题目：人体心脏真实感绘制方法的研究与实现

数字人体器官的真实感绘制对提高虚拟手术系统的沉浸感和易用性具有重要意义。人体心脏表面材质的半透明和各向异性使得心脏表面次表面散射效果和粘液层效果的逼真表现成为计算机图形领域研究的难点之一。本文结合心脏自身特性和近年来皮肤次表面散射绘制方法的经验，给出了一种具有实时性的人体心脏表面真实感绘制方法。

论文的工作成果主要分为以下几个方面：

（1）研究并实现了一种心脏表面实时次表面散射绘制方法。光线照射到心脏表面会发生次表面散射现象，本文采用纹理空间次表面散射和实时半透明传输方法，使心脏表面产生整体柔和的肤肉皮层感觉，同时增强了心脏表面次表面散射的透射效果。

（2）研究并实现了一种心脏表面实时粘液覆盖效果绘制方法。使用Kelemen-Szirmay-Kalos高光计算模型进行心脏表面高光效果的绘制，并依照双层光照模型理论，在心脏表面添加一个虚拟的折射层纹理，对心脏表面纹理进行微小偏移，模拟出心脏表面粘液层的薄膜覆盖效果，使得心脏表面绘制效果更为逼真。

（3）设计并实现了经皮冠状动脉手术原型系统。在上述研究成果基础上，将心脏实时逼真绘制的技术集成到心血管虚拟手术原型系统中，并与导丝仿真模块和X光模拟显示模块相互配合，可以可视化地实时仿真虚拟手术中导丝插入血管并与血管交互的过程。

与真实心脏照片以及现有心脏绘制方法的对比实验结果表明，本文方法满足虚拟手术系统对人体器官绘制效果逼真性的要求，同时具有实时性。