4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
1.4. Phương pháp xây dựng bề mặt 3D cơ thể người
Tái tạo hình ảnh cơ thể người là quá trình xây dựng lại bề mặt cơ thể từ dữ liệu điểm ảnh 3D thu được từ quá trình quét. Trong các nghiên cứu của Charlie C. L. Wang (2005)[35], I. Douros, L. Dekker, B. F. Buxton (1999)[8] đã đưa ra các phương pháp tái tạo bề mặt cơ thể từ dữ liệu điểm ảnh.
1.4.1. Xây dựng mô hình khung lưới bề mặt cơ thể
Bước 1: Loại bỏ các điểm nhòe, nhiễu trong dữ liệu đám mây điểm.
Các dữ liệu đám mây điểm đầu vào thường có các điểm nhòe, nhiễu. Để loại bỏ các điển này, phải sử dụng các thuật toán lọc ảnh để loại bỏ các điểm ảnh không thuộc đối tượng quét, dựa trên các hình ảnh nhị phân.
Trong nghiên cứu của mình Charlie C. L. Wang (2005) [35] đã đưa ra 4 bước: + Triển khai dữ liệu đã được quét có các điểm nhiễu theo các hướng khác nhau để có được hình ảnh nhị phân.
+ Áp dụng các toán tử hình thái học để loại bỏ hoặc tách các điểm nhiễu từ đối tượng quét trong mỗi hình ảnh nhị phân.
+ Tạo các tập hợp điểm bởi sự giãn nở hình thái.
+ Duy trì các điểm trong các thiết lập với số điểm tối đa và loại bỏ điểm trong tập hợp khác.
30
Sau khi loại bỏ các điểm nhiễu, xây dựng khung bề mặt cơ thể theo các bước: + Xác định các điểm nhân trắc đặc trưng quan trọng trên cơ thể như Họng cổ, Đấu sống cổ thứ 7, Đầu ngực, Rốn, Gầm nách…. từ đám mây điểm dựa vào thuật toán logic mờ.
Hình 1.14a: Xác định các mốc nhân trắc trên đám mây điểm
31
+ Xác định các điểm đặc trưng khác trên cơ thể:
Các vị trí của các điểm đặc trưng khác có ý nghĩa trên bề mặt cơ thể con người được xác định theo các quy tắc đo nhân trắc dựa trên các điểm đặc trưng quan trọng đã xác định.
Bước 3: Xây dựng cấu trúc khung bề mặt cơ thể.
Để xây dựng cấu trúc khung dây, cần liên kết các điểm đặc trưng bằng các đường cong tham số (B-Spline), các đường cong đặc trưng này được xác định bằng các quy tắc nhân trắc. Mỗi đường cong đi qua 4 điểm mốc. Điểm đầu tiên và điểm cuối cùng trùng với điểm đặc trưng, vì vậy, có 2 điểm kiểm soát trung gian để điều chỉnh đường cong gần đúng với hình dạng cơ thể. Các điểm trung gian này được xác định dựa trên đường viền được tạo ra bởi sự giao nhau giữa mặt phẳng song song với mặt đất chứa đường cong và đám mây điểm[35].
32
Hình 1.16: Các bước xác định đường cong đặc trưng
Sau khi xác định được các đường cong đặc cần thiết trên toàn bộ cơ thể, các điểm và đường cong đặc trưng này được liên kết với nhau tạo thành khung bề mặt cơ thể. Khung đặc trưng này có thể được làm mịn bằng cách hiệu chỉnh các điểm kiểm soát để các đường cong phẳng lân cận trơn đều. Dựa trên hệ thống khung đặc trưng này là, các bản vá bề mặt (NURBS) sẽ tạo nên bề mặt cơ thể.
1.4.2. Xây dựng bề mặt 3D cơ thể
Các bản vá đặc trưng có thể được nội suy từ khung đặc trưng đã được xây dựng. Từ đó tạo ra được một bề mặt nội suy cơ thể người.
Bề mặt nội suy chưa thể cung cấp thông tin đầy đủ về các đặc điểm trên bề mặt cơ thể. Vì vậy, từ bề mặt nội suy này, có thể xây dựng một lưới bề mặt cơ thể.
33
Hình 1.17: Lưới bề mặt cơ thể được xây dựng dựa trên bề mặt nội suy a: Xây dựng các bản vá bề mặt, b:bề mặt nội suy, c:lưới bề mặt
Dựa vào cấu tạo lưới này, các mặt vá B-spline hình thành và liên kết với nhau tạo thành bề mặt cơ thể hoàn chỉnh.
Hình 1.18: Tái tạo bề mặt cơ thể bằng các bản vá B-spline [8]