Development of procedures for the design, optimization and manufacturing of customized orthopaedic and trauma implants: Geometrical/anatomical modelling from 3D medical imaging

Tese de Doutoramento (Programa Doutoral em Engenharia Biomédica)

3D-Echtzeitrendering mit Ventuz

Ziel der vorliegenden Bachelorarbeit ist es zu erläutern, wie 3D-Echtzeitrendering funktioniert und wie dies mit der Software Ventuz Designer Version 4 von der Firma Ventuz Technology AG durchgeführt wird. Sie ermöglicht dem Anwender, ohne Programmierkenntnis, auf die Funktionen der Grafikkarte über DirectX zuzugreifen. Es wird Grundwissen zum Thema computer-gestützte Bildgenerierung vermittelt, um ein besseres Verständnis für die dahinterliegenden Prozesse und Verfahren zu entwickeln.

Does abdominoplasty with liposuction of the love handles yield a shorter scar? An analysis with abdominal 3D laser scanning.

The aim of this study was to evaluate the combination of abdominoplasty with liposuction of both flanks with regards to length of scar, complications, and patient's satisfaction. A retrospective analysis of 35 patients who underwent esthetic abdominoplasty at our institution between 2002 and 2004 was performed. Thirteen patients underwent abdominoplasty with liposuction of both flanks, 22 patients underwent conventional abdominoplasty. Liposuction of the flanks did not increase the rate of complications of the abdominoplasty procedures. We found a tendency toward shorter scars in patients who underwent abdominoplasty combined with liposuction of the flanks. Implementation of 3-dimensional laser surface scanning to objectify the postoperative outcomes, documented a comparable degree of flatness of the achieved body contouring in both procedures. 3-dimensional laser surface scanning can be a valuable tool to objectify assessment of postoperative results.

Juguem amb la Wii!: telemesura d'acceleracions en 3D : desenvolupament d'un projecte informàtic de codi lliure

Treball de recerca realitzat per un alumne d'ensenyament secundari i guardonat amb un Premi CIRIT per fomentar l'esperit científic del Jovent l'any 2009. Aquest treball de recerca és un projecte sobre el disseny i la creació d’un programa informàtic de codi obert amb l’objectiu de mesurar acceleracions en tres dimensions utilitzant el comandament de la wii, també conegut com a wiimote. Per tant, s'ha creat un programa que es connecta amb el wiimote, en rep les dades, les guarda i les representa per analitzar posteriorment diversos tipus de moviments i les seves acceleracions. Per tal de fer això es va aprofitar una biblioteca de funcions de codi obert ja existent que aporta les funcions principals per a la comunicació i control del comandament. El codi obert és un concepte que s’utilitza per als projectes informàtics, el codi dels quals està a la disposició de qui el necessiti. La biblioteca utilitzada està escrita en llenguatge C i per a plataforma Linux, i per tal d’aprofitar-la es va haver d’aprendre a utilitzar tant el llenguatge com la plataforma ja que no s'hi havia treballat mai abans. Gràcies a aquest projecte s'ha tingut la possibilitat de veure el funcionament d’algunes tecnologies alternatives i veure’n els avantatges sobre les convencionals o propietàries. Així doncs, des del punt de vista de l'autor, ha estat útil i enriquidor el fet de realitzar-lo.

Disseny d'un Battle Chess 3D (2)

Aquesta memòria descriu el projecte de final de carrera anomenat "Disseny d’un Battle Chess 3D (2)", que tracta de la creació, modelat i animació de peces per a un joc d’escacs en 3 dimensions amb certes temàtiques, i que posteriorment s’integren amb el projecte "Disseny d’un Battle Chess 3D (1)" per a formar un joc interactiu d’escacs en un applet de Java. Es descriuen les eines utilitzades, les fases de creació, tècniques simbòliques, mètodes més emprats, proves sotmeses, limitacions, i finalment s’arriba una conclusió de treball aconseguit.

3D visualization software to analyze topological outcomes of topoisomerase reactions.

The action of various DNA topoisomerases frequently results in characteristic changes in DNA topology. Important information for understanding mechanistic details of action of these topoisomerases can be provided by investigating the knot types resulting from topoisomerase action on circular DNA forming a particular knot type. Depending on the topological bias of a given topoisomerase reaction, one observes different subsets of knotted products. To establish the character of topological bias, one needs to be aware of all possible topological outcomes of intersegmental passages occurring within a given knot type. However, it is not trivial to systematically enumerate topological outcomes of strand passage from a given knot type. We present here a 3D visualization software (TopoICE-X in KnotPlot) that incorporates topological analysis methods in order to visualize, for example, knots that can be obtained from a given knot by one intersegmental passage. The software has several other options for the topological analysis of mechanisms of action of various topoisomerases.

Generación de visitas virtuales a museos 3D para la inclusión en páginas web

Las páginas web junto a la animación 3D son dos grandes atractivos hoy en día en el mundo de Internet. Una interfaz web agradable e interactiva por la que navegar cómodamente; junto a una herramienta en dos dimensiones fácil de manejar, para diseñar y obtener un resultado en tres dimensiones. Esas han sido las bases de mi aplicación, la cual consiste en una página web dedicada al arte, donde cualquier persona podrá registrarse y dibujar mediante una paleta cómo sería un museo a su gusto. Visitando el museo virtual resultante, donde admirar las obras junto a su autor y título.

Superiority of prone position in free-breathing 3D coronary MRA in patients with coronary disease.

Navigator-gated and corrected 3D coronary MR angiography (MRA) allows submillimeter image acquisition during free breathing. However, cranial diaphragmatic drift and relative phase shifts of chest-wall motion are limiting factors for image quality and scanning duration. We hypothesized that image acquisition in the prone position would minimize artifacts related to chest-wall motion and suppress diaphragmatic drift. Twelve patients with radiographically-confirmed coronary artery disease and six healthy adult volunteers were studied in both the prone and the supine position during free-breathing navigator-gated and corrected 3D coronary MRA. Image quality and the diaphragmatic positions were objectively compared. In the prone position, there was a 36% improvement in signal-to-noise ratio (SNR; 15.5 +/- 2.7 vs. 11.4 +/- 2.6; P < 0.01) and a 34% improvement in CNR (12.5 +/- 3.3 vs. 9.3 +/- 2.5, P < 0.01). The prone position also resulted in a 17% improvement in coronary vessel definition (P < 0.01). Cranial end-expiratory diaphragmatic drift occurred less frequently in the prone position (23% +/- 17% vs. 40% +/- 26% supine; P <0.05), and navigator efficiency was higher. Prone coronary MRA results in improved SNR and CNR with enhanced coronary vessel definition. Cranial end-expiratory diaphragmatic drift also was reduced, and navigator efficiency was enhanced. When feasible, prone imaging is recommended for free-breathing coronary MRA.

Desenvolupament d'un videojoc 3D basat en OpenGL

En aquest treball es presenta una aplicació gràfica per a desenvolupar un videojoc de tema lliure, amb premisses senzilles però fermes i amb la utilització d'unes eines el funcionament de les qual s'ha assolit durant la carrera i s?ha aprofundit durant el temps que ha durat la confecció d'aquest projecte.

Online Robust 3D Mapping Using Structure from Motion Cues

This paper presents a complete solution for creating accurate 3D textured models from monocular video sequences. The methods are developed within the framework of sequential structure from motion, where a 3D model of the environment is maintained and updated as new visual information becomes available. The camera position is recovered by directly associating the 3D scene model with local image observations. Compared to standard structure from motion techniques, this approach decreases the error accumulation while increasing the robustness to scene occlusions and feature association failures. The obtained 3D information is used to generate high quality, composite visual maps of the scene (mosaics). The visual maps are used to create texture-mapped, realistic views of the scene

Accuracy estimation of a new omnidirectional 3D vision sensor

We present a computer vision system that associates omnidirectional vision with structured light with the aim of obtaining depth information for a 360 degrees field of view. The approach proposed in this article combines an omnidirectional camera with a panoramic laser projector. The article shows how the sensor is modelled and its accuracy is proved by means of experimental results. The proposed sensor provides useful information for robot navigation applications, pipe inspection, 3D scene modelling etc

Overview of coded light projection techniques for automatic 3D profiling

Obtaining automatic 3D profile of objects is one of the most important issues in computer vision. With this information, a large number of applications become feasible: from visual inspection of industrial parts to 3D reconstruction of the environment for mobile robots. In order to achieve 3D data, range finders can be used. Coded structured light approach is one of the most widely used techniques to retrieve 3D information of an unknown surface. An overview of the existing techniques as well as a new classification of patterns for structured light sensors is presented. This kind of systems belong to the group of active triangulation method, which are based on projecting a light pattern and imaging the illuminated scene from one or more points of view. Since the patterns are coded, correspondences between points of the image(s) and points of the projected pattern can be easily found. Once correspondences are found, a classical triangulation strategy between camera(s) and projector device leads to the reconstruction of the surface. Advantages and constraints of the different patterns are discussed

Implementation of a robust coded structured light technique for dynamic 3D measurements

This paper presents the implementation details of a coded structured light system for rapid shape acquisition of unknown surfaces. Such techniques are based on the projection of patterns onto a measuring surface and grabbing images of every projection with a camera. Analyzing the pattern deformations that appear in the images, 3D information of the surface can be calculated. The implemented technique projects a unique pattern so that it can be used to measure moving surfaces. The structure of the pattern is a grid where the color of the slits are selected using a De Bruijn sequence. Moreover, since both axis of the pattern are coded, the cross points of the grid have two codewords (which permits to reconstruct them very precisely), while pixels belonging to horizontal and vertical slits have also a codeword. Different sets of colors are used for horizontal and vertical slits, so the resulting pattern is invariant to rotation. Therefore, the alignment constraint between camera and projector considered by a lot of authors is not necessary

Segmentació de punts 3D rígids i no rígids obtinguts a partir d’un sistema estèreo

L’estudi consta de dues grans parts que serien la part de dissenyar, desenvolupar i implementar els mètodes de segmentació que ens serviran per separar els punts rígids dels punts no rígids/deformables. I l’altra part seria la d’obtenir reconstruccions 3D a partir d’un sistema estèreo, passant per la calibració de les càmeres del sistema, la realització de captures d’experiments reals, la generació de reconstruccions 3D per finalment posar a prova els mètodes desenvolupats en la part anterior

Disseny i construcció d'un motor 3D en temps real per la Gameboy Advance

El projecte desenvolupat ha tractat l’estudi i disseny d’un motor 3D interactiu a la consolaGame Boy Advance (GBA). La GBA disposa d’un processador ARM7TDMI a 16’78Mhz i no disposa de operacions 3D per-hardware, és una consola lenta en comparació lesque podem trobar al mercat d’avui en dia. Aquest treball, va partir de la construcció d’un prototipus ray-casting per-columna. Després,vàrem adaptar-lo a una estructura de portals i sectors. Més tard,es va introduir el mapeig de sostre/terra i de paisatges. Per últim,vàrem introduir efectes a la renderització per donar més realismeal recorregut del món, com il·luminació, objectes, etc.Tot i que es va estudiar l’arquitectura d’un motor eficient, no estenia prou per arribar a tenir un motor interactiu. Una de lestasques més difícils va ser la part de optimització. Peraconseguir-ho s’ha hagut de substituir operacions a temps realcostoses a temps de execució, replantejar parts de l’algorisme per fer-lo més eficient, entre altres