專利名稱：基于力異步擴(kuò)散模型的醫(yī)學(xué)組織動(dòng)力學(xué)仿真方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于醫(yī)學(xué)組織動(dòng)力學(xué)仿真及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于力異步擴(kuò)散模型的醫(yī)學(xué)組織動(dòng)力學(xué)仿真方法。
背景技術(shù)：
人體復(fù)雜器官軟組織變形是醫(yī)學(xué)動(dòng)力學(xué)仿真的關(guān)鍵技術(shù)之一，例如虛擬手術(shù)仿真、基于圖像的手術(shù)訓(xùn)練、手術(shù)跟蹤和定位等?；谔摂M現(xiàn)實(shí)的手術(shù)仿真作為替代傳統(tǒng)的醫(yī)療訓(xùn)練手段正越來越普及，醫(yī)療建模與仿真技術(shù)在外科手術(shù)前和手術(shù)規(guī)劃領(lǐng)域取得了廣泛的應(yīng)用。研究?jī)?nèi)容包括醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)的交互與可視化、虛擬人體器官在虛擬手術(shù)器械作用下的各種變化的模擬及對(duì)操作人員的各種感官反饋(如視覺反饋及力反饋等)的模擬等，是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在手術(shù)訓(xùn)練中的重要應(yīng)用。相關(guān)文獻(xiàn)Florian Schulzej Katja Biihlerj Andre Neubauerj Armin Kanitsarj Leslie Holtonj Stefan Wolfsberger. Intra-operative virtual endoscopy for image guided endonasal transsphenoidal pituitary surgery. International Journal of Computer Assisted Radiology and Surgery, 2010， 5(2): 143-154.
在虛擬手術(shù)仿真中，器官組織的實(shí)時(shí)真實(shí)感變形仿真是一個(gè)重要的研究?jī)?nèi)容，是虛擬手術(shù)仿真的關(guān)鍵技術(shù)之一。1996年，Mr. Stava在第四屆醫(yī)學(xué)虛擬現(xiàn)實(shí)會(huì)議上提出了關(guān)于三代醫(yī)學(xué)仿真系統(tǒng)框架的概念。第一代醫(yī)學(xué)仿真系統(tǒng)著重于表現(xiàn)人體的幾何特性，將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中的漫游和沉浸概念應(yīng)用于人體解剖學(xué)數(shù)據(jù)集，提供有限的用戶交互，并在醫(yī)護(hù)人員的教育和培訓(xùn)中得到應(yīng)用。第二代醫(yī)學(xué)仿真系統(tǒng)是物理意義上的醫(yī)學(xué)仿真，不僅在視覺上呈現(xiàn)人體組織的解剖結(jié)構(gòu)，而且還表現(xiàn)器官組織的物理特征、生物力學(xué)特性，如器官組織的黏彈性，當(dāng)有外力作用時(shí)，器官組織將發(fā)生形變。第三代物理醫(yī)學(xué)仿真系統(tǒng)使仿真效果更為逼真，加入了人體作為生物體的物理特性，導(dǎo)致了基于物理模型和原理的計(jì)算模型的石幵究° 相關(guān)文獻(xiàn)Changmok Choi, Jungsik Kim, Hyonyung Han, Bummo Ahn, Jung Kim. Graphic and Haptic Modeling of the Oesophagus for VR-based Medical Simulation, Int J Med Robotics Comput Assist Surg, 5:257-266， 2009.
有限元方法(FEM)是流體仿真領(lǐng)域運(yùn)用最為廣泛的一種方法，也廣泛運(yùn)用于變形仿真領(lǐng)域。FEM方法能夠得到較高的精度，但往往求解方程的規(guī)模較大，降低了仿真的實(shí)時(shí)性。 Halic提出一種基于質(zhì)點(diǎn)-彈簧模型(MSM)的軟組織變形方法，對(duì)比MSM與FEM方法對(duì)于軟組織變形的利弊，傳統(tǒng)的MSM模型不能完全表現(xiàn)軟組織物理特性，在系統(tǒng)約束不足時(shí)，會(huì)造成系統(tǒng)不穩(wěn)定，且在變形較大時(shí)不能準(zhǔn)確描述軟組織的形變。近年來，多個(gè)基于復(fù)雜幾何形狀和復(fù)雜邊界條件的彈性變形模型被提出并取得了很好的變形效果。Thomas針對(duì)軟組織模型提出了一種高效的基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的變形模型，真實(shí)地反映了組織的物理特性及生理學(xué)特性。Faure提出了一種新的針對(duì)于復(fù)雜幾何曲面和具有異構(gòu)材料特性的變形方法， 通過自動(dòng)計(jì)算節(jié)點(diǎn)分布情況區(qū)分組織的幾何特征和材料特性，有效地解決非均勻剛度問題。Zhu實(shí)現(xiàn)在8核心和16核心SMP上的高分辨率彈性變形模型，能夠處理復(fù)雜度幾何形狀和復(fù)雜的邊界情況，使其適應(yīng)圖形和動(dòng)畫應(yīng)用的具體需要，并討論了多處理器共享內(nèi)存的可擴(kuò)展性。這種多重網(wǎng)格框架下的彈性模型可以高效仿真不同材料參數(shù)和任意不規(guī)則幾何形狀下的變形，但其碰撞檢測(cè)算法成為了求解性能的瓶頸。Gilles將基于物理的連續(xù)介質(zhì)力學(xué)模型與Muller在2005年提出的frame-based方法結(jié)合提出了一種新的變形模型-Frame-based方法，即將采樣點(diǎn)當(dāng)前位置與目標(biāo)位置的距離代替相互作用力，將幾何約束關(guān)系代替能量的幾何變形模型。Gilles在Muller的研究基礎(chǔ)上對(duì)每個(gè)采樣點(diǎn)采用反映模型內(nèi)部物理特性的拉格朗日力學(xué)方程，從簡(jiǎn)單的單峰曲線描述的變形到在復(fù)雜的真實(shí)感變形，F(xiàn)rame-based彈性變形模型可以與有限元方法相媲美。相關(guān)文獻(xiàn)=Lenka Jerabkova, Torsten Kuhlen, Timm P. ffolter, Norbert Pallua, A Voxel Based Multiresolution Technique for Soft Tissue Deformation. VRST' 04, November 10-12， 2004, Hong Kong, Pages:158-161.
但是，現(xiàn)有仿真方法均缺乏對(duì)器官組織外圍凹陷部位的合適處理手段，導(dǎo)致精度不足， 本領(lǐng)域亟需新的仿真方法出現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
為了彌補(bǔ)現(xiàn)有變形仿真方法的不足，本發(fā)明提出一種基于力異步擴(kuò)散模型的三維組織變形仿真方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種基于力異步擴(kuò)散模型的醫(yī)學(xué)組織動(dòng)力學(xué)仿真方法，包括以下步驟
步驟1，為三維軟組織建立幾何模型、物理模型和過渡模型，具體建立方式包括建立三維軟組織表面的幾何模型；通過剖分幾何模型建立物理模型，物理模型由體素組成，體素由質(zhì)點(diǎn)和質(zhì)點(diǎn)之間的彈簧組成；建立過渡模型將物理模型映射到幾何模型；
步驟2，由區(qū)域擴(kuò)散算法區(qū)分物理模型的內(nèi)外體素，去除物理模型的外部體素，保留物理模型的邊界體素和內(nèi)部體素；
所述區(qū)域擴(kuò)散算法的具體方式為，首先在物理模型中任意取一個(gè)內(nèi)部體素，稱為種子體素，定義體素的直接相連區(qū)域?yàn)樵擉w素的上下左右前后六個(gè)方向的區(qū)域；對(duì)于種子體素， 往其直接相連區(qū)域延伸，若其直接相連的某一個(gè)體素不是邊界體素，則一定是內(nèi)部體素；對(duì)于新發(fā)現(xiàn)的內(nèi)部體素，往其直接相連區(qū)域延伸，若其直接相連的某一個(gè)體素不是邊界體素， 則一定是內(nèi)部體素，以此類推，直到延伸至物理模型所有的邊界體素；
步驟3，采用兩級(jí)碰撞方式進(jìn)行碰撞測(cè)試，根據(jù)手術(shù)棒位置確定碰撞檢測(cè)點(diǎn)位置；所述兩級(jí)碰撞方式包括先求解發(fā)生碰撞的局部區(qū)域，再確定碰撞檢測(cè)點(diǎn)在局部區(qū)域的位置； 步驟4，求解幾何模型上每一點(diǎn)的高斯曲率；
步驟5，根據(jù)步驟4所得高斯曲率，為幾何模型上每一點(diǎn)定義一個(gè)輻射半徑；對(duì)軟組織施加力后，物理模型受力形變的異步擴(kuò)散過程是以步驟3所得碰撞檢測(cè)點(diǎn)為基點(diǎn)開始往外擴(kuò)散，第一次擴(kuò)散至碰撞檢測(cè)點(diǎn)的輻射區(qū)域內(nèi)的點(diǎn)，然后將輻射區(qū)域內(nèi)的點(diǎn)都加入活動(dòng)區(qū)域；第一次擴(kuò)散后的活動(dòng)區(qū)域作為第一個(gè)異步區(qū)域；對(duì)于新加入活動(dòng)區(qū)域的點(diǎn)，在第二次擴(kuò)散的時(shí)候，以它們作為基點(diǎn)往外擴(kuò)散，若一個(gè)點(diǎn)在它們的輻射區(qū)域內(nèi)部，則將該點(diǎn)加入到活動(dòng)區(qū)域中來，所有基點(diǎn)新增的點(diǎn)構(gòu)成了第二個(gè)異步區(qū)域，以此類推，直到物理模型的所有質(zhì)點(diǎn)都加入活動(dòng)區(qū)域，只有活動(dòng)區(qū)域內(nèi)的質(zhì)點(diǎn)才能運(yùn)動(dòng)；所述物理模型上基點(diǎn)的輻射區(qū)域根據(jù)幾何模型上相應(yīng)點(diǎn)的輻射半徑得到；
步驟6，根據(jù)步驟5所得物理模型的異步區(qū)域，對(duì)物理模型的每個(gè)質(zhì)點(diǎn)在異步擴(kuò)散過程中的位置進(jìn)行求解，將物理模型上的形變效果通過過渡模型在幾何模型上體現(xiàn)并繪制出來；對(duì)質(zhì)點(diǎn)位置進(jìn)行求解的方式為，在物理模型上對(duì)質(zhì)點(diǎn)之間的彈簧進(jìn)行分類，根據(jù)彈簧分類分析質(zhì)點(diǎn)受力情況，分析得出質(zhì)點(diǎn)所受合力之后，利用質(zhì)點(diǎn)當(dāng)前時(shí)刻和上一時(shí)刻的位置來求解質(zhì)點(diǎn)下一時(shí)刻的位置。而且，步驟1中，
建立的幾何模型包括三角形頂點(diǎn)集合 la^iwjfjji)和三角形面片集合GM2OyjXFU^，其中w為三角形頂點(diǎn)索引集合，
FC為三角形頂點(diǎn)坐標(biāo)集合，U為三角形面片索引集合，表示三角形三個(gè)頂點(diǎn)的索引值；
建立的物理模型包括質(zhì)點(diǎn)集合PM1(J^FC)和體素集合JW2(Ei^KKP)，其中PJ為
質(zhì)點(diǎn)的三維索引集合，VC為三角形頂點(diǎn)坐標(biāo)集合，VM為體素的三維索引集合，聊為體素八個(gè)頂點(diǎn)的三維索引集合；
建立的過渡模型包括體素-頂點(diǎn)集合TMxQOa^VTi、頂點(diǎn)-體素集合
IM2{WjaiU》和體素-三角形集合IM3(KIiJiiJI),其中Κ 7為體素的三維索引集合，
I是表面頂點(diǎn)在體素內(nèi)的相對(duì)位置，W為三角形頂點(diǎn)索引集合，II為三角形面片索引集合，凡是體素內(nèi)三角形頂點(diǎn)個(gè)數(shù)，雙,是與體素相關(guān)的三角形個(gè)數(shù)。本發(fā)明提出一種基于力異步擴(kuò)散模型(FADM，F(xiàn)orce Asynchronous Diffusion Model)的三維軟組織變形仿真方法，它分為三個(gè)部分為后續(xù)變形過程提供便捷的模型預(yù)處理部分，基于模型預(yù)處理的兩級(jí)碰撞檢測(cè)部分和高效的模型求解部分。針對(duì)FADM在人體復(fù)雜組織器官變形方面的應(yīng)用，在預(yù)處理部分使用區(qū)域擴(kuò)散算法區(qū)分內(nèi)外體素并去除冗余體素，達(dá)到了在保證物理模型表面精確性的情況下簡(jiǎn)化原有計(jì)算過程的效果。為體現(xiàn)器官組織的生理特征，本發(fā)明在模型求解部分引入表面模型高斯曲率參數(shù)，實(shí)現(xiàn)器官組織異步擴(kuò)散，使器官組織對(duì)應(yīng)曲面上的網(wǎng)格疏密程度隨著模型結(jié)構(gòu)特征和幾何特征變化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明提出的變形仿真方法，去除了凹面體中的無效鏈接，在視覺上能逼真地呈現(xiàn)器官組織受外力作用時(shí)的變形效果，實(shí)現(xiàn)高精度的醫(yī)學(xué)動(dòng)力學(xué)變形仿真。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例的模型示意圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施例的兩級(jí)碰撞檢測(cè)示意圖。圖3為本發(fā)明實(shí)施例的三角面片頂點(diǎn)高斯曲率求取示意圖。圖4為本發(fā)明實(shí)施例中基于高斯曲率的區(qū)域擴(kuò)散示意圖。圖5為本發(fā)明實(shí)施例的組織彈簧和連接彈簧示意圖。圖6為本發(fā)明實(shí)施例的虛擬彈簧示意圖。圖7為本發(fā)明實(shí)施例的流程圖。
具體實(shí)施方式
軟組織變形仿真涉及復(fù)雜的數(shù)學(xué)物理過程，需要處理大量的數(shù)據(jù)和建立滿足物理性和實(shí)時(shí)性的組織變形模型。本發(fā)明提出一種新穎的變形仿真模型一基于力異步擴(kuò)散模型 FADM0參見圖1，F(xiàn)ADM分為三個(gè)部分模型預(yù)處理部分、碰撞檢測(cè)部分和仿真模型求解部分。 針對(duì)軟組織內(nèi)部結(jié)構(gòu)，F(xiàn)ADM質(zhì)點(diǎn)之間不同作用的彈簧進(jìn)行分類并通過碰撞檢測(cè)獲取控制點(diǎn)。然而FADM在手術(shù)仿真中不可避免的會(huì)面對(duì)復(fù)雜的人體器官模型，例如心臟、肝臟等組織模型。將FADM用于復(fù)雜人體器官模型進(jìn)行變形仿真時(shí)，在對(duì)其幾何模型剖分建立物理模型的過程中，在器官組織外圍凹陷部位存在無效連接，使本來無關(guān)系的區(qū)域通過彈簧連接起來，這在凸面體表面模型的變形仿真中影響不大，但是針對(duì)凹面體，無效連接的存在會(huì)直接影響變形效果的準(zhǔn)確，本發(fā)明提出區(qū)域擴(kuò)散算法區(qū)分內(nèi)外體素，去除因剖分獲得的物理模型外部冗余體素，并達(dá)到了在保證物理模型表面精確性的情況下簡(jiǎn)化原有計(jì)算過程。軟組織變形物理運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)為質(zhì)點(diǎn)受力位置改變和運(yùn)動(dòng)區(qū)域逐層擴(kuò)散兩個(gè)過程。力從控制點(diǎn)開始逐層擴(kuò)散，力擴(kuò)散經(jīng)過的區(qū)域成為活動(dòng)區(qū)域，且只有活動(dòng)區(qū)域中的質(zhì)點(diǎn)才開始受力，位置發(fā)生改變。相比于傳統(tǒng)方法中每幀遍歷全部粒子計(jì)算位置，F(xiàn)ADM只需計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻活動(dòng)區(qū)域的粒子。對(duì)于異步區(qū)域的劃分主要根據(jù)模型表面的幾何特征和變化劇烈程度進(jìn)行判斷。通過引入表面頂點(diǎn)高斯曲率確定表面模型的變化劇烈程度，劃分異步區(qū)域范圍。在模型表面變化較為劇烈且模型區(qū)域復(fù)雜的地方，異步區(qū)域劃分較細(xì)致，區(qū)域較小，即異步區(qū)域劃分較細(xì)致；對(duì)于模型表面變化平緩且模型區(qū)域不復(fù)雜的地方，異步區(qū)域范圍劃分較大即異步區(qū)域劃分較粗糙。以下結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明技術(shù)方案。參見圖7，本發(fā)明實(shí)施例包括以下步驟
步驟1，為三維軟組織建立幾何模型、物理模型和過渡模型，具體建立方式包括建立三維軟組織表面的幾何模型；通過剖分幾何模型建立物理模型，物理模型由體素組成，體素由質(zhì)點(diǎn)和質(zhì)點(diǎn)之間的彈簧組成；建立過渡模型將物理模型映射到幾何模型。該步驟屬于模型預(yù)處理部分。實(shí)施例從STL文件讀取模型信息，建立三維軟組織的幾何表面模型來描述軟組織的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；在三維體素內(nèi)完全剖分幾何模型，建立體素間具有固定連接的物理模型；首先將作用在軟組織上的力轉(zhuǎn)化為作用在物理模型上的力，物理模型發(fā)生形變之后，建立過渡模型將物理模型上的形變映射到幾何模型上來，以體現(xiàn)軟組織的形變。STL文件是一種 3D文件格式，以三角形集合來表示物體外輪廓形狀，由多個(gè)三角面片的定義組成，每個(gè)三角面片的定義包括三角形各個(gè)頂點(diǎn)的三維坐標(biāo)和三角面片的法矢量。幾何模型是三維軟組織的表面模型，反映軟組織空間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。物理模型是多個(gè)正方體體素組成，體素由正方體頂點(diǎn)處的質(zhì)點(diǎn)和質(zhì)點(diǎn)間的彈簧組成。在物理模型上的變形求解非常簡(jiǎn)單，并且能反映組織內(nèi)部的變形情況，使得變形更具有物理特性。為了將物理模型上的形變映射到幾何模型上來，本發(fā)明引入過渡模型，用以協(xié)調(diào)物理模型和幾何模型的形變。在步驟6中實(shí)現(xiàn)模型恢復(fù)，就是利用過渡模型，將物理模型上的形變效果通過過渡模型在幾何模型上體現(xiàn)形變效果。本發(fā)明對(duì)數(shù)據(jù)建立三維軟組織的幾何模型來描述軟組織的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，分為兩個(gè)部分三角形頂點(diǎn)集合·i和三角形面片集合Oi2,如表1所示。表權(quán)利要求
1.一種基于力異步擴(kuò)散模型的醫(yī)學(xué)組織動(dòng)力學(xué)仿真方法，其特征在于，包括以下步驟步驟1，為三維軟組織建立幾何模型、物理模型和過渡模型，具體建立方式包括建立三維軟組織表面的幾何模型；通過剖分幾何模型建立物理模型，物理模型由體素組成，體素由質(zhì)點(diǎn)和質(zhì)點(diǎn)之間的彈簧組成；建立過渡模型將物理模型映射到幾何模型；步驟2，由區(qū)域擴(kuò)散算法區(qū)分物理模型的內(nèi)外體素，去除物理模型的外部體素，保留物理模型的邊界體素和內(nèi)部體素；所述區(qū)域擴(kuò)散算法的具體方式為，首先在物理模型中任意取一個(gè)內(nèi)部體素，稱為種子體素，定義體素的直接相連區(qū)域?yàn)樵擉w素的上下左右前后六個(gè)方向的區(qū)域；對(duì)于種子體素， 往其直接相連區(qū)域延伸，若其直接相連的某一個(gè)體素不是邊界體素，則一定是內(nèi)部體素；對(duì)于新發(fā)現(xiàn)的內(nèi)部體素，往其直接相連區(qū)域延伸，若其直接相連的某一個(gè)體素不是邊界體素， 則一定是內(nèi)部體素，以此類推，直到延伸至物理模型所有的邊界體素；步驟3，采用兩級(jí)碰撞方式進(jìn)行碰撞測(cè)試，根據(jù)手術(shù)棒位置確定碰撞檢測(cè)點(diǎn)位置；所述兩級(jí)碰撞方式包括先求解發(fā)生碰撞的局部區(qū)域，再確定碰撞檢測(cè)點(diǎn)在局部區(qū)域的位置； 步驟4，求解幾何模型上每一點(diǎn)的高斯曲率；步驟5，根據(jù)步驟4所得高斯曲率，為幾何模型上每一點(diǎn)定義一個(gè)輻射半徑；對(duì)軟組織施加力后，物理模型受力形變的異步擴(kuò)散過程是以步驟3所得碰撞檢測(cè)點(diǎn)為基點(diǎn)開始往外擴(kuò)散，第一次擴(kuò)散至碰撞檢測(cè)點(diǎn)的輻射區(qū)域內(nèi)的點(diǎn)，然后將輻射區(qū)域內(nèi)的點(diǎn)都加入活動(dòng)區(qū)域；第一次擴(kuò)散后的活動(dòng)區(qū)域作為第一個(gè)異步區(qū)域；對(duì)于新加入活動(dòng)區(qū)域的點(diǎn)，在第二次擴(kuò)散的時(shí)候，以它們作為基點(diǎn)往外擴(kuò)散，若一個(gè)點(diǎn)在它們的輻射區(qū)域內(nèi)部，則將該點(diǎn)加入到活動(dòng)區(qū)域中來，所有基點(diǎn)新增的點(diǎn)構(gòu)成了第二個(gè)異步區(qū)域，以此類推，直到物理模型的所有質(zhì)點(diǎn)都加入活動(dòng)區(qū)域，只有活動(dòng)區(qū)域內(nèi)的質(zhì)點(diǎn)才能運(yùn)動(dòng)；所述物理模型上基點(diǎn)的輻射區(qū)域根據(jù)幾何模型上相應(yīng)點(diǎn)的輻射半徑得到；步驟6，根據(jù)步驟5所得物理模型的異步區(qū)域，對(duì)物理模型的每個(gè)質(zhì)點(diǎn)在異步擴(kuò)散過程中的位置進(jìn)行求解，將物理模型上的形變效果通過過渡模型在幾何模型上體現(xiàn)并繪制出來；對(duì)質(zhì)點(diǎn)位置進(jìn)行求解的方式為，在物理模型上對(duì)質(zhì)點(diǎn)之間的彈簧進(jìn)行分類，根據(jù)彈簧分類分析質(zhì)點(diǎn)受力情況，分析得出質(zhì)點(diǎn)所受合力之后，利用質(zhì)點(diǎn)當(dāng)前時(shí)刻和上一時(shí)刻的位置來求解質(zhì)點(diǎn)下一時(shí)刻的位置。
2.如權(quán)利要求1所述基于力異步擴(kuò)散模型的醫(yī)學(xué)組織動(dòng)力學(xué)仿真方法，其特征在于 步驟1中，建立的幾何模型包括三角形頂點(diǎn)集合 Of1(WJCJJ)和三角形面片集合<af2py，F(xiàn)1J%F3> ,其中W為三角形頂點(diǎn)索引集合，F(xiàn)e為三角形頂點(diǎn)坐標(biāo)集合， 為三角形面片索引集合表示三角形三個(gè)頂點(diǎn)的索引值；建立的物理模型包括質(zhì)點(diǎn)集合PM1(J^FC)和體素集合IW2(KXyiKlP)，其中JY為質(zhì)點(diǎn)的三維索引集合，VC為三角形頂點(diǎn)坐標(biāo)集合，VM為體素的三維索引集合，VXP為體素八個(gè)頂點(diǎn)的三維索引集合；建立的過渡模型包括體素-頂點(diǎn)集合 Μ, ^Λ^ Τ)、頂點(diǎn)-體素集合 IM2CWjai;!) 和體素-三角形集合Ilf3(KSrj^II),其中皿為體素的三維索引集合，￡是表面頂點(diǎn)在體素內(nèi)的相對(duì)位置，W為三角形頂點(diǎn)索引集合，BT為三角形面片索引集合，民是體素內(nèi)三角形頂點(diǎn)個(gè)數(shù)，風(fēng)是與體素相關(guān)的三角形個(gè)數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及基于力異步擴(kuò)散模型的三維醫(yī)學(xué)軟組織模型變形仿真方法，包括為后續(xù)變形過程提供便捷模型的預(yù)處理部分，基于模型預(yù)處理的兩級(jí)碰撞檢測(cè)部分和高效的模型求解部分。為了消除無效連接對(duì)變形效果的影響，提出區(qū)域擴(kuò)散算法區(qū)分內(nèi)外體素，去除因剖分獲得的物理模型冗余外部體素，并達(dá)到了在保證物理模型表面精確性的情況下簡(jiǎn)化原有計(jì)算過程的目的。本發(fā)明提出的三維組織變形仿真方法能很好的應(yīng)用于人體復(fù)雜器官組織。
文檔編號(hào)G06T17/00GK102314710SQ20111028712
公開日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2011年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月26日
發(fā)明者司偉鑫, 廖祥云, 段昭亮, 袁志勇 申請(qǐng)人:武漢大學(xué)