【技术实现步骤摘要】
一种非线性的质点弹簧软组织形变仿真方法
本专利技术涉及软组织形变建模
，特别是涉及一种非线性的质点弹簧软组织形变仿真方法。
技术介绍
在解剖教学、手术模拟和手术训练等领域中，对于器官和组织的物理运动模拟是一个核心问题。人体组织器官一般具有软组织特性，通常表现为不均匀性、各向异性、准不可压缩性、非线性、塑性和粘弹性等材料性质，对于此类软组织形变过程的精准、实时模拟一直都是很有挑战的研究课题。质点弹簧模型是人体软组织建模方面应用较多的模型之一，现有的基于质点弹簧模型的交互式软组织形变仿真模型大多将软组织的应力-应变的本构关系简化为线性关系。其计算复杂度低且易于对时间进行离散化进而迭代计算但其计算精度不高。由于实时模拟计算的需要，现有的方法多采用线弹性理论描述软组织形变，即假定应力分量与无穷小应变之间存在线滞后关系。采用线弹性模型的优点是，在整个模拟过程中，全局刚度矩阵是恒定的可以预先计算、反演和存储，提高计算效率。事实上，生物软组织是非线性的材料，只有在小变形的情况下可以近似为线性材料。另外，软组织形变中的大变形、...
【技术保护点】
1.一种非线性的质点弹簧软组织形变仿真方法，其特征在于，包括步骤：/n采集软组织的医学影像数据，对器官图像分割，利用Delaunay三角面片网格剖分得到三维面网格数据；/n在三维网格剖分的基础上，以网格节点为质点，节点之间连接的边为由结构弹簧和阻尼弹簧并联组成的弹簧组件，形成质点弹簧软组织模型；/n检测手术器械和质点弹簧软组织模型之间是否发生碰撞，若发生碰撞则计算各质点受力，更新质点位置与质点速度，计算质点弹簧软组织模型表面质点的形变值，直至手术器械和质点弹簧软组织模型之间不发生碰撞为止；/n输出仿真结果并进行视觉渲染后结束整个流程。/n
【技术特征摘要】
1.一种非线性的质点弹簧软组织形变仿真方法，其特征在于，包括步骤：
采集软组织的医学影像数据，对器官图像分割，利用Delaunay三角面片网格剖分得到三维面网格数据；
在三维网格剖分的基础上，以网格节点为质点，节点之间连接的边为由结构弹簧和阻尼弹簧并联组成的弹簧组件，形成质点弹簧软组织模型；
检测手术器械和质点弹簧软组织模型之间是否发生碰撞，若发生碰撞则计算各质点受力，更新质点位置与质点速度，计算质点弹簧软组织模型表面质点的形变值，直至手术器械和质点弹簧软组织模型之间不发生碰撞为止；
输出仿真结果并进行视觉渲染后结束整个流程。
2.根据权利要求1所述非线性的质点弹簧软组织形变仿真方法，其特征在于，根据如下显式框架Verlet积分更新质点位置和质点速度，得到质点弹簧软组织模型表面质点xi的形变值；
fi＝fiext-fis-fid，
fiext＝mig+fu，
式中，mi为质点xi的质量，fi为质点xi所受合力；fiext为质点xi所受外力包括质点重力mig和人为施加的外力f...
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