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CPGEI (Mestrado): Andriy Guilherme Krefer-26/06/15

Defesa Pública de Mestrado do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial
Quando 26/06/2015
das 14h00 até 17h00
Onde Sede Central: Sala C-301
Nome do Contato Profa. Mauren Abreu de Souza
Participantes Profa. Mauren Abreu de Souza, Dra. Orientadora UTFPR
Prof. Gustavo Benvenutti Borba, Dr. Co-orientador UTFPR
Banca examinadora:
Profa. Mauren Abreu de Souza, Dra. Presidente UTFPR
Prof. Hélio Pedrini, Dr. UNICAMP
Prof. Hugo Vieira Neto, Dr. UTFPR
Examinador Suplente:
Prof. Gustavo Benvenutti Borba, Dr. UTFPR
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Fusão de modelos 3D com imagens térmicas para aplicações médicas

Resumo: A termografia permite a visualização de valores de temperatura de um corpo por meio de imagens. Na área médica, encontra aplicações em oncologia, análise de queimaduras, doenças vasculares, doenças respiratórias, doenças de pele e como forma geral de verificação da vitalidade dos tecidos. A termografia 3D consiste de uma malha 3D com uma textura térmica projetada em sua superfície, oferecendo uma visualização mais precisa dos padrões de temperatura das estruturas anatômicas. Propõe-se, por meio do presente trabalho, um sistema capaz de combinar imagens termográficas 2D com sua malha 3D correspondente e, como resultado, entregar uma imagem termográfica 3D para aplicações médicas. Para isso foram utilizadas as técnicas de Otimização por Enxame de Partículas (PSO) e de reconstrução 3D Structure from Motion (SfM). Diferente de outros trabalhos na literatura, a malha 3D e as imagens térmicas não precisam ser adquiridas simultaneamente, não sendo necessário um arranjo mecânico dedicado. A malha 3D pode ter origem em um scanner 3D ou em uma imagem de ressonância magnética, por exemplo. Para avaliar os resultados, um phantom, isto é, um objeto estático de avaliação, com propriedades conhecidas, foi construído. Para tal, uma técnica inédita, utilizando placas de circuito impresso foi desenvolvida. Como resultado, comparações entre a saída do método proposto e o phantom, apresentaram um erro máximo de 3,73 mm e médio de 1,41 mm, com desvio padrão de 0,74 mm, em um phantom de 100 x 150 x 103,2 mm.
Palavras-chave: Imagens infravermelhas. Termografia. Phantom térmico. Structure from Motion. Reconstrução 3D.

Combining 3D models with thermal images for medical applications

Abstract: Thermography is an imaging method that allows temperature visualization of the various regions of an object. In medicine, it finds applications related to oncology, burn trauma, vascular, respiratory and skin diseases, and as a general tissue vitality checking tool. 3D thermography adds tridimensional information to the conventional 2D thermography. It is made from a 3D mesh wrapped by thermal texture, enabling a more precise visualization of thermal patterns of anatomical structures. We propose a system capable of combining 2D thermal images with their corresponding 3D mesh, delivering a 3D thermogram for medical applications as a result. We used Particle Swarm Optimization (PSO) for mesh alignment and Structure from Motion (SfM) for 3D reconstruction in the present method. In contrast to most works found in the literature, the 3D mesh and the thermal images do not need to be acquired simultaneously, and a mechanical support for the thermal camera and the 3D scanner is not required. The 3D mesh may be acquired from, for instance, a 3D scanner or a magnetic resonance imaging machine. In order to evaluate the results, a phantom, that is, a static assessment object of known properties has been built. For this purpose, a novel technique using printed circuit boards has been developed. As a result, comparison between the output of the method and the phantom shows a maximum error of 3.73 mm and a mean error of 1.41 mm with 0.74 mm of standard deviation for a phantom of 100 x 150 x 103.2 mm.
Keywords: Infrared images. Thermography. Thermal phantom. Structure from Motion. 3D Reconstruction.

Lista de publicações:

KREFER, A. G. ; Souza, Mauren A. ; CENTENO, T. M. ; GAMBA, H. R. ; BORBA, G. B. Towards 3D point cloud from thermal images using colormap transformations. In: X Workshop de Visão Computacional (WVC 2014), 2014, Uberlândia. Proceedings of the X Workshop de Visão Computacional, 2014. p. 196-201.

KREFER, A. G. ; Souza, Mauren A. ; CENTENO, T. M. ; GAMBA, H. R. ; BORBA, G. B. Geração de superfícies térmicas com o auxílio de um scanner 3D. In: XXIV Congresso Brasileiro de Engenharia Biomédica (CBEB 2014), 2014, Uberlândia. Anais do XXIV Congresso Brasileiro de Engenharia Biomédica (CBEB 2014), 2014. p. 1070-1073.

SOUZA, Mauren A. ; KREFER, A. G. ; BORBA, G. B.; CENTENO, T. M. ; GAMBA, H. R. ; Combining 3D Models with 2D Infrared Images for Medical, 37th Annual International Conference of the IEEE Engineering In Medicine And Biology Society, Milan, Italy, August 25-29 2015 (Artigo aceito).

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