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