机制设计等方面的具体途径.     

模型机虚拟实验平台的设计与实现

提出一种基于组件的模型机虚拟实验平台(CPU_VLAB)的设计模型和实现方法.CPU_VLAB采用Java语言实现,具有良好的平台无关性;以Java Bean组件技术开发模型机的基本部件,提高软件的重用性;结合多线程技术的wait和notify机制以及锁的同步控制技术,提出一种组件分类触发调度机制,有效地解决具有复杂关系组件之间的调度运行问题,保证微命令的有序执行.与已有的模型机虚拟实验平台相比,该实验平台不仅在通用性、自主性和可重用性等方面有较大的提高,而且具有良好的可交互性,同时,CPU_VLAB的组件调度机制为开发计算机硬件类课程虚拟实验平台提供参考.实验结果表明:在此平台上,学生能够搭建和验证模型机实验,从而巩固对CPU工作原理的理解,大大提高学生的实践动手能力和创新能力.