[发明专利]一种基于质点弹簧与填充体模型混合的软体形变模型构建方法

摘要

本发明公开了一种基于质点弹簧与填充体模型混合的软体形变模型构建方法，属于计算机图形学仿真、虚拟现实领域。包括以下步骤：应用三维建模软件构建三维人体器官模型；对经过减面处理的人体器官模型进行三角剖分获取四面体模型；构建填充体模型；构建弹簧结构；形成表层约束条件以及内部填充体约束条件；对人体器官模型表层与内部填充体模型进行渲染；将视觉显示结构与物理形变结构分离。本发明在传统质点弹簧模型基础上融入了体模型的概念，减少了形变过程中的计算量，同时由于内部填充体模型的存在，使整个软体形变模型更加接近于真实的人体器官结构，避免了传统质点弹簧易产生塌陷失真的现象，大大增强了虚拟手术过程中软体形变的仿真效果。

主权项

一种基于质点弹簧与填充体模型混合的软体形变模型构建方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)应用三维建模软件3DSMax构建人体器官模型，本发明以人体肝部软体形变模型构建为例；(2)针对已构建好的人体器官模型进行减面处理，将模型表面三角面片数量控制在[250,350]区间之间，为下一步模型四面体剖分做准备；(3)应用Delaunay算法针对步骤(2)中的减面处理之后的人体器官模型进行四面体剖分处理，并将所有四面体的内部顶点集合I，作为填充体模型的圆心集合；(4)针对步骤(3)得到的四面体剖分后得到的模型，根据顶点集合I以及设定的填充体模型半径r，在模型内部的每个四面体的顶点处构建填充体结构，并应用弹簧体将填充体模型进行连接，形成软体形变模型内部约束条件；(5)针对模型外表面是三角面片结构，以模型表面顶点为质点，构建质点弹簧，完成模型表面质点弹簧的构建；(6)完成软体形变模型表面质点与填充体之间弹簧的构建，建立软体形变模型表面质点与填充体模型之间的映射关系，形成软体形变模型表层约束条件；(7)采用分层渲染模式，分别对软体形变模型表层质点弹簧模型与内部填充体模型进行分层次渲染；(8)接入外接力反馈设备进行碰撞检测，针对上述步骤所构建的软体形变模型进行软体形变仿真。