Reconstrução 3D do corpo humano

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Reconstrução 3D do corpo humano

  1. 1. OBTENÇÃO DA FORMA TRIDIMENSIONAL DE ESTRUTURAS ANATÓMICAS EXTERNAS A PARTIR DE IMAGENS Teresa C. S. Azevedo, João Manuel R. S. Tavares, Mário A. P. Vaz FEUP – Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto LOME - Laboratório de Óptica e Mecânica Experimental
  2. 2. OBTENÇÃO DA FORMA TRIDIMENSIONAL DE ESTRUTURAS ANATÓMICAS EXTERNAS A PARTIR DE IMAGENS Sumário I. Reconstrução 3D do corpo humano Métodos Volumétricos II. Metodologia utilizada III. Alguns resultados experimentais obtidos IV. Conclusões V. Trabalho futuro Teresa Azevedo, João Manuel R. S. Tavares, Mário A. P. Vaz 2
  3. 3. OBTENÇÃO DA FORMA TRIDIMENSIONAL DE ESTRUTURAS ANATÓMICAS EXTERNAS A PARTIR DE IMAGENS Introdução Sistemas para a reconstrução 3D do corpo humano foram inicialmente desenvolvidos na década de 70, para testes de ergonomia na indústria Metodologia automóvel e aeronáutica Resultados Hoje em dia, os modelos 3D estáticos do corpo humano são normalmente obtidos utilizando digitalizadores (scanners) 3D comerciais, geralmente Conclusões dispendiosos mas simples de usar Trabalho Futuro Os modelos obtidos são bastante realistas e constituem um tópico de elevado interesse, com utilização em várias áreas: indústria cinematográfica realidade virtual indústria têxtil; design biomedicina, … Teresa Azevedo, João Manuel R. S. Tavares, Mário A. P. Vaz 3
  4. 4. OBTENÇÃO DA FORMA TRIDIMENSIONAL DE ESTRUTURAS ANATÓMICAS EXTERNAS A PARTIR DE IMAGENS Introdução Métodos volumétricos: bastante populares nas últimas décadas Metodologia eficientes e mais versáteis que as técnicas baseadas em visão estéreo, Resultados pois trabalham no espaço volumétrico do objecto a reconstruir e não requerem o emparelhamento de entidades Conclusões usualmente, procura-se obter uma aproximação do Envoltório Visual, através de um processo de intersecção de volumes cónicos, com base Trabalho Futuro nas restrições impostas pelas silhuetas obtidas nas imagens e os centros de projecção associados, obtendo-se assim o Envoltório Visual Inferido – Inferred Visual Hull Teresa Azevedo, João Manuel R. S. Tavares, Mário A. P. Vaz 4
  5. 5. OBTENÇÃO DA FORMA TRIDIMENSIONAL DE ESTRUTURAS ANATÓMICAS EXTERNAS A PARTIR DE IMAGENS Metodologia utilizada: Introdução obtenção de duas sequências de imagens: Metodologia • colocando um padrão de calibração coplanar em diversas posições no espaço Resultados • sobre o mesmo padrão de calibração, colocar a estrutura a reconstruir, adquirindo- Conclusões se um segundo conjunto de imagens em torno da mesma estrutura Trabalho Futuro calibração, pelo método de Zhang, da câmara de imagem usada segmentação da estrutura (silhueta) em cada imagem da segunda sequência reconstrução da estrutura em causa utilizando o método volumétrico de Coloração de Voxels Generalizado (Generalized Voxel Coloring - GVC) poligonização e suavização do modelo volumétrico obtido usando o algoritmo Marching Cubes Teresa Azevedo, João Manuel R. S. Tavares, Mário A. P. Vaz 5
  6. 6. OBTENÇÃO DA FORMA TRIDIMENSIONAL DE ESTRUTURAS ANATÓMICAS EXTERNAS A PARTIR DE IMAGENS Introdução O método de reconstrução 3D adoptado foi experimentado usando dois objectos, bastante distintos em termos de dimensões e de complexidade da Metodologia forma: um “torso” e uma “mão” Resultados 1) Aquisição de imagens (objecto “mão”): sequência 1: padrão de calibração coplanar em diversas posições no espaço Conclusões Trabalho Futuro sequência 2: conjunto padrão de calibração com a estrutura a reconstruir Teresa Azevedo, João Manuel R. S. Tavares, Mário A. P. Vaz 6
  7. 7. OBTENÇÃO DA FORMA TRIDIMENSIONAL DE ESTRUTURAS ANATÓMICAS EXTERNAS A PARTIR DE IMAGENS 1) Aquisição de imagens (objecto “torso”): Introdução sequência 1: padrão de calibração coplanar em diversas posições no espaço Metodologia Resultados Conclusões Trabalho Futuro sequência 2: conjunto padrão de calibração coma a estrutura a reconstruir Teresa Azevedo, João Manuel R. S. Tavares, Mário A. P. Vaz 7
  8. 8. OBTENÇÃO DA FORMA TRIDIMENSIONAL DE ESTRUTURAS ANATÓMICAS EXTERNAS A PARTIR DE IMAGENS 2) Calibração da câmara de imagem: Introdução Metodologia uma forma de verificar os resultados da calibração, Resultados consiste em reprojectar os pontos 3D do plano de Conclusões calibração nas imagens 2D, utilizando para tal os Trabalho Futuro parâmetros de calibração obtidos Conjunto de Desvio-padrão (em píxeis) imagens x y “mão” 0.4891 1.0410 “torso” 0.1547 0.6109 Teresa Azevedo, João Manuel R. S. Tavares, Mário A. P. Vaz 8
  9. 9. OBTENÇÃO DA FORMA TRIDIMENSIONAL DE ESTRUTURAS ANATÓMICAS EXTERNAS A PARTIR DE IMAGENS 3) Segmentação: Introdução Metodologia Resultados Conclusões Trabalho Futuro Teresa Azevedo, João Manuel R. S. Tavares, Mário A. P. Vaz 9
  10. 10. OBTENÇÃO DA FORMA TRIDIMENSIONAL DE ESTRUTURAS ANATÓMICAS EXTERNAS A PARTIR DE IMAGENS 4) Reconstrução 3D (objecto “mão”): Introdução Metodologia Resultados Conclusões Trabalho Futuro Teresa Azevedo, João Manuel R. S. Tavares, Mário A. P. Vaz 10
  11. 11. OBTENÇÃO DA FORMA TRIDIMENSIONAL DE ESTRUTURAS ANATÓMICAS EXTERNAS A PARTIR DE IMAGENS 4) Reconstrução 3D (objecto “torso”): Introdução Metodologia Resultados Conclusões Trabalho Futuro Teresa Azevedo, João Manuel R. S. Tavares, Mário A. P. Vaz 11
  12. 12. OBTENÇÃO DA FORMA TRIDIMENSIONAL DE ESTRUTURAS ANATÓMICAS EXTERNAS A PARTIR DE IMAGENS Conclusões: Introdução É difícil obter um modelo 3D exacto de um objecto, principalmente se este Metodologia apresentar superfícies complexas, como é o caso das estruturas anatómicas externas Resultados Neste trabalho, verificou-se que os erros existentes nos modelos 3D Conclusões reconstruídos, usando a metodologia apresentada, são essencialmente devidos aos resultados do processo de calibração da câmara de imagem Trabalho Futuro usada não serem por vezes os mais correctos A maior dificuldade encontrada foi no processo de segmentação da silhueta da estrutura a reconstruir em cada imagem da sequência usada, devido à presença do padrão de calibração nas mesmas Teresa Azevedo, João Manuel R. S. Tavares, Mário A. P. Vaz 12
  13. 13. OBTENÇÃO DA FORMA TRIDIMENSIONAL DE ESTRUTURAS ANATÓMICAS EXTERNAS A PARTIR DE IMAGENS Trabalho Futuro: Introdução O trabalho futuro irá concentrar-se em melhorar os resultados do processo Metodologia de calibração da câmara de imagem usada e do próprio processo de reconstrução 3D considerado Resultados Ir-se-á igualmente estudar a influência dos critérios de fotoconsistência, Conclusões visto as estruturas em consideração possuírem cor mais ou menos uniforme ao longo de todas as suas superfícies Trabalho Futuro Teresa Azevedo, João Manuel R. S. Tavares, Mário A. P. Vaz 13
  14. 14. OBTENÇÃO DA FORMA TRIDIMENSIONAL DE ESTRUTURAS ANATÓMICAS EXTERNAS A PARTIR DE IMAGENS Teresa C. S. Azevedo, João Manuel R. S. Tavares, Mário A. P. Vaz www.fe.up.pt/~vipimage www.fe.up.pt/~ijcvb

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