Realistic Rendering of an Organ Surface in Real-Time for Laparoscopic Surgery Simulation

International audienceThis paper deals with the rendering issues of the problem of producing a real-time convincing surgery simulation. The main scope of our project is to simulate laparoscopic liver surgery. Nevertheless large parts of the technique apply to other organs. We address three aspects of the appearance of the organ surface: the organ skin texture, the specular highlights, and the reactions of the organ to the instruments. For this last aspect we address three effects: blood drops rolling on the surface, clear or deep cauterization, and whitening of the surface under local pressure. To meet the real-time constraint we use advanced graphics features such as multipass rendering, OpenGL texture extensions and lookup-tables. Our target hardware are high-end graphics accelerators such as the SGI Infinite Reality. Nevertheless most of the technique apply to low-end graphics accelerators. Submitted: July 2000. Accepted: January 2001. Published: May 2002.Ce papier traite des problemes de rendu rencontres lors de la creation d'un simulateur chirurgical temps-reel credible. Le but principal de notre projet est la simulation de la chirurgie laparoscopique du foie. Neanmoins, de larges parts de la techniques peuvent s'appliquer a d'autres organes. Nous traitons trois aspects de l'apparence de la surface de l'organe: la texture de la peau, les reflets speculaires, et les reactions de l'organe aux instruments. Concernant ce dernier aspect, nous traitons trois effets: les gouttes de sang coulant a la surface, la cauterisation legere ou intense, et le blanchiement de la surface sous une pression locale. Pour remplir la contrainte de temps-reel nous utilisons des fonctionnalites graphiques avancees comme le rendu multi-passes, les extensions des textures OpenGL et les lookup-tables. Notre machine cible correspond aux accelerateurs graphiques haut de gamme comme l'Infinite Reality de SGI. Neanmoins l'essentiel de la technique s'applique aussi aux accelerateurs graphiques d'entree de gamme. Soumission: juillet 2000. Acceptation: janvier 2001. Publication: mai 2002