[发明专利]基于人工骨修复材料的生物肋骨鼻及下颌仿真整形技术

说明书

本发明提供了基于人工骨修复材料的生物肋骨鼻及下颌仿真整形技术，将面网格上的基于拉普拉斯坐标的变形方法推广到体网格上，在简单方便的交互操作方式下，得到高质量的体网格变形效果，使其尽可能的保持几何细节特征和模型体积不变，同时充分考虑非均匀的材质参数对变形的影响，以得到类似物理变形的效果；通过对现有整形技术的改进，本技术具有计算精度高、效果好、有利于推广应用的优点，从而有效的解决了本发明在背景技术一项中提出的问题和不足。

技术领域

本发明涉及整形技术领域，更具体的说，尤其涉及基于人工骨修复材料的生物肋骨鼻及下颌仿真整形技术。

背景技术

应用计算机辅助面部整形手术仿真，医生可以进行术前手术规划，选择最优手术方案和手术步骤，训练手术中的判断与决策能力，提高临场操作熟练程度；同时，准确预测术后的结果对于患者具有非常重要的心理作用，对医生和患者的交流具有十分重要的意义，一直是计算机和医学等多学科交叉研究的前沿和热点领域。

通过研究和探索通用的整形手术仿真系统,发现其关键的变形技术采用得最多的是弹簧质点模型和有限元方法。弹賛质点模型是一种离散的、简化的粒子交互模型，容易实现，而且计算依相对较小，可以进行交互甚至实时的模拟。但是,对连续体力学结构简化的代价，是计算得到的变形结果精度较差。弹簧的弹性常数往往是粗略地确定，同时一些物理约束也难以得到表达，如体积不可压性质就难以在建模中准确考虑。有限元方法是直接从连续体力学方程推导得到的，可以更准确的描述软组织的材质属性，提供更强真实感的变形模拟。但是，有限元方法的计算量相对较大，难以进行实时交互，同时，有限元法的原理较为复杂，不容易达到鲁棒的数值实现。另外，这些通用的三维仿真系统的操作和交互比较复杂,不利于推广应用。

有鉴于此，针对现有的问题予以研究改良，提供基于人工骨修复材料的生物肋骨鼻及下颌仿真整形技术，旨在通过该技术，达到解决问题与提高实用价值性的目的。

发明内容

本发明的目的在于提供基于人工骨修复材料的生物肋骨鼻及下颌仿真整形技术，以解决上述背景技术中提出的现有仿真技术存在计算量大、计算结果精度差、不利于推广应用的问题和不足。

为实现上述目的，本发明提供了基于人工骨修复材料的生物肋骨鼻及下颌仿真整形技术，由以下具体技术手段所达成：

基于人工骨修复材料的生物肋骨鼻及下颌仿真整形技术，将面网格上的基于拉普拉斯坐标的变形方法推广到体网格上，在简单方便的交互操作方式下，得到高质量的体网格变形效果，使其尽可能的保持几何细节特征和模型体积不变，同时充分考虑非均匀的材质参数对变形的影响，以得到类似物理变形的效果。

将输入的四面体网格表示为一个二元组，M＝(P,K)，其中P{p_i∈R³I1≤i ≤N}是三维欧式空间中的电击；K＝V∪E∪F∪T是一个抽象单纯复形，描述玩个的全部邻接信息，包括顶点集V＝{iI1≤i≤N}、边子集E＝{i，j}、面子集 F＝{(i，j，k)}、和四面体子集T＝{(i，j，p，q)}。和面网格上的定义类似，可以将体网格上的拉普拉斯算子应用到每个网格定点以定义体网格拉普拉斯坐标。

式1：

采用加权的体网格拉普拉斯算子的权值

其中m_k为每个四面体单元的材质参数，可用于设置物力实体内部非均匀的材质属性对变形的影响；l_k为边e_ij的对边e_pq的边长，θ_k为对边e_pq的二面角，注意对于体网格，边e_y可能有n＞2个以上的邻接四面体单元。