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基于三维网格的物理仿真模型的自动构建

发布时间: 2021-11-10
截止日期:2021-11-30

价格 双方协商

地区： 北京市 市辖区 顺义区

需求方： 北京***公司

行业领域

高端产业

需求背景

除医学培训和教学之外，虚拟手术的另外一项重要应用就是面向个体化病人的手术规划和手术预演。即针对个体病人通过CT或者MR扫描获取的器官3d模型，进行几何及物理建模，在其上开展手术模拟，用以制定手术方案并提前让外科医生进行预演，熟练其手术过程，在实际手术中提高效率和安全性。该技术中关键的一项问题就是如何将任意的三维网格模型自动转化为其对应的物理仿真交互模型。

需解决的主要技术难题

1.      通用性：任意形状的三维网格都能处理，技术上具有良好的鲁棒性；

2.      均匀性：构建的模型有较好的层次结构，内部的物理单位（例如元球或者四面体）尽量具有比较均匀的尺寸大小，方便后续物理变形技术。

3.      高效性：生成物理模型的计算时间不能太久，否则会影响医生的治疗前准备。

期望实现的主要技术目标

1.可以实现基于三维网格自动构建用于碰撞、变形和切割的物理模型，如球模型、体素模型和点云模型等；

2.模型构造算法可以适应不同类型的物体，针对性的建模，如细长杆、内部充实的肝脏模型、薄壁的镜片等；

3.模型构造算法要求包覆性好，紧密贴合三维网格面，表面连续、不存在缝隙，同时能够适应不同的仿真需求，如针对刚体碰撞可以只填充表面轮廓，针对变形模型则要求能填充内部空间，并且每个单元的体积相近，实现平滑的变形效果；

4.构建的模型有较好的层次结构，可以加速碰撞检测和变形计算，能够满足大规模场景下快速、精确碰撞检测的需求（上百个物体，>1000Hz的频率）。