PETERLÍK, Igor, Mert SEDEF, Cagatay BASDOGAN a Luděk MATYSKA. Real-time visio-haptic interaction with static soft tissue models having geometric and material nonlinearity. Computers & Graphics. Elsevier, roč. 34, č. 1, s. 43-54. ISSN 0097-8493. 2010.
Další formáty:   BibTeX LaTeX RIS
Základní údaje
Originální název Real-time visio-haptic interaction with static soft tissue models having geometric and material nonlinearity
Název česky Vizualní a haptická interakce se statickými geometricky a fyzikálně nelineárními modely v reálném čase
Autoři PETERLÍK, Igor (703 Slovensko, garant), Mert SEDEF (792 Turecko), Cagatay BASDOGAN (792 Turecko) a Luděk MATYSKA (203 Česká republika, domácí).
Vydání Computers & Graphics, Elsevier, 2010, 0097-8493.
Další údaje
Originální jazyk angličtina
Typ výsledku Článek v odborném periodiku
Obor 10201 Computer sciences, information science, bioinformatics
Stát vydavatele Nizozemské království
Utajení není předmětem státního či obchodního tajemství
WWW URL
Impakt faktor Impact factor: 0.735
Kód RIV RIV/00216224:14330/10:00043753
Organizační jednotka Fakulta informatiky
UT WoS 000275245900006
Klíčová slova česky metoda konečných prvků, nelineární modely, distribuované výpočty, interpolace
Klíčová slova anglicky Finite element modeling; Nonlinear model; Distributed computations; Interpolation methods; Haptics; Surgical simulation; Real-time interaction; Soft tissue modeling
Příznaky Mezinárodní význam, Recenzováno
Změnil Změnil: RNDr. Igor Peterlík, Ph.D., učo 39642. Změněno: 4. 2. 2014 13:42.
Anotace
Realistic soft tissue models running in real-time are required for the development of computer-based surgical training systems. To construct a realistic soft tissue model, finite element (FE) modeling techniques are preferred over the particle-based techniques since the material properties can be integrated directly into the FE model to provide more accurate visual and haptic feedback to a user during the simulations. However, running even a static (time-independent) nonlinear FE model in real-time is a highly challenging task because the resulting stiffness matrix (K) is not constant and varies with the depth of penetration into the model. We propose a new computational approach allowing visio-haptic interaction with an FE model of a human liver having both nonlinear geometric and material properties. Our computational approach consists of two main steps: a pre-computation of the configuration space of all deformation configurations of the model, followed by the interpolation of the precomputed data for the calculation of the nodal displacements and reaction forces that are displayed to the user during the real-time interactions through a visual display and a haptic device, respectively. For the implementation of the proposed approach, no a priori assumptions or modeling simplifications about the mathematical complexity of the underlying soft tissue model, size and irregularity of the FE mesh are necessary. Moreover, it turns out that the deformation and force responses of the liver in the simulations are heavily influenced by the selected simulation parameters, such as the material model, boundary conditions and loading path, but the stability of the visual and haptic rendering in our approach does not depend on these parameters. In addition to showing the stability of our approach, the length of the precomputations as well as the accuracy of the interpolation scheme are evaluated for different interpolation functions and configuration space densities.
Anotace česky
Realistická simulace měkkých tkání v reálném času se vyžaduje pro vývoj chirurgických simulátorů: Navrhujeme nový přístup vhodný pro modelování geometrických i materiálových nelinearit v kombinaci s vysokovou obnovovací prekvencí, která je nevyhnutná pro haptickou interakci. Technika je založená na distribuovaném předpočítání stavového prostoru. Kromě popisu techniky uvádíme její podrobné vyhodnocení pro různé parametry simulace.
Návaznosti
MSM0021622419, záměrNázev: Vysoce paralelní a distribuované výpočetní systémy
Investor: Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy ČR, Vysoce paralelní a distribuované výpočetní systémy
VytisknoutZobrazeno: 28. 3. 2024 19:10