本文从虚拟手术系统中存在的问题以及现有的先进渲染方法入手,研究虚拟手术系统中的渲染方法,渲染在虚拟手术系统中的需求:(1)将抽象的数据转化为精准的图形动画呈现出来;(2)保证实时性,即保证动画的渲染速度与后台程序的输出速度之间不会有太大的延迟性;(3)在允许的条件下,利用一些算法达到更好的且后台计算程序不能做到的视觉效果。本文主要工作如下:可编程着色器技术的渲染方法是利用现代GPU硬件的特点结合可编程着色的方法来实现虚拟手术系统中变形程序的实时渲染技术。基于凹凸映射方法来渲染虚拟手术系统中的模型,主要是对传统凹凸映射方法进行改进:通过使用“桶”来记录法向量的偏置量,使用一个时间戳来记录用户改变视口的行为轨迹,来克服其只能在二维图形中使用的缺点,将其适用范围扩展到三维图形,最后将其应用于虚拟手术系统中切割时的渲染方法。曲面细分方法改进了基于四叉树来记录细分层次的曲面细分算法来优化对模型进行曲面细分时的渲染速度,能够极大的减少卡顿现象。对于在遍历基于每个片元所生成的四叉树时产生的发散现象,将每个不同的四叉树看做一个图结点,每个片元之间的拓扑关系看成边的关系来形成加权无向图,并利用图算法来快速遍历,从而克服这个缺陷。位移映射方法是针对虚拟手术系统中,模型在产生高频变形时需要消耗很多计算资源和储存资源,为了能够满足大部分电脑的渲染性能,创造性的提出了利用位移映射方法来模拟肌肉模型与手术刀碰撞时发生的高频变形的渲染算法及其实现流程。