Environment mapping applied to medical surgery simulators

Abstract

Virtual surgical simulators are important to medical training on minimally invasive surgeries and should provide visual realism in order to accurately reproduce the environment of real medical operations. Due to the high cost involved in Global Illumination (GI) rendering, current simulators use local illumination models, compromising realism. Using data extracted from videos of real surgeries, we explain a new approach to obtain the visual data needed to add environment mapping techniques to a surgery simulator in a local illumination framework, approximating the results to a GI context. We also detail the implementation of a simple medical scene simulator using a liver object to validate the whole approach.

Simuladores virtuais cirúrgicos são importantes para o treinamento médico em procedimentos minimamente invasivos, devendo apresentar realismo visual para que os ambientes reais de operações médicas sejam reproduzidos com precisão. Contudo, devido ao alto custo envolvido na renderização de Iluminação Global, os simuladores atuais utilizam modelos de iluminação local, o que compromete o realismo. Usando dados extraídos de vídeos de cirurgias reais, nós explicamos uma nova abordagem para a obtenção de dados visuais necessários para que uma técnica de Environment Mapping seja adicionada a um simulador cirúrgico em uma estrutura de iluminação local, o que aproxima o resultado de um contexto de Iluminação Global. Além disso, nós também detalhamos a implementação de um simulador de cenas médicas simples usando um objeto de um fígado, a fim de validar toda a abordagem.