OBTENÇÃO DA FORMA TRIDIMENSIONAL DE ESTRUTURAS ANATÓMICAS EXTERNAS A PARTIR DE IMAGENS

A PARTIR DE IMAGENS

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Teresa C. S. Azevedo, João Manuel R. S. Tavares, Mário A. P. Vaz FEUP – Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

Sumário

I.

Reconstrução 3D do corpo humano

ƒ

Métodos Volumétricos

II.

Metodologia utilizada

III. Alguns resultados experimentais obtidos

IV. Conclusões

Š 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 _{Š Hoje em dia, os modelos 3D estáticos do corpo humano são normalmente} obtidos utilizando digitalizadores (scanners) 3D comerciais, geralmente dispendiosos mas simples de usar

Š 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

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 entidades

„ usualmente, 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

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 adquirindo-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

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

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 à presença 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 considerado

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