Research on Biomedical Engineering
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Research on Biomedical Engineering
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CONHECIMENTO A PRIORI NA VISUALIZAÇÃO 3D DE ESTRUTURAS ANATÔMICAS

A PRIORI KNOWLEDGE FOR 3D VISUALIZATION OF ANATOMICAL STRUCTURES

Klemt, A.; Infantosi, Antonio Fernando Catelli

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Resumo

Na área biomédica os métodos comumente utilizados na visualização 3D são os de Superfície e Volume. O objetivo deste trabalho é desenvolver um método de visualização 3D flexível, quanto à natureza dos objetos, adequado para diversas aplicações da área biomédica, em particular estruturas anatômicas, e implementado em microcomputador. Dois procedimentos, baseados no conhecimento a priori dos atributos das faces do objeto, são investigados. O primeiro, a classificação em Unidades Espaciais de Normais (SUNs), agrupa as normais das faces com inclinação semelhante, enquanto que, o segundo, classificação em Unidades Espaciais de Posição (SUPs), adícíonalmente dívíde o espaço em regiões de igual volume. Usando-se objetos geométricos e estruturas anatômicas, foram efetuados três testes: tradicional, Classificação Simples (SUN) e Classificação Dupla (SUN e SUP). Para os objetos totalmente uniformes (distribuição homogênea das faces nas Unidades Espaciais) obteve-se redução de 27% no número de leituras e 54% no de testes de visibilidade. A redução também ocorre para objetos não-homogêneos, porém depende do ângulo de vista do observador. Na reconstrução de um crânio humano (31.873 faces), por exemplo na vista látero-anterior, obteve-se diminuição do número de leituras em 33% e redução do teste de visibilidade para 41 %. Para ambos os métodos propostos, a reconstrução 3D do crânio e da mandíbula mostra a mesma qualidade visual que a obtida pela abordagem tradicional.

Palavras-chave

Visualização 3D de Superfícies, Visualização de Anatomia, Computação Gráfica

Abstract

In the .biomedical field the methods most commonly used in 3D visualization are Surface and Volume. The objective ofthis work is to develop a flexible method for 3D visualization, with regard to the nature of the object, suitable for diverse applications in the biomedical field (particularly anatomical structures) and implemented on a microcomputer. Two procedures, based on a priori knowledge of the attributes of the object' s faces, are investigated. The first, c1assification into Spatial Units of Normais (SUNs), groups the normais of faces with similar inc1ination, while the second, c1assification into Spatial Units ofPosition (SUPs), additionally divides the space into regions of equal volume. Using geometric objects and anatomical structures, three tests were performed: traditional, Simple Classification (SUN) and Double Classification (SUN and SUP). For the totally uniform objects (homogeneous distribution of the faces in the Spatial Units), reductions were obtained of 27% in the number of read operations and 54% in visibility tests. A reduction also occurs for nonhomogeneous objects, through the degree depends on the observer's angle of view. In the reconstruction of a human skull (31,873 faces) for example, in a anterior-lateral view, a reduction of 33% in the number of read operations and a reduction to 41% of visibility tests was obtained. For both methods proposed, the 3D reconstruction of the skull and the mandible shows the same visual quality as that obtained by the traditional procedure.

Keywords

3D Surface Visualization, Visualization af Anatomy, Computer Graphics
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