虚拟显微白内障手术系统人机交互接口设计

基于虚拟现实技术的显微白内障手术仿真训练系统对显微环境下眼科手术操作培 训具有重要的意义。为此,设计并搭建了一套具有高度沉浸感的虚拟显微白内障手术训练系统 的软硬件环境。硬件部分系统以 HTC Vive,Geomagic Touch X 为硬件基础,设计手术器械转换 接口以搭建高保真手术操作环境;软件部分采用基于位置动力学方法(position-based dynamics) 模拟手术过程中眼角膜软组织的变形、穿刺及缝合操作,并采用 GPU 并行计算对手术仿真过程 进行加速。最后,实验结果表明该系统可以实现自然的显微眼科手术人机交互环境,使年轻医 师获得高沉浸感的真实手术训练体验,从而达到一定的培训效果。     

一种胆道虚拟手术仿真系统*

设计了一种用于外科医生仿真训练的具有实时力反馈的胆道虚拟手术仿真系统。主要讨论了本系统的结构设计、三维重建、碰撞检测、软组织的弹性变形和力反馈等方面的技术实现。通过对胆囊取石手术进行仿真模拟,分析该系统的应用情况和性能指标。实验结果表明,该系统能有效地进行胆道手术仿真训练,提供的力反馈功能具有较好的稳定性和实时性。     

电台三维虚拟维修仿真系统的研究

以目前先进的计算机技术、虚拟现实技术、数据库技术及多媒体技术为基础,为降低训练成本、提高训练效益,解决新装备在传统教学训练中资源紧缺问题,构建了一个具有学习、训练和考核为一体的电台三维虚拟维修仿真系统.结合项目开发实践,介绍了系统的总体结构设计、关键类设计及模块实现,并对系统设计中的关键技术进行了阐述.该系统在仿真过程中符合电台实际维修过程,很好地实现了电台的三维虚拟训练和维修,具有广泛的应用价值.     

支持力反馈的肝脏外科虚拟手术仿真系统

介绍一个用于外科手术的肝脏虚拟手术仿真系统。该系统基于SensAble公司的PHANTOM力反馈设备,利用虚拟现实技术实现肝脏手术过程中有关肝脏及其内部组织的多种手术操作,提供真实的视觉反馈和力反馈,具有良好的实时性。为虚拟现实技术在手术仿真中的实用化探索出一条可行的道路。     

基于HLA的便携防空导弹集成演练系统的研究

为满足便携防空导弹模拟训练器的需求,结合正在研究的课题,设计了模拟训练系统的体系结构,描述了其功能特点.高层体系架构HLA是建模仿真领域的通用技术框架,虚拟现实技术是现代仿真技术的重要发展方向,解决了系统协同训练的问题并使模拟训练器的可视化效果大大提高.在简单介绍HLA/RTI并分析了该训练仿真系统的工作原理之上,提出了便携防空导弹集成演练系统基于HLA的技术解决方案,并初步实现了该训练仿真系统,最后对主要的联邦成员进行了说明并描述了防空训练的整个仿真过程,为相关系统的设计提供了参考.     

一种鼻内窥镜虚拟手术仿真系统

介绍了一种用于耳鼻咽喉科医生手术仿真训练的鼻内窥镜虚拟手术仿真系统。主要讨论了本系统的结构设计、三维重建、碰撞检测、软组织弹性形变和力反馈等方面的技术实现，并对系统的多种浏览模式、虚拟器械和仿真的4类手术作了简要介绍。     

虚拟手术中软组织切割模型研究进展*

虚拟手术仿真训练系统是虚拟现实的重要应用,能够克服真实传统手术中资源少、训练不方便和可重复操作性差等问题。软组织切割是虚拟手术仿真训练系统中的重要组成部分,也是手术中最常见的操作。软组织切割模型建立的质量如何,直接决定了虚拟手术仿真的精度度和仿真度。为更好地对软组织切割模型进行深入探索,分析了虚拟手术仿真中软组织切割的研究难点。针对当前十四种有代表性的切割模型进行了研究,在此基础上对这些模型的优缺点进行了比较,并对软组织切割模型的发展趋势进行了展望。     

飞行控制与惯性导航仿真训练系统的研究

虚拟现实技术和仿真技术是模拟器研究中的关键技术。该文针对某型飞机飞行控制与惯性导航仿真训练系统的研制，以构建三维座舱仪表、驾驶仪操纵台、飞机运动特性和惯导模拟器为目标，采用面向对象的软件建模思想、模块化的软件设计思想和多种相关技术，设计实现了“飞行控制与惯性导航仿真训练系统”。该系统是一个既能训练飞行员熟悉操作环境和操纵飞控系统控制飞机飞行，又能训练领航员熟练操作惯导及领航技能的软硬件结合的综合仿真训练系统。文章对系统的设计原则、功能、构成及实现方法进行了阐述，给出了测试航线图，并实现了与其他模拟器的组网对接。     

多机空战战法训练飞行视景仿真系统研究

多机空战战法训练设备研制是适应大规模分布式空战仿真训练的必然趋势.分析了战法训练的虚拟现实技术应用及其优势,对多机空战战法训练设备中飞机仿真平台的功能模型、视景流程和帧渲染顺序进行了总体设计.通过三维建模、虚拟场景配置、虚拟场景实时驱动三个步骤对视景系统进行实现,开发出一套适用于多机空战战法训练的飞行视景仿真系统.测试结果表明,所建立的飞行仿真视景系统能够满足飞行战法训练的要求.     

虚拟坦克模拟训练系统设计与研究

目前一些坦克训练基地已有一些模拟训练系统,但一般是单项训练系统,如坦克驾驶训练、炮手射击训练等,没有车长、炮长、驾驶员协同作战训练的集成训练系统,而且仿真性不强.本文研究设计了虚拟坦克模拟训练系统,综合运用仿真和虚拟现实技术,在视觉、听觉、触觉等方面为受训者生成一个极为逼真的未来战争虚拟环境,使受训者最大限度地得到近似实战化的训练.     

虚拟现实技术在视景仿真系统中的应用

利用虚拟现实技术可以在仿真系统中构建出逼真的三维虚拟环境。讨论了虚拟现实技术的涵义和特征，重点研究了在实现一个视景仿真系统时所用到的关键虚拟现实技术，并给出了虚拟现实技术在一个军事模拟训练系统的三维战场视景仿真中的具体应用。     

基于虚拟现实的流程工业过程模拟仿真系统

将虚拟现实技术与系统仿真技术相结合,建立了炼油企业虚拟现实过程模拟仿真平台,分析了仿真平台的结构设计与实现原理。介绍了一种基于虚拟现实的炼油企业过程模拟仿真算法,详细说明了该算法在虚拟现实仿真平台上的应用过程,包括重点装置动态模拟、罐区油品调合仿真、进出厂模拟等。虚拟现实仿真平台通过生产过程与数据的可视化呈现与人机交互以及现场应用,可以为炼油企业流程模拟仿真培训与生产过程三维可视化监控提供有效的支持。     

基于VRML的分布式装备维修仿真训练系统

在装备维修训练方面，仿真系统发挥着极为重要的作用，该文将虚拟现实技术应用于装备维修仿真训练中，建立了分布式装备维修仿真训练系统，系统可实现虚拟装备的生成，动态仿真及与数据库的关联等，有效地提高了装备仿真训练的水平。文中介绍了系统的工作流程，系统实现的若干关键技术及系统运行典型实例。     

某型装备虚拟操作训练系统研究

针对某大型复杂装备的操作训练,提出了基于HLA和A gent的分布式虚拟操作训练系统设计方案,将系统设计为一个包括九个联邦成员的操作训练联邦。每个联邦成员都是一类过程仿真系统,联邦成员的核心是虚拟操作训练子系统,采用面向A gent的方法进行设计,该子系统的核心是操作训练过程仿真模型。所设计的虚拟操作训练系统技术先进、实用性强、虚拟环境逼真度高,提高了操作训练水平,节省了经费开支。     

基于虚拟现实的煤矿大型设备培训系统研究

针对煤矿设备操作培训中存在的不足,设计并实现了一种基于虚拟现实技术的煤矿大型设备虚拟培训系统,利用三维建模软件Maya对井下主要设备采煤机、液压支架、刮板输送机等生产机械设备进行三维模型的创建,结合虚拟现实制作软件Unity3D进行虚拟场景整合与交互设计,利用C#编程语言实现对煤矿大型设备运动仿真控制.通过接口电路实现用户与虚拟场景设备的真实交互.经测试表明,系统不仅实现了煤矿大型设备操作培训的功能,而且增加了系统的交互性,弥补了传统培训方式的不足,节约了培训成本,缩短了培训周期.     

悬臂式掘进机虚拟仿真平台设计

悬臂式掘进机广泛应用于煤矿井下巷道施工,掘进机的培训包括传统的书本教学方法和基于井下实际操作的训练方法,但是由于其场地和安全的局限性,无法满足训练要求.针对这一现状,利用虚拟现实技术和交互仿真技术构建了悬臂式掘进机虚拟仿真平台.该平台采用三维建模技术,使用多边形建模方法制作了悬臂式掘进机、转载机、供电系统等三维模型;运用Unity3D引擎驱动三维模型组成的虚拟场景,采用场景优化技术实时渲染出沉浸式的虚拟场景;在脚本语言C#编程环境下实现操作流程顺序控制、操作描述、三维模型驱动等,实现悬臂式掘进机虚拟仿真培训.培训结果表明,沉浸式人机交互可达到与实物培训相类似的效果,提高使用者学习和操作悬臂式掘进机的效率.     

基于主变起火应急演练的虚拟现实培训系统

为提高火灾应急演练的训练能力,提出基于主变起火应急演练的虚拟现实培训方法。在3D虚拟现实视景模型下计算起火环境的单尺度特征参数,并根据参数结果构建图像输出模型,结合主变起火应急演练模糊控制方法进行虚拟现实培训的三维重构,实现主变起火应急演练虚拟现实培训的控制,在虚拟现实系统中进行主变起火应急演练的视景重构,在视点位置中进行主变起火应急演练的3D虚拟现实模拟,实现基于主变起火应急演练的虚拟现实培训设计。仿真结果表明,采用该方法进行虚拟现实培训系统设计的帧渲染速度快、特征配准率高。     

带有力感觉的显微外科手术血管的仿真研究

随着虚拟现实技术的进步，带有力感觉的仿真研究迅速发展，特别是在医学上得到了广泛应用。利用虚拟现实技术取代效率低下的常规培训，可以大大减少所需的培训时间和昂贵的动物实验费用。针对复杂的显微外科手术的血管缝合，作者建立了可用于大夫培训、手术规划的虚拟现实系统。其中的交互设备采用了具有力反馈功能的PHANTOM—Desktop，使用与之配套的GHOSTSDK软件开发包，建立虚拟环境。考虑到柔性体仿真的实时性和真实性要求，采用了质量一弹簧模型的建模方法。在完成了对虚拟环境中柔性平面仿真的基础上，成功实现了带有力感觉的显微外科血管穿刺的虚拟仿真。