[发明专利]一种基于元球模型和混合驱动方法的实时数字器官切割方法

摘要

本发明提供一种基于元球模型和混合驱动方法的实时数字器官切割方法，以元球模型为基础，在切割过程中，同时使用了位置动力学和无网格方法驱动模型，为了解决元球在切割过程中需要频繁分裂和合并的问题，采用了一种元球到点集再到元球的切割模式，在该模式中，使用位置动力学方法驱动元球，使用无网格方法驱动元球生成的点集。该方法包含四个步骤，第一，预处理过程，读取模型文件的同时要进行一些初始化操作；第二，变形过程，通过基于位置动力学的方法进行模型驱动；第三，切割过程，使用混合驱动的方法驱动模型，利用元球到点集再回归元球的方法进行切割；第四，渲染过程，对第二和第三过程中的模型进行渲染。本发明可真实模拟虚拟手术中切割软组织的过程，并具有较高的可控性和实时性。

主权项

一种基于元球模型和混合驱动方法的实时数字器官切割方法，其特征在于实现步骤如下：第一步，预处理过程，读取需处理的模型，所述模型包括元球模型和表面模型，元球模型是基础模型，用来做驱动，表面模型是渲染模型；同时预处理过程还要进行渲染环境和驱动方法的初始化；第二步，变形过程，根据第一步读取模型中的数据做位置动力学方法驱动，该变形过程为循环过程，即处理完后，若不进入第三步切割过程或发生结束事件，则重复该变形过程；第三步，切割过程，该过程的产生决定于第二步执行完后产生切割事件，切割事件的产生决定于手术刀和模型产生碰撞，切割过程后若不结束，将进入第二步变形过程；在切割过程中，需要一个混合驱动处理过程，混合驱动处理过程为使用一种从元球到点集再到元球的切割模式，元球切割分为四个部分，首先碰撞元球转化为点集，然后点集构建无网格系统，同时进行剩余元球系统和无网格系统的耦合运动，最后点集转化为元球；表面切割伴随元球切割发生，分为表面分裂，裂隙生成和重新绑定；第四步，渲染过程，从第一步开始已经准备就绪，伴随第二步和第三步发生，需要输入变形过程或切割过程的数据，不断进行渲染，最后输出模型对应的显示图像。