[发明专利]一种基于元球模型的软组织形变方法

摘要

本发明提出了一种基于元球模型的软组织形变方法，包括四个步骤：元球模型拓扑结构的构建阶段，使用Bradshow Gareth球树生成算法，根据原始网格模型生成维诺图，进而生成元球模型，通过设置阈值的方法构建其拓扑结构；元球模型形变计算阶段，使用Position Based Dynamic(PBD)算法结合Laplacian坐标约束来模拟软组织体模型的形变过程；软组织模型的蒙皮阶段，对体模型中的元球分别建立其距离场函数，将体模型和表皮网格模型建立映射关系，实现蒙皮过程；真实感绘制及实时触觉渲染阶段，根据软组织物理形变进行真实感绘制，并基于Geomagic Touch力反馈设备进行实时触觉渲染。本发明可真实模拟虚拟手术中软组织的形变过程，具有物理真实感强，实时性好的特点。

主权项

一种基于元球模型的软组织形变方法，其特征在于包括以下四个步骤：步骤(1)、元球模型拓扑结构的构建：通过Bradshow Gareth球树生成算法生成软组织的元球模型，通过设置阈值的方法构建软组织体模型的拓扑结构；步骤(2)、元球模型的形变计算：使用Position Based Dynamic(PBD),位置动力学算法,结合Laplacian坐标约束来对软组织元球模型进行形变过程模拟；步骤(3)、软组织体模型的蒙皮算法：对软组织体模型中的元球分别建立距离场函数，将体模型中的元球和表皮模型建立映射关系，在每次形变迭代中，表皮模型根据体模型的位置和映射关系更新其位置，最终完成表面网格的变形；步骤(4)、真实感绘制及实时触觉渲染：根据步骤(1)、(2)、(3)的算法，实现真实感绘制，并基于Geomagic Touch力反馈设备实现触觉渲染，并保证此过程的实时性。