Ambiente virtual interativo com colisão e deformação de objetos para treinamento médico utilizando a API Java

Abstract

Resumo: O treinamento de procedimentos médicos pode ser beneficiado com o uso de ambientes virtuais interativos que simulam com realismo as ações do usuário. A simulação deve emitir respostas rápidas ao usuário relativas ao encontro de objetos, deformação, restrição de movimento ou mesmo produzir forças e vibrações. Este trabalho descreve a criação de um protótipo de ambiente virtual para treinamento médico. Classes e métodos são projetados e implementados no ambiente por meio da linguagem de programação Java. Métodos de colisão e de deformação de objetos são utilizados para incorporar realismo à cena, sendo itens complexos e dependentes das informações de interação monitoradas no ambiente virtual. Os objetos modelados são representados por malhas poligonais. A deteção de colisão entre objetos é baseada na subdivisão hierárquica do espaço com octrees. Deformação massa-mola é utilizada para simular a alteração na forma dos objetos que se colidem. Experimentos são realizados para demonstrar as funcionalidades do protótipo.

Abstract: Medical procedure training can be benefited from the use of interactive virtual environments that realistically simulates the actions of the user. The enviroment should produce quick answers to the user such as object collision, deformation, motion limitation, or forces and vibrations when objects collide. This paper describes the development of a virtual environment prototype for medical training. Classes and methods are designed and implemented in the environment using Java programming language. Object collision and deformation methods are used to incorporate realism to the scene. The modeled objects are represented by polygonal meshes. The collision detection between objects are based on spatial hierarchical subdivision with octrees. Mass-spring deformation is used to simulate shape changes in the objects that collide. Experiments are conducted to demonstrate the effectiveness of the prototype.