基于元球模型的软组织建模与手术模拟

项目名称： 基于元球模型的软组织建模与手术模拟

项目编号： No.61402025

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 自动化技术、计算机技术

项目作者： 潘俊君

作者单位： 北京航空航天大学

项目金额： 26万元

中文摘要： 随着虚拟现实技术（VR）在医学领域应用的不断拓展和深入，虚拟手术及VR手术模拟器越来越受到学术界和工业界的关注。虚拟手术技术研究的核心和难点是人体软组织的建模及其手术操作的模拟。元球模型作为一种特殊的隐式曲面造型技术，可以有效地描述光滑、圆润的曲面，在人体器官的几何及物理建模上有着天然的优势。然而元球模型在纹理渲染上存在不足，而且现有研究没有很好地解决切割模拟中元球集合的分裂与合并等问题，因而制约了该技术在VR手术模拟中的应用。本课题将针对基于元球模型的人体软组织建模和手术模拟技术展开研究，力争取得理论和技术突破。具体内容包括：从多边形网格模型自动生成元球模型的方法；基于元球集合的人体软组织物理建模；从元球集合到多边形网格的映射算法；基于元球模型的人体软组织切割、撕裂等手术操作的模拟。在上述理论和技术研究的基础上，研制基于元球模型的虚拟手术引擎，并应用到我们已开发的腹腔镜虚拟手术平台上。

中文关键词： 虚拟现实；元球；手术模拟；变形；切割

英文摘要： With the constant application of virtual reality in medical area, virtual surgery technique and VR-based medical simulators have attracted increasing interests from both academic and industrial fields. The core research content in virtual surgery is the s

英文关键词： Virtual reality；Metaballs；Surgery simulation；Deformation；Cutting