本技术公开了一种基于网格自适应切割与细分的虚拟手术仿真方法,首先对输入被切割物体四面体化,记录手术刀位置构成切割面。其次构造包围盒以及bsp树A,并标记拼接面和模拟表面,利用三角剖分生成公共切割线,得到模拟切割面。然后标记可移动顶点和不可移动顶点,根据胡克定律,求解新的顶点的位置,移动顶点对切割后的形状进行模拟,对局部区域进行重新四面体化和bsp细分,生成bsp树B与A合并。最后遍历所有bsp结点,对非四面体的结点,利用非四面体的重心进行四面体化,完成模拟切割,并进行优化。本发明对被切割的物体进行精准切割,提升切割平面的精确性,保证切割仿真的稳定性和准确性。
背景技术
虚拟手术技术为医生提供了一个可交互的手术环境和全面的操作平台,广泛适用于手术规划、训练和模拟教学等多个领域。与传统的手术训练和教学方法相比,虚拟手术不仅成本低廉,而且可重复操作,使其在医学教育和实践中得到了越来越多的应用。随着虚拟现实技术的不断进步以及计算机硬件性能的持续提升,虚拟手术逐渐成为研究的热门领域。其中,可变形对象的切割仿真已经被视为一项基本且关键的技术,其要求具备较高的准确性和实时性,以确保手术模拟结果的正确性。
目前,大多数可变形对象的切割仿真方法基于网格构建,其中基于四面体网格的切割仿真方法是应用最广泛的一种。然而,四面体网格在通过网格细分拟合切割平面时,可能会出现误差和病态单元。一方面,切割平面的不准确性会显著影响物理仿真的准确性;另一方面,病态单元的产生则会降低变形仿真的计算效率和稳定性。因此,如何有效处理网格并控制其质量,一直以来都是切割仿真领域的研究热点。
实现思路