在传统的手术训练当中,人们常常使用动物尸体作为手术训练对象,但由于尸体和富有生命的活体组织在力学特性方面存在较大差异,从而导致训练的效果不尽如意。随着计算机技术的迅速发展,科学家们将注意力转移到虚拟手术仿真系统,并对这项技术做了多方面的研究。通过构建多感知的虚拟手术系统,可以为医生提供手术方案的制定、预演、手术结果的预测以及计算机辅助手术等功能。虚拟手术系统是虚拟现实技术在现代医学上的重要应用,该技术的诞生和发展为医生们提供了诸多的便利,同时也使得广大病患从中受益。与此同时,当前的虚拟手术系统真实度与真实的手术场景还存在较大的差距,如何构建出更加完善的虚拟手术系统依然是一个极具挑战性的课题。论文深入分析了国内外软组织建模方法的研究现状,针对现有的虚拟手术建模中,通常采用理论推导进行建模与真实模型有差距的缺陷,以及传统建模方法重点研究软组织形变的视觉效果,而缺乏力学效果分析,从而导致理论推导的形变模型与真实的软组织在应力作用下的行为存在一定差异的问题。为此,本文对质点-弹簧和最小二乘支持向量机两种软组织形变建模方法进行比较,提出并构建了数据采集系统,并通过数据采集系统获取精确的软组织应力、应变数据,然后用基于支持向量机对实验数据进行系统辨识,建立了软组织的形变模型。主要完成的工作如下:首先,采用质点-弹簧模型建立软组织形变模型。通过对有限元模型和传统的质点-弹簧模型建模方法进行深入的分析和比较,本文采用了质点-弹簧模型作为第一个研究方法建立软组织的形变模型;应用3D Studio Max构建了软组织的几何模型,并使用OpenGL三维图形库进行视觉渲染。其次,提出了利用数据采集系统方法采集软组织形变数据的方法。为采集数据方便将软组织模块进行网格化划分;为采集到准确的形变数据,利用基恩士 LK-G155激光测距仪、ATI DAQF/T力采集装置和控制装置构成数据采集系统,再结合图像处理方法采集和计算出在按压力下产生的水平形变和垂直形变的位移即形变数据。再次,提出基于最小二乘支持向量机进行软组织建模。通过对本文的需求分析,设计辨识实验步骤;选定泛化能力较强的最小二乘支持向量机作为系统辨识方法;详细阐述建模的步骤;构建出了软组织形变建模辨识系统。最后,将应用最小二乘支持向量机方法建立的模型与真实模型进行比较,根据均方差来判断利用最小二乘支持向量机建立的模型是否合理;将利用质点-弹簧方法建立的模型与应用最小二乘支持向量机方法建立的模型进行对比,分析说明利用最小二乘支持向量机辨识的模型更加符合软组织的应力-应变关系。