Desarrollo de un algóritmo de detección de colisiones jerárquica para la implementación de un simulador de cirugía laparoscópica
| Autor | Juan Sebastián Muñoz - Christian Andrés Diaz León - Helmuth Trefftz Gómez |
| Cargo | Est.Juan Sebastián Muñoz Universidad EAFIT - PhD. Christian Andrés Diaz León, Universidad EAFIT - PhD. Helmuth Trefftz Gómez, Universidad EAFIT |
| Páginas | 29-34 |
Quid, N°. 19, pp. 29-34, Jul-Dic, 2012, ISSN: 1692-34 3X, Medellín-Colombia
DEVELOPMENT OF A HIERARCHY COLLISION DETEC TION ALGORITHM IN ORDER TO
IMPLEMENT A LAPAROSCOPIC SURGICAL SIMULATOR
DESARROLLO DE UN ALGÓRITMO DE DETECCIÓN DE COLISIONES JERÁRQUICA PARA LA
IMPLEMENTACIÓN DE UN SIMULADOR DE CIRUGÍ A LAPAROSCÓPICA
Est. Juan Sebastián Muñoz
Universidad EAFIT,
Laboratorio de Realidad Virtual.
Carrera 49 N° 7 Sur — 50,
Medellín, Colombia
PhD. (c) Christian Andrés Diaz
León,
Universidad EAFIT,
Laboratorio de Realidad Virtual.
Carrera 49 N° 7 Sur — 50,
Medellín, Colombia
cdiazleo@eafit.edu.co
PhD. Helmuth Trefftz Gómez,
Universidad EAFIT,
Laboratorio de Realidad Virtual.
Carrera 49 N° 7 Sur — 50,
Medellín, Colombia
htrefftz@eafit.edu.co
(Recibido el 12-05-2012. Aprobado el 20-06-2012)
Resumen:
el sistema de detección de colisión de un simulador quirúrgico es una de las partes más críticas para ser
desarrolladas, debido a que encontrar cuál sección de un órgano choca con un instrumento laparoscópico tiene que
hacerse en tiempo real y con la mayor precisión posible. En este trabajo se utiliza una aproximación denominada
"más cerca de los dos triángulos más lejanos", puesto que con ello, no existe la preocupación por el problema de
delimitación y superposición en la aproximación de los cientos de objetos de delimitación (esferas, cajas, etc.).
Palabras claves:
simulador quirúrgico, detección de colisión, aproximación de jerarquías.
Abstract:
the collision detection system of a Surgical Simulator is one of the most critical parts to be developed,
because finding which section of an organ collides with the laparoscopic instrument has to be done in real time and
as accurately as possible. In this paper we use a "most near from the two farthest triangles" approximation because
we do not have to worry about the bounding-overlap problem in the bounding objects (spheres, boxes, etc.)
approximation.
Keywords:
surgical simulation, collision detection, bounding hierarchies.
1. INTRODUCCIÓN
In a surgical simulation an important component of
the system is the collision detection algorithm, it
provides the surgeon the interactivity with the virtual
envi ronment , allowi ng him/ her to e xecute t he
comm on tasks of surgi cal simu lation. Typical
applications in computer graphics normally detect
coll isions betwe en rigi d bodi es (con cave an d
convex), but surgical simulators impose somewhat
different requirements. Firstly, the objects (organs
and tissues) are deformable. Secondly, the number of
polygons of each object is v ery hig h in order to
achieve acceptable realism. Hence, very efficient
algorithms are required.
In such an application, the following interactions of
pairs of objects that need testing can be found:
Between surgical to ols (Rigid o bjects).
Between a surgical tool and a virtual organ (Rigid
and deformable objects).
Between virtu al organs (Deformable o bjects).
The first phase is a broad phase where the idea is to
select pairs of objects which are probably colliding,
this can be handled using s patial decomposition
algorithms. In this area several approaches aiming at
dec ompo sing the s pace hav e bee n pro pose d
implem enting voxel s (García, et al ., 1994) and
(Dickheis er, 2000), bi nary space p artition trees
(Thibault, W. C. and Naylor, 1987) and sweep and
prune approach (Cohen et al., 1995).
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