The present invention discloses a kind of acupuncture force feedback deformation model modeling method, the first reconstruction of the soft tissue model; then calculate the global deformation matrix global deformation information recording soft tissue model; then calculate the initial coordinates and coordinate between the acupuncture point acupuncture point deformation before the distance, and then determine whether needle punctured skin; if the needle not pierce the skin, feedback real-time virtual spring force calculation the surface of the skin; if the tip has punctured the skin, soft tissue model feedback calculation of internal force, and the acupuncture skin after restoration control. The virtual spring and the body element model can feedback the needle in the skin of internal and external force are calculated, in order to ensure the simple calculation and to ensure high precision deformation simulation, in the interactive process, real-time and realistic operator can feel tactile information.
【技术实现步骤摘要】
一种针灸力反馈形变模型的建模方法
本专利技术涉及针灸模拟,尤其涉及一种针灸力反馈形变模型的建模方法。
技术介绍
针灸是传统中国养生治病的神奇医术,在现代养生医学中也有很广泛的应用。然而人体穴位比较难找,对于刚接触针灸的新手来说是一个很大的挑战,几乎无法实战练习,而扎错穴位也会对人体产生或大或小的影响,因此训练至关重要。传统的针灸培训成本高、风险高,虚拟针灸模拟系统可以帮助中医新手练习针灸,有效地解决这一问题。柔性体表面形变是虚拟触觉交互过程的关键。常用的物理模型中,弹簧-质点模型具有建模简单、计算灵活、速度快的优点,但该模型精度有限,稳定性差。有限元模型精度高,但计算相对复杂。因此,具有良好的交互功能和形变效果的柔体模型对于虚拟手术系统来说至关重要。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对
技术介绍
的不足,提供了一种针灸力反馈形变模型的建模方法。本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案:一种针灸力反馈形变模型的建模方法,包含以下步骤:步骤1),重建软组织模型:采用体元模型重建软组织内部,采用网格模型重建软组织表皮;所述体元模型包含用于表示软组织内部的内部体元和用于表示模型针头的针体元;进行针灸模拟时,将模型针头在软组织内部所经过路径上的内部体元替换成针体元;步骤2),根据以下公式计算用于记录软组织模型的全局形变信息的的全局形变矩阵A:其中,n是软组织模型的网格质点数,mi是软组织模型中质点i的质量,i为大于等于1小于等于n的自然数,pi是软组织模型中质点i的坐标,pcm是形变后软组织模型的质心坐标,是质点i的初始坐标,是初始状态下软组织模型的质心坐 ...
【技术保护点】
一种针灸力反馈形变模型的建模方法,其特征在于,包含以下步骤:步骤1),重建软组织模型:采用体元模型重建软组织内部,采用网格模型重建软组织表皮;所述体元模型包含用于表示软组织内部的内部体元和用于表示模型针头的针体元;进行针灸模拟时,将模型针头在软组织内部所经过路径上的内部体元替换成针体元;步骤2),根据以下公式计算用于记录软组织模型的全局形变信息的的全局形变矩阵A:
【技术特征摘要】
1.一种针灸力反馈形变模型的建模方法,其特征在于,包含以下步骤:步骤1),重建软组织模型:采用体元模型重建软组织内部,采用网格模型重建软组织表皮;所述体元模型包含用于表示软组织内部的内部体元和用于表示模型针头的针体元;进行针灸模拟时,将模型针头在软组织内部所经过路径上的内部体元替换成针体元;步骤2),根据以下公式计算用于记录软组织模型的全局形变信息的的全局形变矩阵A:其中,n是软组织模型的网格质点数,mi是软组织模型中质点i的质量,i为大于等于1小于等于n的自然数,pi是软组织模型中质点i的坐标,pcm是形变后软组织模型的质心坐标,是质点i的初始坐标,是初始状态下软组织模型的质心坐标;步骤3),计算针刺点形变前的初始坐标和针刺点坐标pc之间的距离当且针尖坐标x与针刺点坐标pc重合时,判定皮肤表层为未被刺破的状态,执行步骤4),其中,dmax为预设的皮肤最大形变量;当且针尖坐标x与针刺点坐标pc不重合时,判定皮肤表层为被刺破的状态,执行步骤5);步骤4),根据以下公式实时产生虚拟弹簧计算皮肤表层的力反馈Fout:
【专利技术属性】
技术研发人员:张小瑞,段佳骊,孙伟,王澎湃,夏薇薇,宋爱国,牛建伟,朱利丰,刘佳,徐慧,舒雅,
申请(专利权)人:南京信息工程大学,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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