一种虚拟手术中流血与抽吸交互模型的建模方法与流程

技术特征：
1.一种虚拟手术中流血与抽吸交互模型的建模方法，其特征在于，所述建模方法包括以下步骤：步骤一、在每个时间周期内，随机生成一定数量的流血粒子，并且让粒子的初始位置以圆形或椭圆形的方式均匀的分布在出血点的位置区域，然后再计算粒子的受力；步骤二、引入了抽吸模型对所有流血粒子的位置逐一进行判定；如果粒子i位于抽吸器的抽吸范围内r，则将该粒子i标记为被删除的粒子；否则，如果粒子i处在抽吸影响范围内r～r时，对其施加一个抽吸力；否则，不对其进行额外的处理；步骤三、引入了吸附模型对所有流血粒子的位置逐一进行判定；如果粒子i位于软组织的吸附范围内，则将该粒子i标记为吸附粒子；否则，如果粒子i位于软组织的吸附影响范围内时，对粒子i施加一个吸附力；否则，不对其进行额外的处理；步骤四、根据出血时间计算血液对应的rgb值，根据出血量计算血液的透明度，以便渲染流血。2.根据权利要求1所述的一种虚拟手术中流血与抽吸交互模型的建模方法，其特征在于，所述步骤一中粒子的初始位置为：于，所述步骤一中粒子的初始位置为：式中，(x
i
，y
i
，z
i
)为粒子i的位置坐标，r
i
为范围0～l中的一个随机数，l为常数，为范围0～π内的一个随机数，θ
i
为范围0～2π中的一个随机数，η、μ均为缩放系数，(a，b，c)为出血点的位置坐标。3.根据权利要求1所述的一种虚拟手术中流血与抽吸交互模型的建模方法，其特征在于，在所述步骤二中粒子i受到的抽吸力为：式中，ω为控制抽吸强度的常参数，取值为1；r为抽吸影响域半径，取值为两倍的r；d
i
为粒子与抽吸器尖端的距离，r
i
为粒子i的位置坐标，r
s
为抽吸器代理点的位置坐标，n为阶数，取值范围为[1，3]。4.根据权利要求1所述的一种虚拟手术中流血与抽吸交互模型的建模方法，其特征在于，在所述步骤三中还包括：如果软组织吸附的粒子数量达到饱和，则不再吸附更多的粒子；判断粒子i处对应的软组织区域是否达到饱和状态的方法为：将流血区域划分成很多等大的小正方形，然后统计每个正方形内的吸附粒子数量，如果其值达到给定的阈值，则达到饱和。5.根据权利要求1或4所述的一种虚拟手术中流血与抽吸交互模型的建模方法，其特征在于，所述步骤三中吸附力的计算公式为：
式中，dis
i
为粒子i与软组织表面的垂直距离；k
m
为材质参数，它代表软组织的吸附强度，其值越大吸附强度越大，其值为0表示材质不具有吸附特性；为粒子i处对应的软组织表面的法向量；ε为判定粒子是否处于吸附范围的阈值，取值为粒子半径的1.5倍；σ是用来判断粒子是否处于吸附影响范围的阈值，取值为粒子半径的15倍。6.根据权利要求1所述的一种虚拟手术中流血与抽吸交互模型的建模方法，其特征在于，所述步骤四中血液对应的rgb值为：式中，(c
r
，c
g
，c
b
)为在t时刻血液颜色对应的rgb值，(c
r0
，c
g0
，cb0)为在初始时刻t＝t0时血液颜色对应的rgb值，分别为控制c
r
，c
g
，c
b
三个分量值变化率的常数，t0为初始时刻血液的温度，h为室温，α为牛顿冷却定律中的降温系数；血液的透明度值为：液的透明度值为：式中，alpha
i，j
是网格单元grid
i，j
的透明度，num
i，j
为网格单元grid
i，j
中的粒子数量，为大于num
i，j
的常数参数，一般设置为透明度达到最大值时的粒子个数；τ为透明度的下限值，φ控制透明度变化率的指数。

技术总结
本发明公开了一种虚拟手术中流血与抽吸交互模型的建模方法，该方法实现在虚拟手术中增加流血模拟的真实性。该方法包括：首先，生成粒子，计算粒子的受力；然后对所有粒子的位置进行判定，将落在抽吸器抽吸范围内(0～r)的粒子删除，对落在抽吸影响范围内(r～R)的粒子施加一个抽吸力，将位于软组织吸附范围内(0～ε)的粒子进行位置的固定，对位于吸附影响范围内(ε～σ)的粒子施加一个吸附力；最后，根据时间计算血液颜色的RGB值，根据出血量计算透明度，以渲染流血。本发明提供的虚拟手术中流血与抽吸交互模型的建模方法，通过引入抽吸模型，增加了手术过程中对处理出血的交互过程模拟；通过对血液生物特性的研究，实现了血液的吸附和变色性，提高了流血的视觉效果。提高了流血的视觉效果。提高了流血的视觉效果。


技术研发人员：李春泉 刘广传 袁丽琴 黄水源 陈利民 伍军云 刘小平
受保护的技术使用者：南昌大学
技术研发日：2021.11.23
技术公布日：2022/3/22