1.一種基于元球模型和混合驅(qū)動(dòng)方法的實(shí)時(shí)數(shù)字器官切割方法，其特征在于實(shí)現(xiàn)步驟如下：

第一步，預(yù)處理過程，讀取需處理的模型，所述模型包括元球模型和表面模型，元球模型是基礎(chǔ)模型，用來做驅(qū)動(dòng)，表面模型是渲染模型；同時(shí)預(yù)處理過程還要進(jìn)行渲染環(huán)境和驅(qū)動(dòng)方法的初始化；

第二步，變形過程，根據(jù)第一步讀取模型中的數(shù)據(jù)做位置動(dòng)力學(xué)方法驅(qū)動(dòng)，該變形過程為循環(huán)過程，即處理完后，若不進(jìn)入第三步切割過程或發(fā)生結(jié)束事件，則重復(fù)該變形過程；

第三步，切割過程，該過程的產(chǎn)生決定于第二步執(zhí)行完后產(chǎn)生切割事件，切割事件的產(chǎn)生決定于手術(shù)刀和模型產(chǎn)生碰撞，切割過程后若不結(jié)束，將進(jìn)入第二步變形過程；在切割過程中，需要一個(gè)混合驅(qū)動(dòng)處理過程，混合驅(qū)動(dòng)處理過程為使用一種從元球到點(diǎn)集再到元球的切割模式，元球切割分為四個(gè)部分，首先碰撞元球轉(zhuǎn)化為點(diǎn)集，然后點(diǎn)集構(gòu)建無網(wǎng)格系統(tǒng)，同時(shí)進(jìn)行剩余元球系統(tǒng)和無網(wǎng)格系統(tǒng)的耦合運(yùn)動(dòng)，最后點(diǎn)集轉(zhuǎn)化為元球；表面切割伴隨元球切割發(fā)生，分為表面分裂，裂隙生成和重新綁定；

第四步，渲染過程，從第一步開始已經(jīng)準(zhǔn)備就緒，伴隨第二步和第三步發(fā)生，需要輸入變形過程或切割過程的數(shù)據(jù)，不斷進(jìn)行渲染，最后輸出模型對(duì)應(yīng)的顯示圖像。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于元球模型和混合驅(qū)動(dòng)方法的實(shí)時(shí)數(shù)字器官切割方法，其特征在于：所述第一步，預(yù)處理過程，具體實(shí)現(xiàn)如下：

(1)讀入三種類型的文件，所述三種類型的文件為標(biāo)準(zhǔn)三角面片OBJ文件，標(biāo)準(zhǔn)紋理圖片TGA文件和自定義元球SPH文件，其中SPH文件是通過OBJ文件生成的，SPH文件提供元球信息，所述元球信息包括元球球心位置和半徑信息；OBJ文件按照通用方式存儲(chǔ)了三角面片的頂點(diǎn)信息和面片信息；TGA文件存放紋理信息；所述三種文件中的數(shù)據(jù)讀取后分別用相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)；

(2)渲染環(huán)境初始化，包括搭建OpenGL渲染環(huán)境和3D觸覺設(shè)備Phantom Device的渲染環(huán)境初始化；

(3)驅(qū)動(dòng)方法初始化，包括基于位置的動(dòng)力學(xué)方法和無網(wǎng)格方法的參數(shù)和依賴變量的初始化。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于元球模型和混合驅(qū)動(dòng)方法的實(shí)時(shí)數(shù)字器官切割方法，其特征在于：所述第二步，變形過程，具體實(shí)現(xiàn)如下：

(1)變形過程，根據(jù)第一步讀取的模型的數(shù)據(jù)，采用基于位置的動(dòng)力學(xué)(PBD)方法進(jìn)行驅(qū)動(dòng)元球，在位置動(dòng)力學(xué)方法中，添加拉伸約束，單元約束和能量約束，設(shè)置好固定元球，以達(dá)成收斂效果；

(2)表面三角面片的頂點(diǎn)與元球做高斯綁定，即該頂點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)由周圍元球的運(yùn)動(dòng)情況決定，影響元球數(shù)最多為3個(gè)，影響方式為該元球球心到頂點(diǎn)的距離與半徑的比率的高斯值加權(quán)作用在該頂點(diǎn)上。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于元球模型和混合驅(qū)動(dòng)方法的實(shí)時(shí)數(shù)字器官切割方法，其特征在于：所述第三步，切割過程，具體實(shí)現(xiàn)如下：

(1)當(dāng)手術(shù)刀碰到元球時(shí)，將元球轉(zhuǎn)化為點(diǎn)集，采樣越密集結(jié)果越準(zhǔn)確；同時(shí)移除碰撞的元球，產(chǎn)生一個(gè)剩余元球系統(tǒng)；

(2)利用步驟(1)產(chǎn)生的點(diǎn)集構(gòu)建無網(wǎng)格系統(tǒng)，使用無網(wǎng)格方法進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，使用的無網(wǎng)格方法為簡(jiǎn)化的無網(wǎng)格方法，計(jì)算速度較快；

(3)利用步驟(1)產(chǎn)生的剩余元球系統(tǒng)與步驟(2)產(chǎn)生的無網(wǎng)格系統(tǒng)進(jìn)行混合驅(qū)動(dòng)，兩個(gè)系統(tǒng)存在耦合運(yùn)動(dòng)，一個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)時(shí)將運(yùn)動(dòng)信息反饋給另一個(gè)系統(tǒng)；

(4)當(dāng)手術(shù)刀離開元球模型時(shí)，需要將點(diǎn)集恢復(fù)為元球，恢復(fù)方法為采集表面無網(wǎng)格點(diǎn)，利用維諾圖方法對(duì)該頂點(diǎn)進(jìn)行分析得到中心骨架，在骨架上進(jìn)行元球填充；

(5)表面分裂，處理三角形與線段相交的幾種不同的情況，分別分裂為更合適的三角形，分裂遵循基本原則，即分裂后的表面依然使用三角形填充，并將切割線段兩邊的多邊形分別分割為三角形，然后在裂隙處采集無網(wǎng)格點(diǎn)，對(duì)這些無網(wǎng)格點(diǎn)進(jìn)行三角化處理，形成裂隙網(wǎng)格，最后更新所有三角形的綁定情況，包括新生成的三角形和裂隙附近的三角形；

(6)權(quán)利要求4的時(shí)間邏輯：步驟(1)執(zhí)行的時(shí)間點(diǎn)為手術(shù)刀和元球發(fā)生碰撞，可能會(huì)被執(zhí)行多次，每當(dāng)一次步驟(1)執(zhí)行完后立即持續(xù)執(zhí)行步驟(2)和(3)，當(dāng)手術(shù)刀不再和元球發(fā)生碰撞，即切割完畢，執(zhí)行步驟(4)；而步驟(5)和其余4個(gè)步驟為并行關(guān)系，手術(shù)刀與表面發(fā)生碰撞時(shí)需要進(jìn)行分裂處理，步驟(4)恢復(fù)元球時(shí)，同時(shí)處理裂隙生成，在步驟(4)和裂隙生成都執(zhí)行完后進(jìn)行重新綁定處理。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于元球模型和混合驅(qū)動(dòng)方法的實(shí)時(shí)數(shù)字器官切割方法，其特征在于：所述第四步，渲染過程，具體實(shí)現(xiàn)如下：

(1)繪制模型表面信息，表面信息包括三部分，紋理信息，頂點(diǎn)信息和面片信息，模型讀取時(shí)已經(jīng)給定了表面的初始信息，紋理信息是固定不變的，而頂點(diǎn)信息是隨著變形過程和切割過程不斷做改變，面片信息也會(huì)隨著切割過程的步驟做改變，渲染過程為變形過程和切割過程共同的伴隨步驟；表面信息需要繪制兩遍，一遍用OpenGL繪制在屏幕上，一遍用Phantom庫(kù)繪制進(jìn)力反饋設(shè)備中；

(2)選擇性繪制體信息，提供體繪制開關(guān)，在查看切割效果時(shí)打開體信息繪制，體信息包括元球信息以及元球拓?fù)湫畔?，元球信息也在預(yù)處理過程中模型讀取時(shí)給定，之后隨著變形過程和切割過程的步驟不斷做改變，元球拓?fù)湫畔樵虻慕化B情況，在有交疊的元球之間，會(huì)在它們球心連接一條線段表示它們存在拓?fù)湫畔ⅰ?/p>