基于MLS-MWS混合模型的软组织建模

发布时间：2017-07-14 09:19

  本文关键词：基于MLS-MWS混合模型的软组织建模

  更多相关文章： 软组织建模 无网格法 双重配点无网格法 MLS-MWS模型

【摘要】：针对无网格模型计算量大和边界处理繁琐的问题,提出一种基于改进最小二乘近似函数的无网格强弱势混合模型(MLS-MWS)。首先,基于场理论将模型划分为内部域和外部域,在内部域中,不与自然边界相连接的节点通过无网格强势法来构建平衡方程,该方法无数值积分,从而达到计算量的减少;在外部域中,通过无网格局部弱势法来弱化边界问题。其次,在强势方法中,需利用最小二乘近似式表示位移的二阶导数,针对其计算量大和效率低的问题,提出改进移动最小二乘近似函数和导数,通过将节点值进行两次MLS导数插值,求出该节点的二阶导数,进一步简化计算;最后采用PHANTOM触觉交互设备,对肝脏模型进行拉伸与挤压的形变模拟实验。实验结果表明,MLS-MWS混合模型相比无网格伽辽金模型,单步执行时间从17.3 ms减少到13.8 ms,频率从56.80帧/s提高到72.46帧/s。该混合模型结合无网格强弱势法和双重无网格配点法,达到优势互补,有效提高模型的实时性。
【作者单位】： 燕山大学信息科学与工程学院;河北省特种光纤与光纤传感重点实验室;
【关键词】： 软组织建模 无网格法 双重配点无网格法 MLS-MWS模型
【基金】：国家自然科学基金(61201112) 河北省自然科学基金(F2016203245) 河北省普通高等学校青年拔尖人才计划(BJ2014056)
【分类号】：TP391.9;R318
【正文快照】： 引言虚拟手术仿真系统在医学教学与实践中占据重要地位,通过该仿真系统,医生可以进行大量实践来丰富自己的临床经验[1]。软组织形变模型的构建是虚拟手术仿真系统的核心步骤,软组织模型运用计算机图形学与处理、可视化技术和生物医学等相关学科知识,获得可视化图像和力学反馈

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本文编号：540535