医学人体器官真实感绘制方法的研究与实现

admin · 发表于昨天 12:17

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在医学领域，微创手术虚拟现实模拟器越来越多地用于医生的技能培训和考核。为了让用户获得良好的沉浸感，满足模拟手术交互要求的医学人体器官真实感绘制必不可少。在微创手术的模拟中，不仅要真实表现人体器官在手术灯光的照射下的效果，而且要保证模拟手术的实时性。本文致力于研究手术模拟中人体器官的真实感绘制，具体内容包括以下几个方面：（1）适用于合成器官表面纹理的二维纹理合成算法。在对比分析当前主流纹理合成算法的基础上，结合人体器官表面纹理特点选用了一种基于像素点的逐行纹理合成算法，并结合实验分析了其适用性和有效性。（2）肝脏类半球形器官的两步纹理映射。针对肝脏类半球形器官，对两步纹理映射算法做出了改进，使得映射后的纹理变形小，基本满足视觉要求，并在物体的所有表面都保持连续。（3）复杂曲面的平面参数化映射。给出一种基于平面参数化的纹理映射方法。利用平面参数化的结果进行纹理映射，并对使用的纹理进行处理，以消除由于分片参数化带来的接缝处的纹理不连续现象。映射结果在视觉上满足手术模拟器的要求。（4）器官表面黏液层的实时光照绘制。内脏器官表面覆盖的黏液层具有特殊的光学效果。它不仅有半透明物体的镜面反射与次表面散射，而且，它的湿粘性使得表面有微小的凹凸感，镜面高光非常零散。针对黏液层的光照特性，本文给出了一种附有黏液层的内脏器官表面的实时光照绘制方法。该方法不需要任何预处理，能在支持软组织变形的前提下得到实时绘制效率，可应用于交互式手术模拟。

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