本申請涉及計(jì)算機(jī)圖形，尤其是涉及一種基于位置動力學(xué)的物體模擬方法、手術(shù)模擬設(shè)備和計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)領(lǐng)域，對于線型物體，如線、繩索、毛發(fā)、植物等，由于其物理特性，包括長度遠(yuǎn)大于寬度，較容易彎曲、扭轉(zhuǎn)而不容易/不可拉伸等，難以尋找合適的建模方法。

2、傳統(tǒng)的ftl(follow?the?leader，跟蹤頭結(jié)點(diǎn))方法是一種基于幾何模型的建模方法，對縫合線及人體器官等軟組織的表現(xiàn)在物理上不夠真實(shí)，難以表現(xiàn)復(fù)雜交互操作。

3、基于質(zhì)點(diǎn)彈簧模型(mass-spring?model,msm)的模擬方法，可以較好模擬線型物體的形態(tài)、打結(jié)等常用操作，但由于質(zhì)點(diǎn)彈簧模型通過相鄰彈簧質(zhì)點(diǎn)間進(jìn)行力的傳遞，隨著受力點(diǎn)的增加，會出現(xiàn)超彈性的現(xiàn)象，較難模擬復(fù)雜的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，故很難得到實(shí)際的廣泛運(yùn)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決存在的技術(shù)問題，本申請?zhí)峁┝艘环N能夠準(zhǔn)確地對手術(shù)縫合線的實(shí)時形態(tài)變化進(jìn)行模擬的基于位置動力學(xué)的物體模擬方法、手術(shù)模擬設(shè)備及計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)。

2、本申請實(shí)施例第一方面，提供了一種基于位置動力學(xué)的物體模擬方法，包括：

3、根據(jù)當(dāng)前幀中控制待模擬物體移動的控制體的運(yùn)動信息確定所述待模擬物體的當(dāng)前幀對應(yīng)的指令位姿偏移量；其中，所述待模擬物體的模型包括鏈狀排列的多個粒子點(diǎn)以及連接于相鄰所述粒子點(diǎn)之間的桿節(jié)點(diǎn)；

4、按照幀間偏移閾值對所述指令位姿偏移量進(jìn)行幀間插值以確定所述當(dāng)前幀的目標(biāo)位姿偏移量；

5、按照所述目標(biāo)位姿偏移量使用基于位置動力學(xué)計(jì)算得到所述當(dāng)前幀的模型參數(shù)；

6、根據(jù)所述當(dāng)前幀的模型參數(shù)顯示所述待模擬物體。

7、本申請實(shí)施例第二方面，提供可一種手術(shù)模擬設(shè)備，包括存儲器及處理器，所述存儲器內(nèi)存儲有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被所述處理器執(zhí)行時實(shí)現(xiàn)如本申請任一實(shí)施例所述的基于位置動力學(xué)的物體模擬方法。

8、本申請實(shí)施例第三方面，提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)上存儲有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時實(shí)現(xiàn)如本申請任一實(shí)施例所述的基于位置動力學(xué)的物體模擬方法。

9、上述實(shí)施例中，基于位置動力學(xué)的物體模擬方法，設(shè)置一幀內(nèi)能夠穩(wěn)定計(jì)算的最大位置偏移量的估計(jì)值為幀間偏移閾值，使用幀間偏移閾值對來自于用戶操作的指令位姿偏移量進(jìn)行插值，使得每幀實(shí)際處理的目標(biāo)位姿偏移量不超過幀間偏移閾值，剩余的部分留給后續(xù)幀進(jìn)行處理，從而對指令位姿偏移量進(jìn)行平滑處理，減少因用戶的幅度較大的操作導(dǎo)致的物體的模型參數(shù)不穩(wěn)定。

10、上述實(shí)施例中，手術(shù)模擬設(shè)備及計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)分別與對應(yīng)的與對應(yīng)的基于位置動力學(xué)的物體模擬方法實(shí)施例屬于同一構(gòu)思，從而分別與對應(yīng)的基于位置動力學(xué)的物體模擬方法實(shí)施例具有相同的技術(shù)效果，在此不再贅述。

技術(shù)特征：

1.一種基于位置動力學(xué)的物體模擬方法，其特征在于，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的基于位置動力學(xué)的物體模擬方法，所述幀間偏移閾值包括幀間位置偏移閾值，所述幀間位置偏移閾值為一幀內(nèi)能夠穩(wěn)定計(jì)算的最大位置偏移量的估計(jì)值，所述按照幀間偏移閾值對所述指令位姿偏移量進(jìn)行幀間插值以確定所述當(dāng)前幀的目標(biāo)位姿偏移量，包括：

3.如權(quán)利要求1所述的物體模擬方法，其特征在于，所述幀間偏移閾值包括幀間姿態(tài)偏移閾值，所述幀間姿態(tài)偏移閾值為一幀內(nèi)能夠穩(wěn)定計(jì)算的最大姿態(tài)偏移量的估計(jì)值，所述按照幀間偏移閾值對所述指令位姿偏移量進(jìn)行幀間插值以確定所述當(dāng)前幀的目標(biāo)位姿偏移量，包括：

4.如權(quán)利要求1所述的物體模擬方法，其特征在于，所述根據(jù)所述當(dāng)前幀的模型參數(shù)顯示所述待模擬物體之前，包括：

5.如權(quán)利要求4所述的物體模擬方法，其特征在于，所述根據(jù)所述目標(biāo)位姿偏移量，確定所述當(dāng)前幀的內(nèi)部迭代參數(shù)，包括如下至少之一：

6.如權(quán)利要求4所述的物體模擬方法，其特征在于，所述根據(jù)所述目標(biāo)位姿偏移量，確定所述當(dāng)前幀的內(nèi)部迭代參數(shù)，包括：

7.如權(quán)利要求4所述的物體模擬方法，其特征在于，所述根據(jù)所述當(dāng)前幀的模型參數(shù)顯示所述待模擬物體，包括：

8.如權(quán)利要求7所述的物體模擬方法，其特征在于，所述根據(jù)所述目標(biāo)桿節(jié)點(diǎn)的姿態(tài)對所述最后一次迭代得到的模型參數(shù)進(jìn)行更新，包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的物體模擬方法，其特征在于，所述待模擬物體為縫合線，所述控制體為縫合針、手術(shù)鉗、鑷子中的至少一種。

10.一種手術(shù)模擬設(shè)備，其特征在于，包括存儲器及處理器，所述存儲器內(nèi)存儲有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被所述處理器執(zhí)行時實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1至9中任意一項(xiàng)所述基于位置動力學(xué)的物體模擬方法。

11.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)上存儲有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1至9中任意一項(xiàng)所述的基于位置動力學(xué)的物體模擬方法。

技術(shù)總結(jié)
本申請實(shí)施例提供一種基于位置動力學(xué)的物體模擬方法、設(shè)備和介質(zhì)，所述方法包括：根據(jù)當(dāng)前幀中控制待模擬物體移動的控制體的運(yùn)動信息確定所述待模擬物體的當(dāng)前幀對應(yīng)的指令位姿偏移量；其中，所述待模擬物體的模型包括鏈狀排列的多個粒子點(diǎn)以及連接于相鄰所述粒子點(diǎn)之間的桿節(jié)點(diǎn)；按照幀間偏移閾值對所述指令位姿偏移量進(jìn)行幀間插值以確定所述當(dāng)前幀的目標(biāo)位姿偏移量；按照所述目標(biāo)位姿偏移量使用基于位置動力學(xué)計(jì)算得到所述當(dāng)前幀的模型參數(shù)；根據(jù)所述當(dāng)前幀的模型參數(shù)顯示所述待模擬物體。

技術(shù)研發(fā)人員：劉永超,高元倩
受保護(hù)的技術(shù)使用者：深圳市精鋒醫(yī)療科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10