Simulation of deformable organs with a hy- brid approach

In this paper, we describe two complementary methodologies for the reconstruction and animation of volumetric deformable objects from planar contours. The reconstruction is based on two different modelling techniques: implicit surfaces and particle systems. Although the implicit surfaces allow to easily model complex shapes, their deformation is troublesome. On the contrary, the reconstruction process based on particle systems requires an important computation time. Nevertheless, they permit to model different behaviours from rigid to fluid state. In the scope of a medical application, we want to simulate the motion and the form alteration of the internal anatomical shapes. An acceptable computation time with realistic simulation results requires to use a hybrid approach: implicit surfaces for organs that admit small deformations and particle systems for those subject to large deformations. In this paper, we have introduced the necessary tools to handle the reconstruction of different organs as well as their interaction within a hybrid approach. RÉSUMÉ. Dans cet article, nous décrivons deux méthodes complémentaires pour reconstruire et animer des objets déformables volumiques, décrits par des contours planaires. La reconstruction est basée sur deux techniques de modélisation différentes : les surfaces implicites et les systèmes de particules. Les surfaces implicites permettent de modéliser des formes complexes, mais leur déformation est difficile. En revanche, la reconstruction avec des particules nécessite des calculs coûteux, mais elle permet de représenter de nombreux comportements, allant de l’état rigide à l’état liquide. Dans le milieu médical, nous voulons simuler le mouvement et la modification des formes anatomiques internes. La recherche d’un temps de calcul acceptable et de simulations réalistes nous a amenés à utiliser une approche hybride : utilisation des surfaces implicites pour les organes subissant des petites déformations et emploi des systèmes de particules pour les objets soumis à des déformations globales. Dans cet article, nous avons introduit les outils nécessaires à la reconstruction de différents organes ainsi qu’à leur interaction dans un modèle hybride.