弹性体变形的力觉交互仿真

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雅宝题库解析：
    变形体的仿真在力交互技术的研究中占有非常重要的地位，也是计算机图形学和虚拟现实领域非常有挑战性的研究内容。实时交互性和变形的真实感是其中的两个关键技术难点。随着虚拟牙科手术研究的不断深入，口腔软组织的模拟变得越来越重要，与此相关的手术功能的扩展以及手术工具的多样化也成为了亟待解决的题目。    本文设计了一套通用的力交互软件平台（称之为“ch”），实现了对多种模型的兼容和对多种商用、自研发设备的兼容。使用“ch”平台建立了双工具力交互手术场景进行变形体的模拟。    采用了三种变形算法。首先提出了一种基于几何的方法（Geometrically Based Model）模拟静态变形效果，使用变形协调函数调节变形效果；对传统的弹簧-质点模型（Mass-Spring Model）进行改进，提出了三线程异步仿真架构以保证实时性，用实时滤波的方法解决了异步仿真带来的反馈力不稳定的题目。改进了弹簧-小球模型（Sphere-Spring Model）骨架节点的建立方式，将节点小球和弹簧的功能进行了扩展以适应软组织的变形模拟。    实验部分重点对三种变形算法的实时性、稳定性进行了详细的分析、比较和评价，确定他们各自的特点和适用领域。最后给出了这三种方法在头部软组织的变形效果，既保证了力循环和图形循环的实时性，又保证了稳定的力输出。