【技术实现步骤摘要】
模拟出血模型的虚拟切割算法
本专利技术涉及模拟出血模型的虚拟切割算法。
技术介绍
近年来，随着虚拟现实技术的不断发展，通过虚拟现实平台模拟手术训练得到可能。虚拟手术给予医护人员极大的便利，他们可以使用该技术进行反复的模拟练习，提升自己的技术。目前的虚拟手术通过建模、渲染、计算将模拟手术的过程呈现在平台上，使用了有限元模型、无网格模型等。然而，目前虚拟手术技术考虑的方面仍不全面，真实性仍旧不够。在虚拟手术中增加出血模拟可以大大提高手术环境的视觉真实感，也可以培养外科医生对手术出血的反应，以及使医师把握手术力度与进程。众所周知，血液是一种粘稠的不可压缩的液体，由于血小板和其他细胞的存在而具有独特的机械性能。通常采用Navier-Stokes(N-S)方程来研究血液的物理性质，采用光滑粒子流体动力学(SPH)方法通过核近似得到N-S方程的数值解。然而，传统SPH的恒定芯半径将导致模拟出血区域的边缘扭曲。导致出血模拟效果不佳。为了解决这些问题，本文提出模拟出血模型的虚拟切割算法，该方法能够在不降低变形精度的情况下，通过改进后的网格模型实现模拟出血并能使手术医生把控手术进程...
【技术保护点】
1.一种模拟出血模型的虚拟切割算法，其特征在于：具体包括如下步骤：第一步：虚拟手术刀与虚拟器官接触且满足产生切口的条件时，虚拟器官被切割，产生切口，粒子i在出血模型内；否则只发生形变，粒子i在出血模型外；第二步：如果粒子i在出血模型外，则只计算粒子i的压力fi
【技术特征摘要】
1.一种模拟出血模型的虚拟切割算法，其特征在于：具体包括如下步骤：第一步：虚拟手术刀与虚拟器官接触且满足产生切口的条件时，虚拟器官被切割，产生切口，粒子i在出血模型内；否则只发生形变，粒子i在出血模型外；第二步：如果粒子i在出血模型外，则只计算粒子i的压力fip产生的粒子i的压力加速度如果粒子i在出血模型内，则计算粒子i的压力fip产生的压力加速度和粒子i的张力fit产生的粒子i的张力加速度第三步：如果粒子i在出血模型内，则计算粒子i的粘性力fiv产生的粒子i的粘性力加速度第四步：将粒子i的压力、张力、粘性力以及重力产生的加速度叠加以获得粒子i的总加速度ai；第五步：在出血模拟中，在计算粒子i本身的特性时，用核函数的核心半径h作为参数计算粒子i的密度，使用POLY6核函数计算；计算压力和张力时，使用SPIKY内核函数计算；计算粘性力时，使用VISCOSITY核函数计算；从而得到每帧中粒子i的总加速度ai，进而计算下一帧中粒子i的位置。2.根据权利要求1所述的模拟出血模型的虚拟切割算法，其特征在于：计算压力fip产生的压力加速度前，先计算粒子i的密度，其方程为：其中，ρi表示粒子i的密度，mi表示粒子i的质量，j表示在以粒子i的核心半径为半径的圆的范围内的粒子的标号，W表示核函数，ri与rj分别表示粒子i和粒子j的位置，ri-rj表示粒子i与粒子j之间的距离，h表示核函数的核心半径；再计算每个粒子i上的压力fip，其方程为：fip＝k(ρi-ρ0)其中fip表示粒子i上的压力，k是与温度有关的常数，ρi表示粒子i的密度，ρ0是静态密度。3.根据权利要求1或2所述的模拟出血模拟的虚拟切割算法，其特征在于：压力fip产生压力加速度其方程为其中表示粒子i的压力产生的压力加速度，fip表示粒子i上的压力，mi表示粒子i的质量，j表示粒子i的核心半径中的粒子，pi和pj分别表示粒子i与粒子j的压强，ρj表示粒子j的密度，为哈密顿算子，W表示核函数，ri-rj表示粒子i与粒子j之间的距离，h表示核函数的核心半径。4.根据权利要求1所述的模拟出血模型的虚拟切割算法，其特征在于：步骤二所述的张力fit，定义一个Colorfield区域来计算流体表面的张力当有粒子i时，其值为1，没有粒子i时，...
【专利技术属性】
技术研发人员：张小瑞，徐千雄，孙伟，宋爱国，赵沁平，牛建伟，
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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