(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210721786.0 (22)申请日 2022.06.24 (71)申请人 南昌大学 地址 330000 江西省南昌市红谷滩新区学 府大道999号 (72)发明人 李春泉　刘广传　袁丽琴　岳靓　 黄水源　陈利民　伍军云　刘小平　 (74)专利代理 机构 北京众合诚成知识产权代理 有限公司 1 1246 专利代理师 王焕巧 (51)Int.Cl. G06T 17/00(2006.01) G06T 15/00(2011.01) G06T 7/12(2017.01) G16H 30/40(2018.01) (54)发明名称 一种基于正交面的三维点云切割模型的建 模方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于正交面的三维点云 切割模型的建模 方法， 该方法实现了虚拟手术中 切割模拟的真实性。 该方法包括： 首先， 根据手术 刀的切割方向和角度建立 以手术刀尖为中心的 正交平面α， β， γ； 然后计算每个体素点与三个 正交平面的偏移量； 然后构造合适的切口形函数 和切割影 响域， 根据每个体素点的三个偏移量判 断该点是否需要位移， 如果是则计算它的位移 量， 并进行位移操作， 直到遍历完所有体素点； 最 后， 构建二维高度场网格以渲染割痕面。 本发明 提供的基于正交面的三维点云切割模型的建模 方法， 通过引入合适的切口形函数和切割影响 域， 得到了比较真实的切口形状； 通过引入二维 高度场网格来渲染割痕面， 获得了比较光滑的切 口渲染效果。 权利要求书2页 说明书5页 附图1页 CN 115049787 A 2022.09.13 CN 115049787 A 1.一种基于正交面的三维点云切割模型的建模方法， 其特征在于， 所述建模方法包括 以下步骤： 步骤一、 将虚拟手术刀具的尖端简化成一个代理小球； 根据手术刀的切割方向和角度 建立以代理小球为中心的正交平面α， β， γ； 步骤二、 分别计算每 个体素点与三个正交平面的偏移量； 步骤三、 根据真实切口的形状， 构造合适的切口形函数和切割影响域； 然后根据它们到 三个正交平面的距离判断该体素点是否位于切割影响域内， 如果是则将其标志 为需要移动 的点， 如果 不是则跳过， 直到遍历完所有体素点； 步骤四、 计算每 个需要移动的体素点的位移， 并进行位移操作； 步骤五、 构建二维高度场网格以渲染割痕面。 2.根据权利要求1所述的一种基于正交面的三维点云切割模型的建模方法， 其特征在 于， 所述步骤二中计算每 个体素点与三个正交平面的偏移量 为： 式中， Kα、 Kβ、 Kγ分别为体素点(x,y,z)与正交平面α， β， γ的偏移 量； (xtp,ytp,ztp)为代理 小球的位置坐标， a,b,c分别为正交平面α， β， γ的法向量； (ax,ay,az),(bx,by,bz),(cx,cy, cz)分别为向量a,b,c的三个分量； | |a||,||b||,||c||分别为向量a,b,c的模长 。 3.根据权利要求2所述的一种基于正交面的三维点云切割模型的建模方法， 其特征在 于， 在所述 步骤三中切口形函数为： 式中， k1,k2为控制切口形状的常数参数， σ 为深度系数， 其定义 为： σ ＝1+ μ1( μ2‑ztp) 式中， μ1， μ2为决定深度系数与影响域范围关系的参数。 4.根据权利要求3所述的一种基于正交面的三维点云切割模型的建模方法， 其特征在 于， 在所述 步骤三中切割影响域的范围为： 权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115049787 A 25.根据权利要求4所述的一种基于正交面的三维点云切割模型的建模方法， 其特征在 于， 在所述 步骤四中每 个需要移动的体素点的位移量计算公式为： 式中η1、 η2、 η3为控制位移量的参数。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115049787 A 3