虚拟手术中软组织形变与触觉反馈算法研究

摘要

随着虚拟现实技术的发展,其在医疗领域的应用越来越广泛。虚拟现实利用计算机图形学构造出虚拟的软组织形变模型,在与虚拟模型进行交互中加入触觉交互设备使其具有临场感。本文以真实人体表皮软组织的力学特性为原始数据,选择了基于表面模型的质点-弹簧模型。在面模型中增加了虚拟体弹簧,使得虚拟软组织在形变时能够更加的真实与逼真,并且以质点-弹簧模型为基础建立了软组织实时形变和力反馈的算法。最后,利用Open GL三维图形库对模型进行绘制和渲染;在触觉交互方面,是基于Open Haptics软件包实现触觉渲染,并利用Phantom Desktop力反馈设备实现了对软组织的针刺操作。通过相关的仿真实验验证了系统在保证一定精度前提下能够满足操作的实时性。