reconstrução 3d do corpo humano

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


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, …




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




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




1) Aquisição de imagens (objecto “mão”):

Introdução

Metodologia

Conclusões

Trabalho Futuro

Resultados



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”


1) Aquisição de imagens (objecto “torso”):Introdução

Metodologia

Conclusões

Trabalho Futuro

Resultados



sequência 1: padrão de calibração coplanar em diversas posições no espaço

sequência 2: conjunto padrão de calibração coma a estrutura a reconstruir


2) Calibração da câmara de imagem:Introdução

Metodologia

Conclusões

Trabalho Futuro

Resultados



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


3) Segmentação:Introdução

Metodologia

Conclusões

Trabalho Futuro

Resultados




4) Reconstrução 3D (objecto “mão”):Introdução

Metodologia

Conclusões

Trabalho Futuro

Resultados




4) Reconstrução 3D (objecto “torso”):Introdução

Metodologia

Conclusões

Trabalho Futuro

Resultados




Conclusões:Introdução

Metodologia

Conclusões

Trabalho Futuro

Resultados



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


Introdução

Metodologia

Conclusões

Trabalho Futuro

Resultados

Trabalho Futuro:



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





Teresa C. S. Azevedo, João Manuel R. S. Tavares, Mário A. P. Vaz

www.fe.up.pt/~vipimage

www.fe.up.pt/~ijcvb

reconstrução 3d do corpo humano

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