Non-rigid transformace pro muskuloskeletální model

Bc. Petr KELLNHOFER

Master's thesis

Non-rigid Transformations for Musculoskeletal Model

Abstract:

The Virtual Physiological Human initiative states importance of registration of data sets for creation of the model of the human body. It also mentions usage of morphing technique for interpolation of new data. This thesis focuses on the transformations tied with these operations and tries to find an automatic solution which does not need user set up parameters. The deformation filter for surface models of muscles in musculoskeletal model of human body developed in the previous work was chosen as testing application. It has difficulties with damaged input meshes, especially those containing non-manifold edges and vertices. Therefore, the goal is an automatic detection and removal of such artifacts, and the combination of several such inputs into one finer mesh surface gained using a multi-morphing method. To make this possible, approaches for mutual registration of input meshes are analysed, a suitable parametric domain is searched for and appropriate way of final interpolation is chosen. A solution for making such actions in fully automatic manner for general damaged input meshes with similar shape specified by underlying real-world object, but with various initial position and unknown number of topological artifacts consisting of holes and isolated components on top of previously mentioned non-manifold edges and vertices, is then suggested. The resulting method is then implemented and both partial steps and complete design is tested in various experiments. The results are discussed and conclusion is stated at the end of this thesis.

Abstract:

Vytvoření Virtual Physiological Human, fyziologického modelu lidského těla, vyžaduje registrace různých datových setů. Lze rovněž využít morfingu pro interpolaci nových dat. Tato práce se zaměřuje na transformace spojené s těmito operacemi a snaží se najít automatické řešení, které nevyžaduje zásah uživatele. Jako testovací aplikace bylo vybráno předzpracování modelů svalů pro deformační filtr v muskuloskeletálním modelu lidského těla vyvinutý v předchozí práci, který má problémy s poškozenými vstupními sítěmi, zejména s nemanifoldními hranami a vrcholy. Proto je cílem automatická oprava těchto sítí vzájemnou kombinací několika vstupních souborů získaných z různých zdrojů a to metodou multi-morphingu. Aby toto bylo možné, jsou zkoumány možnosti jejich vzájemné registrace, hledány vhodné parametrické domény a zvolen způsob jejich konečné interpolace. Následně je navrženo řešení, které zmíněné činnosti provádí pro obecné poškozené vstupní sítě se vzájemně podobným tvarem odpovídajícím zobrazovanému objektu, ale s obecnou výchozí polohou a s předem neznámým počtem topologických chyb, jako jsou zmíněné nemanifoldní hrany, vrcholy, ale i díry a izolované komponenty. Výsledek implementace návrhu je v závěru práce detailně testován a výsledky vyhodnoceny.

Keywords

registrace, morfing, supersítě, interpolace, ICP, povrchové sítě, VTK, sférické parametrizace, deformace

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 17. 5. 2012

Accessible from:: 17. 5. 2012

Thesis defence

• Supervisor: Doc. Ing. Josef Kohout, Ph.D.

University of West Bohemia

Faculty of Applied Sciences

Master programme / field:
Computer Science and Engineering / Computer Graphics and Computer Systems