Một số nhận xét, đánh giá
- Với thử nghiệm thứ nhất chúng ta thấy rằng kết quả chạy của hai thuật toán
là tương đồng nhau, điều này có thể được hiểu là do bề mặt mẫu là tương đối gần với bề mặt đích, sự biến đổi là nhỏ. Nhưng với thử nghiệm thứ hai, khi mà chúng tôi tăng sự sai khác của bề mặt mẫu là lớn, chúng ta thấy rằng hai kỹ thuật này cho thấy kết quả khác nhau rõ rệt. Trong khi RBF cho kết quả trơn hơn và vẫn giữ được cấu trúc lưới thì kỹ thuật Barycentric cho thấy nhiều nhược điểm như là làm mất cấu trúc lưới của bề mặt, điều này đã được giải thích ở trong chương 2.
- Việc sinh ra khuôn mặt cần khôi phục nhờ nắn chỉnh khuôn mặt mẫu sẽ đảm
bảo độ chính xác cao nếu lựa chọn khuôn mặt mẫu phù hợp. Điều này có được nhờ vào tri thức chuyên gia xác định đúng giới tính, độ tuổi và độ dày mô. Khuôn mặt đã được nắn chỉnh nhờ ánh xạ affine (hệ tọa độ Barycentric) nói chung không đi qua tất cả các điểm đầu kim, và có nguy cơ làm mất cấu trúc của lưới về mặt, không đảm bảo được tính toàn cục, nhưng chương trình xử lý nhanh, phương pháp thực hiện đơn giản dễ cài đặt. Đây là điểm khác biệt so với các phương pháp nội suy khuôn mặt qua các điểm đầu kim bằng các công cụ B-spline, NURBS hoặc mặt ẩn [57, 62, 64], hoặc nhờ RBF [5], với các kỹ thuật này thì bề mặt kết quả có vẻ là phù hợp hơn.
- Về nguyên tắc có thể sử dụng hàm phi tuyến để nắn chỉnh mặt mẫu với hy
vọng độ chính xác sẽ tốt hơn nhưng các tính toán sẽ rất phức tạp. Đây là hướng chúng tôi sẽ nghiên cứu trong tương lai.
PHẦN KẾT LUẬN
Nội dung đã đạt được
Sau một thời gian tìm hiểu và được sự hướng dẫn tận tình, luận văn của tôi đã đạt được một số kết quả bước đầu như sau:
- Luận văn đã trình bày tổng quan về đối tượng 3D, bài toán nắn chỉnh biến dạng và các cách tiếp cận giải quyết bài toán.
- Hệ thống và trình bày lý thuyết về một số kỹ thuật nắn chỉnh biến dạng
đối tượng 3D: Kỹ thuật nắn chỉnh dựa vào hệ tọa độ Barycentric , kỹ thuật nắn chỉnh dựa vào hàm cơ sở bán kính RBF (Radial Basic Funtion), kỹ thuật nắn chỉnh dựa vào phương trình vi phân PDE (Partial Differential Equation).
- Cài đặt thử nghiệm hai kỹ thuật nắn chỉnh là: nắn chỉnh dựa vào
Barycentric và nắn chỉnh dựa vào hàm RBF.
Hạn chế
Hiện tại phương pháp nắn chỉnh dựa vào PDE vẫn chưa được cài đặt, và các thuật toán này mới chỉ được tìm hiểu và nghiên cứu, mặc dù đã có những cải tiến nhất định nhưng vẫn chưa được công bố và kiểm chứng một cách khoa học.
Hướng phát triển tiếp theo
Trong thời gian tới, tác giả sẽ tiếp tục phát triển các vấn đề nghiên cứu của luận văn là: tiếp tục nghiên cứu cài đặt và cải tiến kỹ thuật nắn chỉnh dựa vào RBF, tiến tới cài đặt và thử nghiệm bước đầu với PDE và một số kỹ thuật xử lý song song khác nhằm làm tăng tốc độ tính toán phục vụ cho các ứng dụng thời gian thực.
DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN
[1] Nguyễn Ái Việt, Đỗ Năng Toàn, Trịnh Xuân Đàn, Phạm Bá Mấy, Hồ Xuân Nhàn (2013), “Mô hình ba chiều và xây dựng mô hình bộ phânh cơ thể ảo”, Tạp chí Y học Việt Nam - Tập 411, năm 2013.
[2] Nguyễn Văn Huân, Trịnh Xuân Hùng, Phạm Bá Mấy, Trần Ngọc Thái, “Cải tiến kỹ
thuật biểu diễn bề mặt NURBS”, Hội thảo Quốc gia “Một số vấn đề chọn lọc về
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
[1] Nguyễn Ái Việt, Đỗ Năng Toàn, Trịnh Xuân Đàn, Phạm Bá Mấy, Hồ Xuân Nhàn (2013), “Mô hình ba chiều và xây dựng mô hình bộ phânh cơ thể ảo”, Tạp chí Y học Việt Nam - Tập 411, năm 2013.
[2] Đỗ Năng Toàn, "Biên ảnh và một số tính chất", Tạp chí Khoa học Công nghệ, Tập 40, số ĐB, tr 41-48.
[3] Đỗ Năng Toàn, Nguyễn Văn Huân, “Một thuật toán rút gọn bề mặt biểu diễn mô hình 3D”, Tạp chí Khoa học và Công nghệ, Tập 48, Số 2, 2010, 123-133.
[4] Đỗ Năng Toàn, Phạm Tấn Năm, Trần Thanh Hiệp, Trịnh Hiền Anh, “Một kỹ thuật tiếp
cận trong tạo mô hình 3 chiều”, Báo cáo khoa học tại Hội thảo Quốc gia “Một số vấn
đề chọn lọc về CNTT”, Hải Phòng 25-27/08/2005.
[5] Nguyễn Văn Huân, Trịnh Xuân Hùng, Phạm Bá Mấy, Trần Ngọc Thái, “Cải tiến kỹ
thuật biểu diễn bề mặt NURBS”, Hội thảo Quốc gia “Một số vấn đề chọn lọc về
CNTT”, tr 52-61, năm 2010.
[6] Đề tài cấp nhà nước thuộc chương trình KC.01.17/06-10, “Nghiên cứu phát triển và ứng dụng các giải pháp công nghệ thông tin hiện đại tái tạo ảnh mặt người 3 chiều từ
dữ liệu hình thái xương sọ phục vụ điều tra hình sự và an sinh xã hội”, thực hiện năm
2009 - 2010.
[7] Đặng Quang Á, Đỗ Năng Toàn, “Về bài toán khôi phục mặt người dựa trên hình thái
xương vùng sọ mặt”, Hội thảo quốc gia lần 10 “Một số vấn đề chọn lọc của CNTT và
truyền thông”, Đại lải, 14-15/09/2007.
[8] Đặng Quang Á, “Tiếp cận dựa trên hàm RBF tới bài toán khôi phục mặt người từ hộp sọ”, Hội thảo quốc gia “Ứng dụng CNTT và truyền thông trong hoạt động đào tạo, nghiên cứu khoa học và quản lý điều hành tại trường đại học”, Thái nguyên, 7- 8/12/2007
[9] Nguyễn Trọng Toàn, “Tổng quan tài liệu nghiên cứu đề tài Ứng dụng CNTT khôi phục
diện mạo người dựa trên hình thái vùng sọ mặt”, “Đặc điểm mặt người Việt Nam”. Hội
thảo ứng dụng CNTT khôi phục diện mạo người dựa trên hình thái vùng sọ mặt, Viện Pháp Y Quân Đội, 2007.
[10] Nguyễn Văn Hòa, “Một số phương pháp giám định nhận dạng trên xương sọ mặt”, Hội thảo ứng dụng CNTT khôi phục diện mạo người dựa trên hình thái vùng sọ mặt, Viện Pháp Y Quân Đội, 2007.
Tiếng Anh
[11] Hyun-Cheol Lee and Gi-Taek Hur, “3D Face Deformation Using Control Points and Vector Muscles”, IJCSNS International Journal of Computer Science and Network Security, VOL.7 No.4, April 2007.
[12] Gonzalez Castro G, Ugail H,Willis P and Palmer I, "Shape Morphing using PDE Surfaces", Visualization, Imaging and Image Processing, J.J. Villanueva (ed.), ACTA Press, pp. 553-558.
[13] Jonas Gomes, Luiz Velho, “Warping and Morphing of Graphical Objects” ISBN-10: 1558604642 | ISBN-13: 9781558604643.
[14] M. Escher, I. Pandzic, N. Thalmann, “Facial Deformations for MPEG-4, IEEE Computer Animation”, pp.56 -62.
[15] G. Wolberg, "Skeleton-Based Image Warping", The Visual Computer, vol. 5, pp.95 - 108.
[16] Z. Garb, Yaakov, Virtual reality, Whole Earth Review (57): 118ff, 1987.
[17] Z. Brooks Jr, What's Real About Virtual Reality, IEEE Computer Graphics And Applications,19(6), 16, 1999.
[18] Chunlei Han, ”PET DICOM Format”, Turku PET Centre Sep. 14, 2005, Turku, Finland [19] Herman Oosterwijk, “DICOM explained in the context of Structured Reporting”,
NEMA workshop, Washington DC March 29-30, 2000
[20] Tong-Yee Lee and Po-Hua Huang, “Fast and intuitive metamorphosis of 3D polyhedral
models using SMCC mesh merging scheme”, Visualization and Computer Graphics,
IEEE Transactions on (Volume:9 , Issue: 1 ), Page(s):85 – 98, Jan.-March 2003
[21] Yong Joo Kim et al, “3D warp brush: interactive free-form modeling on the responsive
workbench”, Virtual Reality, 2005. Proceedings. VR 2005. IEEE, Page(s): 279 – 280,
12-16 March 2005
[22] Henry Schäfer, Benjamin Keinert, Matthias Nießner, Marc Stamminger, “Local
Painting and Deformation of Meshes on the GPU”, Computer Graphics Forum 2014
[23] Thomas W. Sederberg, Scott R. Parry, “Free-Form Deformation of Solid Geometric
Models”, Computer Graphics (Proceedings of SIGGRAPH 86). 20(4), pp. 151-160,
1986.
[24] The Duy Bui, Mannes Poel, Dirk Heylen, Anton Nijholt, “Automatic Face Morphing for Transferring Facial Animation”, Computer Graphics and Imaging 2003: 19-24. [25] Chen Cao, Qiming Hou, Kun Zhou, “Displaced Dynamic Expression Regression for
Real-time Facial Tracking and Animation”, ACM Transactions on Graphics (TOG),
Volume 33 Issue 4, New York, USA, July 2014
[26] Terzopoulos, D., Platt, J., Barr, A., and Fleischer, K.Elastically, “Deformable Models”, ACM SIGGRAPH 87, 205-214, 1987.
[27] Gonzalez Castro G, Ugail H,Willis P and Palmer I (2006): "Shape Morphing using PDE
Surfaces", Visualization, Imaging and Image Processing, J.J. Villanueva (ed.), ACTA
Press, pp. 553-558.
[28] Y. Sheng‚ P. Willis‚ G. Gonzalez Castro and H. Ugail‚ “Facial Geometry
Parameterisation Based on Partial Differential Equations”‚ Mathematical and
Computer Modelling‚ volume 54‚ no. 5-6‚ pp. 1536-1548‚ 2011.
[29] Fauvel, J., Flood, R. & Wilson, R., “Mobius and his Band: Mathematics and Astronomy
in Nineteenth-century Germany”. Oxford; New York: Oxford University Press, 1993.
[30] Wildberger, N., “Lecture: WildLinAlg3: Center of mass and Barycentric coordinates”, retrieved September 24, 2012
[31] Hardy RL, “Multiquadric equations of topograpy and other irregular surfaces”, J Geophy Res 76:1905–1915, 1971
[32] Mairhuber JC, “On Haar’s theorem concerning Chebyshev approximation problems
having unique solutions”, Proc Amer Math Soc 7(4):609–615, 1956
[33] Bochner S, “Monotine Functionen Stieltjes Integrale und Harmonische Analyse”, Ann Math 108:378–410, 1933
[34] Schoenberg IJ (1938), “Metric spaces and completely monotone functions”, Ann Math 39:811–841
[35] Micchelli CA, “Interpolation of scattered data: Distance matrices and conditionally
positive definite functions”, Constr Approx 2:11–22, 1986
[36] Powell MJD, “The theory of radial basis function approximation”, In: Light W(ed) Advances in Numerical Analysis, Vol. II: Wavelets, Subdivision Algorithms and Radial Functions, Oxford University Press, Oxford, UK, pp 105–210, 1992
[37] Madych WR, Nelson SA, “Bounds on multivariate polynomials and exponential error
estimates for multiquadric interpolation”, J Approx Theory 70:94–114, 1992
[38] Yoon J, “Spectral approximation orders of radial basis function interpolation on the
Sobolev space”, SIAM J Math Anal 33(4):946–958, 2001
[39] Driscoll TA, Fornberg B, “Interpolation in the limit of increasingly flat radial basis
functions”, Comput Math Appl 43:413–422, 2002
[40] Fornberg B, Piret C, “A stable algorithm for flat radial basis functions on a sphere”,
SIAM J Sci Comput 30:60–80, 2007
[41] M. Bloor, M. Wilson, “Generating blend surface using partial differential equations”,
Computer Aided Design 21 (3) pages: 165–171, 1989
[42] M. Bloor, M. Wilson, “Using partial differential equation to generate free-form
surfaces”, Computer Aided Design 22 (4) pages:202–212, 1990
[43] H. Du, H. Qin, “Free-form geometric modeling by integrating parametric and implicit
PDEs”, IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics 13 (3) pages: 549–
561., 2007
[44] H. Ugail, M. Bloor, M. Wilson, “Techniques for interactive design using the PDE
method”, ACM Transactions on Graphics 18 (2) pages: 195–212, 1999
[45] C. Dekenski, M. Bloor, M. Wilson, “The computer-aided functional design of a marine
propeller”, Journal of Ship Research 40 (2) pages: 117–124, 1996
[46] C. Dekenski, M. Bloor, M. Wilson, “Partial differential equation surface generation
and functional shape optimisation of a swirl port”, AIAA Journal of Propulsion and
Power 13 pages: 398–403, 1997
[47] M. Bloor, M. Wilson, “The efficient parameterisation of generic aircraft geometry”,
Journal of Aircraft 32 (6) pages: 1269–1275, 1995
[48] G. Castro, H. Ugail, “Shape morphing of complex geometries using partial differential
equations”, Journal of Multimedia 2 (6) pages: 15–25, 2007
[49] H. Ugail, A. Sourin, “Partial differential equations for function based geometry
modelling within visual cyberworlds”, in: Cyberworlds, IEEE Computer Society,
pages:. 224–231, 2008
[50] Y. Sheng, A. Sourin, G. Castro, H. Ugail, “A PDE method for patchwise approximation
of large polygon meshes”, The Visual Computer 26 (6–8) pages: 975–984, 2003
[51] L. You, J. Zhang, P. Comninos, “Generating blending surfaces with a pseudo-Levy series solution to fourth order partial differential equations”, Computing 71 (4) pages: 353–373, 2003
[52] J. Zhang, L. You, “Fast surfaces modelling using a 6th order PDE”, Computer Graphics Forum 23 (3) pages: 311–320, 2004
[53] S. Kubiesa, H. Ugail, M. Wilson, “Interactive design using higher order PDEs”, The Visual Computer 20 (10) pages: 682–693, 2004
[54] H. Du, H. Qin, “Direct manipulation and interactive sculpting of PDE surfaces”,
Computer Graphics Forum 9 (3) pages: 261–270, 2000
[55] Bloor MIG, Wilson MJ: Spectral Approximations to PDE Surfaces. Computer-Aided Design 1996, 28:145-152.
[56] Thorsten M. Buzug, Klaus Prüfer, Jens Bongartz, “Reconstruction of Soft Facial Parts
(RSFP2005)”, Book of Abstracts, Publ: Remagen, 2005.
[57] Katrina Archer, “Craniofacial reconstruction using hierarchical B-spline
interpolation”. Master’s thesis, University of British Columbia, 1997.
[58] A.F. Abate, M. Nappi, S. Ricciardi, G. Tortora, FACES: “3D Facial reconstruction
from ancient skulls using content based image retrieval”, Journal of Visual Languages
and Computing & Computing, 15 (2004) 373–389
[59] Mark W. Jones, “Facial Reconstruction Using Volumetric Data”, Proceedings of the Vision Modeling and Visualization Conference, 135 – 150, 2001.
[60] Kolja Kähler, “A Head Model with Anatomical Structure for Facial Modeling and
Animation”, Dr.-Ing. Dissertation, Uni. des Saarlandes, 2003.
[61] Kolja Kähler, Jörg Haber, Hans-Peter Seidel (2003), “Reanimating the Dead: Recon
struction of Expressive Faces from Skull Data”, ACM Transactions on Graphics
(Siggraph 2003), 22(3), July 2003, 554-561.
[62] Hemant Narendra Khatod, “Towards automation of forensic facial reconstruction”,
Master Thesis, Louisiana State University, 2004.
[63] V. A. Knyaz, S. S. Abramov, S. Yu. Zheltov, D. G. Stepanyants, E. B. Saltykova, “An Approach for Unknown Human Face 3D reconstruction basing on skull 3D model”,
GraphiCon'2001.
[64] Björn Anderson, Martin Valfridson, “Digital 3D facial reconstruction based on
computed tomography”, Master Thesis, Norrköping, 2005.
[65] Differential Equations. Computer-Aided Design 1989, 21:165-171. 17. Ugail H, Bloor MIG, Wilson MJ: Techniques for Interactive Design Using the PDE Method. ACM Transactions on Graphics 1999, 18(2):195-212
[66] Kubeisa S, Ugail H, Wilson M: Interactive Design Using Higher Order PDE's. The Visual Computer 2004, 20(10):682-693.