Optické skenery Editace 3D modelů Analýza sítí Mgr. Dominik Černý Pasivní optické skenery • Zpracování snímků pořízených synchronizovanými fotoaparáty • Triangulují prostorové souřadnice z dvou a více snímků, pořízených synchronizovanými kamerami z různých úhlů • Rozlišení prvků na fotografiích -> výpočet prostorové polohy s rozdílů jejich uspořádání na různých fotografiích • Předmět musí být v konstantní vzdálenosti pod přesně stanoveným úhlem • Tvar povrchu objektu je rekonstruován na základě geometrických pravidel ze známé vzdálenosti, pozice a úhlu kamer vůči objektu. 3 4 Vectra XT ▪ 6 kamer ▪ Obličej, hlava i horní část trupu 5 Animace softwaru při vytváření 3D modelu Vectra XT Výsledné modely Vectra M1 Vectra H1 ▪ 2 kamery ▪ Pouze obličej ▪ Pro záznam celého obličeje nutno kombinovat více snímků Výsledné modely po spojení Výhody ▪ Rychlost záznamu, která je srovnatelná s fotografováním ▪ Eliminace negativního vlivu pohybu snímané osoby na kvalitu výsledného modelu ▪ Záznam textury snímaného objektu ▪ Zdravotní nezávadnost (mimo epileptiků) 8 Nevýhody ▪ Relativně vysoká pořizovací cena ▪ Vyšší nároky na výpočetní techniku ▪ Limitace metody Limitace • Trichologický materiál (vlasy, vousy) – i jednotlivě • Velmi lesklé povrchy • Náročnost na kvalitní osvětlení • Okraje skenu mohou být deformované • Výsledný sken neobsahuje informace o částech objektu, které skener nenasnímá 9 Editace modelů • Ořez chybně naskenovaných částí modelu • Zarovnání modelů, nastavení modelu do definované polohy • (nejen) Pro skeny z Vectry M1 spojování 3 skenů do 1 modelu • Očištění od nadbytečných dat a chyb polygonální sítě • Vyplnění děr v polygonální síti • Odstranění chybných a izolovaných fragmentů a zdvojených sítí • Redukce rozlišení polygonální sítě • Změna velikosti digitálního modelu 10 Osnova: • krátký popis problému a motivace proč jej řešit • příklad postupu v dostupném softwaru • Videonávod (video na odkaze) Editace modelů Obj (může nést texturu, Meshlab, Blender,….) Stl (bez textury, GOM Inspect, Meshlab,.. ) Ply Wrl Editace modelů - formáty Ořez raw skenu • V projektech Fidentis řešených u nás primárně: VECTRA XT 3D Imaging Systém • Také možné v: GOM Inspect (označit + delete), Meshlab (Z-painting + delete) • Chybně nebo omylem naskenované polygony • Mohou zanášet chybu v dalších krocích editace a následných analýzách 13 Přímo v programu u Vectry (VECTRA XT 3D Imaging Systém) pomocí k tomu určených nástrojů ořezat veškeré přebytečné polygony (např. zachycené oblečení, fragmenty okolí, vlasy atd.) dále je třeba ořezat místa s nízkou frekvencí polygonů na okrajích skenů. U laterálních skenů je možné ořezat i chybně naskenované oči (nepoužije se jejich textura). Open in Analysis a) Ořez pomocí nástroje k tomu určeném (blok ořezu, laso, označení oblasti) + delete 1) Uložení File – Safe – Ok 2) Export: Exort – Složka – Zaškrtnout obj formát – (Advanced jen pro Vectru XT) - Everywere + Single texture – Name: Číslo probanda b) Vytvoření animace do aplikace pro probandy (využívá se jako odměna za účast v projektech) (pokračování v práci Open in Analysis) 1) Export: Export pdf – označit Vanila + změnit na složku určenou pro tento účel 2) Animace: File – Create animation – Generate – Vpravo ikona uložení – Zpět – Najít mirror – export nejdřív v .pdf a pak v .obj Ořez raw skenu (návod) • Freeware • 3 verze 2014 (videonávody), 2018 a 2020 • Liší se jen v detailech a pojmenováním několika funkcí (bude upozorněno) • http://www.meshlab.net/#download Příklad softwaru pro editaci modelů Meshlab Základní orientace v Meshlabu Pracovní plocha Lišta s funkcemi programu Layer Dialog • Modelem lze otáčet pomocí myši a klinutím na pravé tlačítko • Lze jím také pohybovat v rovině (Ctrl +RBM), zvětšit jej (kolečko myši) nebo změnit perspektivu (Shift + kolečko myši) • Model také můžete vyexportovat jako obrázek (ikona fotoaparátu) • Layer Dialog slouží k orientaci mezi modely: • Oko – který model vidíte • Žluté označení – označuje model se kterým pracujete (na to pozor, vždy mějte označen model na kterém pracujete!! jinak můžete upravovat jiný, který ani nemusíte mít zobrazen) • Možnost zobrazit si pouze oblak bodů, síť, nebo komplet i s texturou • Export modelu klasicky přes nabídku File – Export Mesh/Export Mesh As Základní orientace v Meshlabu • Digitální modely jsou tvořeny vrcholy, jejichž poloha v prostoru je definována hodnotou tří souřadnic. • Každý model má tedy určitou polohu a orientaci v kartézské soustavě souřadnic. • Poloha modelu, získaného skenováním nebo fotogrammetricky, je často dána polohou objektu při snímání nebo kalibrací dotykového digitizéru. • Poloha modelu v soustavě souřadnic není totožná s polohou, ve které se na model díváme v náhledovém okně aplikací. Otáčením modelu v náhledovém okně ve skutečnosti měníme úhel pohledu a ne orientaci modelu. Nastavení modelu do definované polohy Nastavení modelu do definované polohy • Editační programy umožňují změnu polohy a orientace modelu v jeho soustavě souřadnic – tj. přepočítání polohy všech vrcholů modelu. • Tyto nástroje můžeme využít k ustavení modelu do některé ze standardních poloh (např. anatomické polohy nebo frankfurtské horizontály), do polohy vhodné k prezentaci. • Sjednocení setu modelů, budoucí editace a analýzy Nastavení modelu do definované polohy • Meshlab, Landmark, Cloudcompare, Blender • Meshlab: pomocí funkce Manipulators Tool 20 Nastavení modelu do definované polohy (návod) Zarovnání modelu podle os 1) Render – Show axis (okáže bod 0 na xyz souřadnici) Na tento bod 0 zarovnáváme bod Pronasale (špičku nosu), tak aby obličej byl ve Frankfurtské horizontále 2) Manipulators tool a) stisknutí klávesy T = po ose X, Y a Z dle natočení modelu – potvrzení Enter b) stisknutí klávesy R = rotace – potvrzení Enter Zkontrolujeme model ze všech stran, po každém zarovnání je nutné potvrdit Enter a deaktivovat Manipulators tool kliknutím na ikonu, pak můžete model pootočit a pokračovat dále 3) Uložení: Pravým tlačítkem na myši klik v Show Layer Dialogu na libovolný zarovnaný sken a z nabídky vybrat Freeze Current Matrix + export https://web.microsoftstream.com/video/29e3122b-324d-44f6-ba3b-b1a08acaff28 Zarovnání modelů na sebe • Landmark, Meshlab, Blender • Meshlab: pomocí funkce Align, Point Based Glueing • Pro spojení více modelů do jednoho (nejen faciálních skenů) 23 Přes funkci Align zarovnání pomocí bodů pod tlačítkem “A v kolečku“ 1) Frontální sken označíme pomocí tlačítka Glue Here Mesh jako primární (na něj budeme zbylé dva zarovnávat) 2) označíme jeden z laterálních skenů a stiskneme Point Based Gluening 3) Ve dvou oknech naneseme pomocí dvojkliku levého tlačítka na myši na oba skeny min. 4 body (u složitějších skenů i více, číslování bodů začíná na 0) sloužící k zarovnání. Bod 1 na prvním odpovídá bodu 1 na druhém skenu, atd. Proto je třeba velké přesnosti. Body umísťujeme na snadno identifikovatelná místa (např. koutky úst, očí). Je třeba také umístit tyto body tak, aby byly rozmístěné různě po skenu (a netvořily tak např. linku, ve videu příklad špatně zvolených bodů kdy se modely zarovnají otočené). Body lze vymazat pomocí ctrl + levé tlačítko myši. 4) OK 5) Process 6) Pravým tlačítkem na myši klik v Show Layer Dialogu na libovolný zarovnaný sken a z nabídky vybrat Freeze Current Matrix – apply to all visible layers 7) Export Zarovnání modelů na sebe Spojování modelů • Meshlab, GOM Inspect, Blender • Pomocí funkce Flatten Visible Layers • Více modelů tvořící jeden objekt např. skeny z Vectry M1 – získáme tak kompletní informaci 25 Spojování modelů Spojení skenů - Dále je třeba z těchto 3 zarovnaných skenů vytvořit jeden model 1) Pravým tlačítkem na myši klik v Show Layer Dialogu na libovolný sken a z nabídky vybrat Flatten Visible Layers (pozor musí být všechny 3 skeny viditelné! – ikona oka vlevo od názvu skenu) 2) Apply (vytvoří se jeden model) https://web.microsoftstream.com/video/2b17804a-72a9-4151-876f- 8e3284a411ed Očištění dat od chyb polygonální sítě, zdvojení sítě, .. • Meshlab - Filters- Remeshing - Screened Poisson Surface Reconstruction - Poté ořez přebytečných částí modelu • GOM Inspect - export - geometry – ASCII - vyexportovaný oblak bodů v GOM + rekonstrukce polygonální sítě (Polygonize point cloud) 28 Meshlab Označený model 1) Poissonova rekonstrukce povrchu: Filters- Remeshing - Surface Reconstruction (stará verze) nebo Screened Poisson Surface Reconstruction (nová verze) 2) Ořez zadní části modelu a) Funkce Štětec (Z-painting) b) Zakliknout červený štětec – označit co se má oříznout (prostor mezi ušima, za čelem a v dolní části až k textuře, můžete zvolit velikost štětce a to zda štětec označí i polygony skryté, či obrácené c) Klik na Delete the current set of selected faces and all the verticles sorrounded by that faces (červený přeškrtnutý trojúhelník s kolečky na vrcholech) d) Dočistit hrany tak aby nevytvářely vystupující útvary e) Exportovat v obj nebo stl https://web.microsoftstream.com/video/1921d839-2a32-428a-9fba- 9454bb793cce • Polygonální sítě tvořící 3D model často obsahují velké množství děr. Nemusí jít pouze o díry odpovídající přirozeným otvorům modelovaného objektu nebo díry vzniklé v místech, která nemohla být nasnímána, např. z důvodu zákrytu nebo špatné dostupnosti. • Velké množství nepatrných děr vzniká také v důsledku chybného generování polygonální sítě, jde o artefakty tvorby modelu. • Díry v polygonální síti mohou být překážkou aplikace některých analytických nástrojů (např. měření objemu, vytváření rovinných řezů). • Úplná uzavřenost polygonálních sítí je nutná také pro 3D tisk – některé aplikace z tohoto důvodu hlásí chybu při ukládání neuzavřeného modelu do formátu stl, nativního formátu stereolitografie, jedné z metod 3D tisku. Zaplnění děr Zaplnění děr GOM Inspect Automatické vyplňování • Označíme celý model – LMB > Select All. • Spustíme nástroj pro automatické vyplňování – Operations > Mesh > Close holes > Automatically… • Nastavíme parametry děr, které chceme automaticky zaplnit (podle obrázku níže). U řady nástrojů lze parametry jejich použití nastavit automaticky, kliknutím Ctrl + LBM na relevantní oblast polygonální sítě. Automatické vyplňování nastavíme kliknutím na okraj díry tak, že budou vyplněny díry stejné a menší velikosti. • Nástroj aplikujeme stiskem Apply Manuální vyplňování • Spustíme nástroj manuálního vyplňování děr – Operations > Mesh > Close holes > Interactivelly... nebo příslušnou ikonou. • Díru, kterou chceme editovat, vybereme kliknutím Ctrl + LMB do blízkosti jejího okraje • Po nastavení parametrů výplně aplikace dopředu vypočítá její tvar (v případě složitějších děr může tato operace trvat několik sekund). • Nastavení Filling result měníme podle požadovaného výsledku. V případě některých děr je dobré zvolit jemnější přechod, respektující tvar okolí díry, v případě přirozených děr můžeme použít rovnou výplň (Plane-based). • Výplň aplikujeme příkazem Apply. • Celý proces opakujeme u dalších děr modelu Meshlab • Program Meshlab obsahuje nástroj, který automaticky vyplňuje všechny díry do velikosti definované počtem polygonů ohraničujících díru. • Vyplňování děr v polygonální síti – MeshLab • Spustíme nástroj automatického vyplňování děr – Filters > Remeshing, Simplification and Reconstruction > Close holes • Definujeme max. velikost vyplňovaných děr. Pro vyplnění drobných děr zvolíme nějakou přibližnou hodnotu, např. 20 (při nastavení na tuto hodnotu budou editovány všechny díry, které jsou ohraničeny dvaceti a méně polygony). Nastavení příliš velké hodnoty by mohlo vést k nechtěnému uzavření větších děr Zaplnění děr Kvalita a rozlišení polygonální sítě se může v různých částech modelu lišit. Nesjednocená síť může zanášet chybu při analýze sítí GOM Inspect, Meshlab, Blender - Select all – mesh – other – regularize – 0,006 mm (vyberete požadovanou toleranci povrchu)– apply Regularizace polygonální sítě • Redukce rozlišení je krokem, ke kterému můžeme přistoupit v různých fázích editace modelu. • V ideálním případě pracujeme s modelem v původním, maximálním rozlišení, daným např. nastavením 3D skenování. • S rostoucím rozlišení modelu však úměrně stoupá velikost souboru a výpočetní náročnost jeho zpracování, proto často přistupujeme k redukci rozlišení na počátku celé editace tak, abychom snížili její výpočetní náročnost. • Zvolené rozlišení je vždy kompromisem mezi množstvím uchované informace, zachycených detailů, a velikostí souboru. Redukce rozlišení polygonální sítě Redukce rozlišení polygonální sítě • Vybereme celý model – RMB > Select All… • Spustíme nástroj pro redukci rozlišení „Thin Mesh“ – Operations > Mesh > Thin… • Zvolíme nastavení Surface tolerance a zadáme maximální odchylku, kterou může mít nový model od originálu. • Můžeme aktivovat také volbu Max. edge length, která omezuje délku hran nově vzniklých polygonů. Např. při nastavení Surface tolerance na hodnotu 0.2 a Max. edge length 2 bude výsledkem redukce polygonální síť, která se tvarově neliší od původní sítě o víc než o 0.2 • Redukce rozlišení polygonální sítě – GOM Inspect 74 mm a jejíž vrcholy nejsou od sebe dál než 2 mm. • Redukci spustíme tlačítkem Apply Druhou možností je nastavení přesného počtu vrcholů redukované polygonální sítě (Number of points). • Výhodou nastavení maximální odchylky je, že nemusí být specifikován konkrétní počet bodů, závislý na velikosti sítě a její složitosti, ale jen tvarová tolerance. GOM Inspect Meshlab • V Layer Dialog aktivujeme model (LMB), jehož rozlišení chceme redukovat • Spustíme nástroj redukce rozlišení – Filters > Remeshing, Simplification and Reconstruction > Quadric Edge Collapse Decimation... • Nastavíme parametry redukce a aplikujeme – Apply • Target number of faces – nastavíme počet polygonů výsledného modelu • Preserve Normal, Preserve Topology, Preserve Boundary – volby zabraňující větším změnám v geometrii modelu. Při aktivaci bude zachováno směrování polygonů, redukce rozlišení nepovede ke změnám topologie modelu, např. vyplnění děr v modelu, a ke změnám tvaru děr v polygonální síti. • Jednotlivé volby jsou podrobně popsány v nápovědě, která může být aktivována tlačítkem Help v dialogovém okně. Stejná nápověda je k dispozici u většiny nástrojů. Textury Barevná informace Nejčastěji .obj formát 3D modelu .jpg nebo .png .mtl soubor spojující model s texturou Definována nejčastěji v RGB spektru( ale i CMYK) nebo stupni šedi a rozlišením Zásadní u digitalizace bodů např. na obličeji Pro identifikační účely ve forenzních vědách Informace o stavu objektu 38 Textury Vstup: modely - Raw edited zarovnané a) jeden bez textury označen číslem a CA (.ply) Postup: Vytvoření souřadnic Meshlab – otevřít soubor První cesta: Filters – Texture – Parametrization: Flat plane – apply – apply Alternativní cesta: Filters – Texture – Set texture, texture dimension: 4096 – apply Druhý krok: U obou souborů CA i F Filters – Texture – Transfer vertex attributes to texture (between 2 meshes), Tabulka: Source: S texturou Target: bez textury Color data source: texture color Název: Přesně jako ten s texturou CA + .png Texture u obou čísel 4096 Zaškrtnout: Fill texture i Assign texture (nezaškrtnout: overwrite target!) Dále: uložit v .obj V textovém editoru Do řádku u souboru nového modelu pod ( NS řádek) z .mtl map. Kd + přesný název souboru 39 https://web.microsoftstream.com/video/d2803b2d-f56f- 40a0-a708-8cfae39c5de9 Digitalizace landmarků a křivek Landmark (od 2019 už není freeware) -Křivky: Curve > Primitives > Edit Landmark Primitives -Semilandmark density, export .pts nebo .nts Meshlab GOM Inspect Fidentis (viz dále) • Registrace polohy význačných bodů na digitálních povrchových modelech odpovídá digitalizaci význačných bodů na objektech např. dotykovým digitizérem. • Výhodou digitálního prostředí je možnost uložit postup práce a dodatečně kontrolovat umístění bodů, stejně jako větší přístupnost různých struktur analyzovaného objektu. • Nevýhodou je především horší lokalizace některých význačných bodů, v závislosti na kvalitě/přítomnosti textury a přesnosti modelu. • Prvním krokem je umístění bodů na povrch digitálního modelu, druhým export 3D souřadnic těchto bodů, obvykle v textovém formátu. Digitalizace landmarků • Otevřeme projekt s modelem. • Spustíme nástroj editace povrchových bodů Construct > Points > Point.. Editace a export význačných bodů– GOM Inspect • Body umisťujeme na povrch modelu příkazem Ctrl + LMB. V dialogovém okně můžeme změnit jméno bodu. Vytvoření bodu potvrdíme příkazem Construct. Všechny definované prvky jsou součástí projektu a jsou uvedeny v seznamu Explorer jako tzv. Geometries… Prostorové souřadnice všech prvků mohou být exportovány ve formátu CSV nebo ASCII příkazem File > Export > Geometry… • V seznamu Explorer označíme body, které chceme exportovat nebo nadřazenou složku Points v případě, že chceme exportovat všechny body. • Souřadnice bodů exportujeme přes dialogové okno File > Export > Geometry Pokud nezměníme cílové umístění exportovaných dat, uloží se do složky Export, která je součástí projektu. GOM Inspect Digitalizace landmarků Meshlab • Editace a export význačných bodů– MeshLab Body editujeme za pomoci nástroje PickPoints. Nástroj pracuje s předpřipravenými šablonami, do kterých jsou doplňovány souřadnice. Prvním krokem je příprava šablony s konfigurací bodů, druhým pak samotná registrace polohy bodů. • Otevřeme projekt s importovaným modelem. • Spustíme nástroj PickPoints • Volbou Add Point přidáme do šablony potřebný počet bodů, pro lepší přehled body pojmenujeme. • Vedle Add Point jsou v Template Controls umístěny také další nástroje pro ovládání šablony. Námi vytvořenou šablonu můžeme uložit pro pozdější použití volbou Save, dříve vytvořenou šablonu můžeme nahrát volbou Load. Volbou Clear šablonu kompletně vymažeme. K editaci bodů, obsažených v šabloně, slouží nabídka pod seznamem bodů. Možností je body přejmenovat (Rename Point), odstranit body ze šablony (Remove Point), vymazat souřadnice bodu (Clear Point). • V dialogovém okně označíme první bod (kliknutím LMB) a určíme jeho polohu na modelu pravým tlačítkem myši. Pokračujeme v umístění všech bodů šablony, do dialogového okna jsou automaticky zaznamenány jejich souřadnice. Špatně umístěný bod můžeme znovu zaznamenat nebo využít volby Move Point, kdy s bodem můžeme při stisknutém RMB volně hýbat po povrchu modelu. • Šablonu se souřadnicemi uložíme příkazem Save. Souřadnice jsou uloženy ve formátu .pp. Soubor může být otevřen např. v textovém editoru a souřadnice překopírovány do tabulky Digitalizace landmarků Digitalizace křivek • Aplikace nabízejí řadu nástrojů pro tvorbu volně definovaných povrchových křivek a rovinných řezů, průsečíků modelů s definovanými rovinami. • Editace a export křivek křivky mohou být exportovány ve formě vektorů, častěji jsou však exportovány a dále zpracovávány souřadnice bodů, kterými křivka prochází. • Otevřeme projekt a importujeme model. • Spustíme nástroj pro konstrukci povrchových křivek (Construct > Curve > Surface Curve…) • Umísťováním bodů na povrch modelu (Ctrl + LMB) editujeme průběh křivky. Pokud v průběhu editace křivky klikneme na její první bod, křivku uzavřeme. Vytvoření naeditované křivky potvrdíme volbou Ok. • Křivka je zařazena do seznamu Explorer, do oddílu Geometries > Surface Curves. • Na rozdíl od křivek editovaných v programu Landmark je výsledkem jediná povrchová křivka (a ne řetězec křivek), přesně kopírující povrch modelu. • Program exportuje křivky ve formě souřadnic velkého počtu bodů, kterými procházejí. Počet bodů, jejichž souřadnice exportujeme je nastaven automaticky (v případě křivky editované na pánvi jde o ca 500 bodů). • Křivku, kterou chceme editovat, označíme v seznamu Explorer a spustíme dialogové okno pro export File > Export > Geometry… • V dialogovém okně nastavíme jméno souboru a jeho umístění, křivku exportujeme příkazem Export Digitalizace křivek GOM Inspect • Program GOM Inspect umožňuje vytvářet rovinné řezy digitálními modely. Výsledkem je křivka odpovídající průsečíku polygonálního modelu a definované roviny. Vytvoření rovinného řezu probíhá ve dvou krocích. Prvním krokem je definování roviny řezu (v případě, že nechceme vést řez rovnoběžný s rovinami souřadnicového systému), druhým pak vytvoření samotné křivky. • Otevřeme projekt a importujeme model. • Spustíme nástroj vytvoření roviny za pomoci tří bodů (Construct > Plane > 3-Point plane…) • Příkazem Ctrl + LMB umístíme na povrchu modelu 3 body, kterými bude rovina procházet. • Rovinu vytvoříme příkazem Create. Rovina je jedním z geometrických prvků (stejně jako body). Vytvořené roviny jsou proto uvedeny v seznamu Explorer jako Sections. • Označíme část modelu, kterou chceme vést řez. V našem případě celý model. • Spustíme nástroj pro vytvoření rovinného řezu (Construct > Section > Single Section…) • V dialogovém okně zvolíme za Reference plane námi definovanou plochu. Volba Position umožňuje posun plochy řezu vůči referenční ploše, v našem případě ponecháme nastavení 0. Řez bude veden přímo námi definovanou plochou. • Rovinný řez vytvoříme příkazem Create. Rovinné řezy jsou uvedeny v seznamu prvků Elements jako Sections. • Křivku, kterou chceme editovat, označíme v seznamu Explorer a spustíme dialogové okno pro export File > Export > Geometry… • V dialogovém okně nastavíme jméno souboru a jeho umístění, křivku exportujeme příkazem Export. Digitalizace křivek Meshlab • Porovnání rozdílů mezi dvěma a více modely • Celková variabilita v populaci/vzorku • Rozdíly mezi skupinami (m x ž, věkové skupiny, populace,…) • Porovnání vzorku s databází/populací/kontrolní skupinou • Lokální variabilita (oblast nosu, očí, kloubní plošky na kostech, nelezení místa s největšími rozdíly na modelech,…) Analýza modelů Převedením 3D modelu do 2D (ztráta informace! Pouze pokud není jiná možnost nebo to vyžaduje metodika) -Fotografie, náhledy -Biometrické systémy -Hloubkové mapy Vlastní analýzy modelů: -Analýzy landmarků (např. Procrustova analýza, měření vzdáleností Meshlab, výpočet v Excelu (Pythagorova věta ve 3D)) -Analýzy semilandmarků a křivek -Analýzy sítě (Vertex to vertex) Analýza modelů Fidentis AnalystNapříklad: Fidentis Analyst Umožňuje analýzy modelů (porovnáním sítí) 1:1 – dva modely (před a po operaci, muž žena, porovnání stejného jedince po několika letech – např. růst 1:n – jeden jedinec vs databáze (např. jak moc se liší od populace) n:n – všichni se všemi (např. variabilita populace, …) https://www.fidentis.cz/analy st Model je potřeba před analýzou registrovat do 3D prostoru GPA algoritmus (Generalized Procrustes analysis) - Na základě procrustovských vzdáleností jednotlivých bodů ICP algoritmus (Iterative Closest Point) -Hledá minimalizaci rozdílu mezi dvěma oblaky bodů, bod po bodu Scale – zahrnutí analýzy celkové velikosti objektů, či nikoli (= analýza pouze tvaru) Registrace modelu Registrace modelu Digitalizace landmarků Nástroj pro digitalizaci landmarků 1) manuální 2) automatická Manuální digitalizace landmarků https://web.microsoftstream.com/video/879 14581-bf42-400b-8dcd-847cc3ddebd6 Automatická digitalizace landmarků https://web.microsoftstream.com/video/77d a7b98-ea28-47db-a1a8-1d888a9b8475 Vpravo nahoře je k dispozici seznam landmarků s definicemi 42 landmarků se standardizovanými definicemi např.glabella, subnasale, gnathion, ... Standardizovaná pozice, přesná a jasná definice bodu minimalizuje spolu s dalšími faktory chybu digitalizace. Vždy kontrola chyby digitalizace! Orientace v menu a konfigurace https://web.microsoftstream.com/video/44d af8b1-2b65-422e-a172-38003dd89cd3 Procrustovská analýza a Cross section Procrustovská analýza – body (např. když máte jen je nebo je nemožná analýza celé sítě Cross section – řezy, v mnoha případech nám mohou rychle a přehledně ukázat jak a kde se liší analyzované modely (i vůči průměru) https://web.microsoftstream.com/video/a03f2b18- 47ab-450f-b1f8-1346234817e0 Analýza lokálních oblastí Důležitá chceme-li na základě námi zvolených parametrů analyzovat nějaké konkrétní oblasti – s nejmenšími/největšími rozdíly, s podobnou morfologií https://web.microsoftstream.com/video/3e48c35b-7459-4f24- 9ed6-5b1390b64880 FIDENTIS Analyst Numerické výsledky ● Rozdíly mezi 3D objekty jsou vyjádřeny ve formě point to point vzdáleností (nebo jejich derivátů: průměr, minimum, maximum, root mean square atd.) root mean square - Kvadratický průměr je statistická veličina představující druhou odmocninu aritmetického průměru druhých mocnin daných hodnot. FIDENTIS Analyst Numerical results 0 10 Vertex to vertex distance (in mm) 0 50 Vertex to vertex distance (in mm) 0 Vertex to vertex distance (in mm) for results between 5 and 95 thresholds 50 Využití Popisná statistika Porovnání výsledků pomocí statistických metod Analýzy landmarků (lineární regrese, PCA,..) Vizuální vyjádření rozdílů ● Komparativní analýza modelů ● Superpozice ● Explicitní vyjádření rozdílů pomocí konverze numerické informace do vizuální mapy FIDENTIS Analyst FIDENTIS Analyst Color map - “Diverging” color spectrum Color map - “Rainbow” color spectrum Color map - “Sequential” color spectrum Cross-sections FIDENTIS Analyst Transparency Contours + GlyphsContours + Fog simulation Transparency + Fog simulation Úkoly: 1) složka ukol_1 (Meshlab) -3 Raw skeny zarovnat na sebe a spojit do 1 -Provést Poissonovu rekonstrukci povrchu -Oříznout zadní část + vytvořit texturu -Vyexportovat obrázek modelu z Fidentisu z frontálního pohledu a pravého profilu 2) složka ukol_2 -Provést v programu Fidentis analýzu 1:1 -Vyexportovat vizuální výsledky a slovně popsat kde se modely nejvce liší 3) složka ukol_3 -Provést v programu Fidentis analýzu n:n -Z numerických výsledků zjistit dvojici nejpodobnějších a nejodlišnějších modelů (registrace modelů úkol 2 na povrch úkol 3 na body - excel) Výsledky zaslat na: dominikcerny@sci.muni.cz V případě dotazů pište tamtéž Nahromadí-li se více dotazů domluvíme Stream přes MS Teamsy