Tworzenie modeli ciała ludzkiego dla potrzeb modelowania pola elektromagnetycznego
Wprowadzenie Cel: wirtualny człowiek Motywacja: problemy z rzeczywistymi pomiarami wizualizacja wewnętrznej budowy zrozumienie zjawisk biologicznych i medycznych
Różna skala Modele komórkowe: Modele tkanek: zbiory komórek Modele organów: pojedyncza komórka fragmenty ciała Modele postaci: cały kształt ciała
Podstawowe problemy Indywidualne kształty każdego pacjenta Skomplikowane parametry tkanek żywych anizotropia, nieliniowość, zmienność w czasie, zmienność osobnicza.
Parametry tkanek Parametry elektryczne: przenikalność elektryczna przenikalność magnetyczna konduktancja Inne parametry... m.in. przewodność cieplna parametry mechaniczne
Parametry tkanek Anizotropia: czaszka, kości nerwy, mózg (ciało białe)
Parametry tkanek Nieliniowość: Zmienność parametru w funkcji wymuszenia, Modele eksperymentalne i wciąż rozwijane Np. model Cole-Cole
Parametry tkanek Zmienność w czasie: tkanka w organizmie żywym przystosowuje się do zmienionych warunków (np. pola EM) tkanka martwa ulega stopniowemu rozkładowi
Parametry tkanek Zmienność osobnicza: ze względu na wiek, ze względu na płeć, ze względu na... to, że każdy z nas ma inny genotyp.
Modele 1D Model przewodzenia w nerwie modele obwodowe, linia długa
Modele 2D Stosowane w celu uproszczenia problemu 3D przekroje mapowanie na powierzchnie
Modele 2D Przekroje
Modele 3D CSG - Konstruktywna geometria brył BR Reprezentacje brzegowe Skanery 3D Modelowanie grafiki 3D Modele objętościowe, voxele Modele hybrydowe Różne cele - Różna potrzeba dokładności
Modele 3D CSG Konstruktywna geometria brył (ang. CSG)
Modele 3D - CSG
Modele 3D - CSG Zalety: Bardzo mało danych potrzeba do opisania modelu Dobrze sprawdza się do obiektów technicznych Wady: Określony zbiór brył podstawowych Kanciaste kształty
Modele 3D - grafika Modelowanie postaci do gier, filmów
Modele 3D - grafika Zalety: dużo gotowych modeli dużo oprogramowania Blender, Maya, 3D Studio, LightWave łatwość modyfikacji pozycji modelu i jego kształtu Wady: problem spójności siatki jednorodna struktura wewnętrzna
Modele 3D grafika 19
Modele 3D skanery Skanery 3D zasady działania dotykowe i bezdotykowe (aktywne, pasywne) http://www.youtube.com/watch?v=854ztvs8uou
Modele 3D - skanery Zalety: Wady: dokładny i osobniczy kształt tylko powierzchnia zewnętrzna uniwersalna metoda drogi specjalistyczny sprzęt
Modele 3D - skanery
Modele 3D - skanery Realistyczny model kobiety
Modele 3D - voxel Voxel to trójwymiarowy piksel Model objętościowy wiernie oddający strukturę wewnętrzną i kształt zewnętrzny Wielkie ilości danych Najdokładniejsze modele
Modele 3D voxel Pozyskiwanie danych (zbiory przekrojów)
Modele 3D - voxel Visible Human Project wysokiej jakości zbiór przekrojów ciała człowieka dane zostały uzyskane na podstawie ciała zmarłego http://visiblehuman.epfl.ch/ http://zatoka.icm.edu.pl/vh/
Modele 3D voxel Segmentacja: celem jest rozróżnienie poszczególnych tkanek, trudny problem z zakresu grafiki komputerowej, brak całkowicie automatycznych algorytmów, najbardziej czasochłonny i żmudny etap tworzenia realistycznego modelu 3D
Modele 3D - voxel
Modele 3D - voxel Wykrycie powierzchni rozdzielających podobszary wygładzenie i wygenerowanie siatek powierzchniowych (np. alg. MarchingCubes) Generowanie siatki objętościowej w każdym z podobszarów Poprawa jakości siatki kryterium: proporcjonalność elementów
Modele 3D - voxel Zalety: dokładny i osobniczy kształt odwzorowana struktura wewnętrzna Wady: wielkie ilości danych złożony proces tworzenia modelu
Gotowe siatki 3D Model głowy: 120 000 węzłów 670 000 czworościanów 5 tkanek
Gotowe siatki 3D Model kolana: 160 000 węzłów 930 000 czworościanów 5 podobszarów
Gotowe siatki 3D Model szyi: 47 000 węzłów 240 000 czworościanów 3 tkanki
Gotowe siatki 3D Model mózgu: 470 000 węzłów 2 700 000 czworościanów 7 tkanek