虚拟手术碰撞检测优化算法：S-AABB与预测方法

摘要信息：“面向虚拟手术的碰撞检测优化算法”是哈尔滨工程大学机电工程学院的研究论文，作者包括于凌涛、王涛、宋华建、王正雨和张宝玉。该论文提出了一种针对虚拟手术仿真的碰撞检测优化算法，旨在提高碰撞检测效率。算法基于混合包围盒方法，结合S-AABB（扩展轴对齐包围盒）和球包围盒技术，通过两种优化策略替代传统的层次二叉树构建过程。具体来说，采用分区域碰撞检测减少计算量，仅对特定区域内的单元体进行检测；同时，通过预测碰撞检测法在连续碰撞发生时预测可能的碰撞单元体，进一步提升检测速度。实验结果证实了该算法的有效性和高效性。 本文详细介绍了应用于虚拟手术中的碰撞检测优化算法，首先，它利用S-AABB作为上层包围盒进行初步的粗略碰撞检测，这种技术可以快速过滤掉大量不可能发生碰撞的对象。S-AABB是轴对齐包围盒（AABB）的一种扩展，能够更好地适应对象的形状，从而减少误报和漏报的可能性。 其次，对于经过S-AABB筛选后的潜在碰撞对，论文采用了球包围盒进行底层的精确检测。球体包围盒能够提供更高的检测精度，尤其是在处理复杂几何形状时，能更准确地判断两个物体是否真正接触。 优化方面，论文提出了两种策略。一是分区域碰撞检测，将场景划分为多个区域，每次只检查与当前操作相关的区域，显著减少了检测的计算量。二是预测碰撞检测，通过分析历史碰撞信息，预测接下来可能出现碰撞的单元体，有针对性地进行检测，避免了不必要的计算。 最后，通过实验数据验证，该碰撞检测优化算法在保持高精度的同时，显著提高了检测速度，证明了其在虚拟手术仿真环境中的实用性。论文的发表有助于推动虚拟手术技术的进步，提高手术模拟的真实感和效率，对于医疗领域的教育、训练和实践具有重要意义。 关键词：虚拟手术；S-AABB混合包围盒；球包围盒；分区域碰撞检测法；预测碰撞检测法；优化方法 分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1006-7043(2014)09-1164-07 DOI：10.3969/j.issn.1006-7043.201302019 网络出版地址：http://www.cnki.net/kcms/doi/10.3969/j.issn.1006-7043.201302019.html