论文摘要：支持动态体纹理映射的人体软组织物理形变方法研究与实现

基于物理的软组织变形技术广泛应用于手术模拟器等虚拟现实领域，是构建可交互虚拟人体软组织器官的核心技术之一。软组织交互仿真中富有挑战性的关键技术问题是，出现切割等破坏材料连续性的操作后物理模型更新的实时性问题与切割面纹理逼真绘制问题。为解决此类难题，本文开展了物理形变算法、体纹理动画算法、切割算法三方面的研究和实现工作：（1）基于最小移动二乘的物理形变算法。针对基于有限元等有网格的软组织切割仿真方法时更新代价高的问题，本文给出了一种基于最小移动二乘的无网格物理形变算法，当切割操作发生时，在复杂度较低的物理模型上完成切割更新操作，提高了仿真效率。（2）基于Lapped Solid Texture的体纹理动画方法。针对传统2D-3D纹理映射方法无法对切割面进行实时纹理绘制的问题，本文研究并实现了一种用于变形计算的体纹理动画算法，能够对软组织内部生成的新切割表面按其空间位置进行实时的3D体纹理绘制。（3）基于2D径向基的体纹理切割动画方法。为了在软组织仿真过程中实时模拟切割操作，本文研究实现了一种基于2D径向基的切割算法，通过2D径向基定义的隐式切割曲线，进行物理、几何、纹理模型的动态更新，实现这三种模型的统一。验证测试结果表明：本文成果能在物理模型采样为700粒子规模时，对2000左右四面体单元的体纹理模型进行接近实时（>=20f/s）的切割更新处理，能够对杨氏模量介于100KPa到1GPa间的软组织器官材料进行稳定的物理形变切割仿真。

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