[发明专利]虚拟整形手术训练装置及终端设备

权利要求书

1.一种虚拟整形手术训练装置，其特征在于，包括：

骨头建模单元，用于获取待整形目标的图像和骨头特性，对所述图像进行分割重建，根据所述骨头特性生成骨头物理模型，并根据分割重建后的图像和所述骨头物理模型建立骨头几何模型；

骨锯建模单元，用于根据目标骨锯设置骨锯参数，根据所述骨锯参数生成骨锯物理模型，并根据所述骨锯物理模型建立骨锯几何模型；

人机交互单元，用于接收用户输入的操作指令，根据所述操作指令利用所述骨锯物理模型在所述骨头物理模型上进行划割，对划割后的骨头物理模型进行碰撞检测，根据碰撞检测的结果实时重建锯切面，并根据碰撞检测的结果确定锯切力；

视觉渲染单元，用于对所述骨头几何模型、所述骨锯几何模型和实时重建的锯切面进行视觉渲染，并将视觉渲染后的渲染结果发送至显示屏显示；

触觉渲染单元，用于对所述锯切力进行触觉渲染，并将触觉渲染后的渲染结果通过触觉设备反馈给所述用户。

2.如权利要求1所述的虚拟整形手术训练装置，其特征在于，所述人机交互单元对划割后的骨头物理模型进行碰撞检测包括：

获取一个连续时间间隔内所述骨锯物理模型在所述骨头物理模型上划割的扫描面；

在所述扫描面内均匀分布点；

提取在所述扫描面内均匀分布的点所在的体素；

利用提取的体素的每条边分别与所述扫描面进行射线碰撞，获得在每个体素上的碰撞信息。

3.如权利要求2所述的虚拟整形手术训练装置，其特征在于，所述人机交互单元根据碰撞检测的结果实时重建锯切面包括：

根据获得的在每个体素上的碰撞信息，确定在每个体素中的交点个数；

根据确定的每个体素中的交点个数确定一个区分阈值的平面；

将确定的平面两侧的顶点值分别设为第一预设值和第二预设值；

根据设定的平面两侧的顶点值和获取的每个体素上的碰撞信息，实时重建等值面，并计算重建的每个等值面的法向量；

根据重建的等值面和计算的每个等值面的法向量，实时重建锯切面。

4.如权利要求2所述的虚拟整形手术训练装置，其特征在于，所述人机交互单元根据碰撞检测的结果确定锯切力包括：

根据获得的每个体素上的碰撞信息，确定所述骨锯物理模型中每个锯齿的每个切割单元的面积系数；

获取所述骨锯物理模型中每个锯齿的宽度、所述骨锯物理模型中相邻锯齿间的齿距、所述骨锯物理模型的振荡速度和所述骨锯物理模型的进给速度；

根据所述骨锯物理模型中每个锯齿的每个切割单元的面积系数、所述每个锯齿的宽度、所述相邻锯齿间的齿距、所述振荡速度和所述进给速度，确定所述骨锯物理模型中每个锯齿的每个切割单元的面积；

根据所述骨锯物理模型中每个锯齿的每个切割单元的面积，确定所述骨锯物理模型中每个锯齿的每个切割单元的锯切力。

5.一种虚拟整形手术训练方法，其特征在于，包括：

获取待整形目标的图像和骨头特性，对所述图像进行分割重建，根据所述骨头特性生成骨头物理模型，并根据分割重建后的图像和所述骨头物理模型建立骨头几何模型；

根据目标骨锯设置骨锯参数，根据所述骨锯参数生成骨锯物理模型，并根据所述骨锯物理模型建立骨锯几何模型；

接收用户输入的操作指令，根据所述操作指令利用所述骨锯物理模型在所述骨头物理模型上进行划割，对划割后的骨头物理模型进行碰撞检测，根据碰撞检测的结果实时重建锯切面，并根据碰撞检测的结果确定锯切力；

对所述骨头几何模型、所述骨锯几何模型和实时重建的锯切面进行视觉渲染，并将视觉渲染后的渲染结果发送至显示屏显示；

对所述锯切力进行触觉渲染，并将触觉渲染后的渲染结果通过触觉设备反馈给所述用户。

6.如权利要求5所述的虚拟整形手术训练方法，其特征在于，所述对划割后的骨头物理模型进行碰撞检测包括：

获取一个连续时间间隔内所述骨锯物理模型在所述骨头物理模型上划割的扫描面；

在所述扫描面内均匀分布点；

提取在所述扫描面内均匀分布的点所在的体素；

利用提取的体素的每条边分别与所述扫描面进行射线碰撞，获得在每个体素上的碰撞信息。