Fast left ventricle tracking in CMR images using localized anatomical affine optical flow

In daily cardiology practice, assessment of left ventricular (LV) global function using non-invasive imaging remains central for the diagnosis and follow-up of patients with cardiovascular diseases. Despite the different methodologies currently accessible for LV segmentation in cardiac magnetic resonance (CMR) images, a fast and complete LV delineation is still limitedly available for routine use. In this study, a localized anatomically constrained affine optical flow method is proposed for fast and automatic LV tracking throughout the full cardiac cycle in short-axis CMR images. Starting from an automatically delineated LV in the end-diastolic frame, the endocardial and epicardial boundaries are propagated by estimating the motion between adjacent cardiac phases using optical flow. In order to reduce the computational burden, the motion is only estimated in an anatomical region of interest around the tracked boundaries and subsequently integrated into a local affine motion model. Such localized estimation enables to capture complex motion patterns, while still being spatially consistent. The method was validated on 45 CMR datasets taken from the 2009 MICCAI LV segmentation challenge. The proposed approach proved to be robust and efficient, with an average distance error of 2.1 mm and a correlation with reference ejection fraction of 0.98 (1.9 ± 4.5%). Moreover, it showed to be fast, taking 5 seconds for the tracking of a full 4D dataset (30 ms per image). Overall, a novel fast, robust and accurate LV tracking methodology was proposed, enabling accurate assessment of relevant global function cardiac indices, such as volumes and ejection fraction.

A importância da personagem virtual no contexto da animação 3D em tempo real

O desenvolvimento de personagens digitais tridimensionais1 na área da animação, a constante procura por soluções tecnológicas convincentes, aliado a uma estética própria, tem contribuído para o sucesso e afirmação da animação tridimensional, na indústria do entretenimento. Contudo, toda a obra que procura ou explora a vertente digital/3D, torna-se ‘vitima’ das limitações do render2 aplicado a uma sequência de imagens, devido ao aumento dos custos financeiros e humanos, assim como da influência e dificuldade implicadas no cumprimento dos objectivos e prazos. O tempo real tem assumido, cada vez mais, um papel predominante na indústria da animação interactiva. Com a evolução da tecnologia surgiu a necessidade de procurar a metodologia apropriada que sirva de alavanca para o desenvolvimento de animações 3D em tempo real, através de softwares open-source ou de baixo orçamento, para a redução de custos, que possibilite simultaneamente descartar qualquer dependência do render na animação 3D. O desenvolvimento de personagens em tempo real, possibilita o surgimento de uma nova abordagem: a interactividade na arte de animar. Esta possibilita a introdução de um vasto leque de novas aplicações e consequentemente, contribui para o aumento do interesse e curiosidade por parte do espectador. No entanto, a inserção, implementação e (ab)uso da tecnologia na área da animação, levanta questões atuais sobre qual o papel do animador. Esta dissertação procura analisar estes aspectos, dando apoio ao projecto de animação 3D em tempo real, denominado ‘PALCO’.

Palco: a multisensor realtime 3D cartoon production system

This paper presents Palco, a prototype system specifically designed for the production of 3D cartoon animations. The system addresses the specific problems of producing cartoon animations, where the main obj ective is not to reproduce realistic movements, but rather animate cartoon characters with predefined and characteristic body movements and facial expressions. The techniques employed in Palco are simple and easy to use, not requiring any invasive or complicated motion capture system, as both body motion and facial expression of actors are captured simultaneously, using an infrared motion detection sensor, a regular camera and a pair of electronically instrumented gloves. The animation process is completely actor-driven, with the actor controlling the character movements, gestures, facial expression and voice, all in realtime. The actor controlled cartoonification of the captured facial and body motion is a key functionality of Palco, and one that makes it specifically suited for the production of cartoon animations.