Orientador: Ricardo Machado Leite de Barros

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Educação Física

Resumo: Este trabalho teve como objetivo propor e avaliar um método baseado em projeção de luz para reconstrução e análise da superfície do tronco durante a respiração. O método consistiu em: projetar uma malha de marcas circulares sobre a superfície anterior e posterior do tronco; registrar as...

Resumo: Este trabalho teve como objetivo propor e avaliar um método baseado em projeção de luz para reconstrução e análise da superfície do tronco durante a respiração. O método consistiu em: projetar uma malha de marcas circulares sobre a superfície anterior e posterior do tronco; registrar as superfícies do tronco através de quatro câmeras de vídeo durante a respiração; segmentar as imagens e rastrear as marcas projetadas através de técnicas de pré-processamento de imagens, operações morfológicas e algoritmos de detecção; estabelecer uma correspondência entre as marcas nas seqüências de imagens registradas pelas câmeras; reconstruir as coordenadas 3D das marcas; reconstruir a superfície do tronco a partir da nuvem de pontos desordenada usando o método QHULL. Medidas de variação de volume e perímetro do tronco ao longo do ciclo respiratório e mapas de contorno foram usados para analisar a superfície reconstruída. A acurácia da medida de volume foi avaliada através da comparação entre a medida de volume de um manequim de tronco masculino obtida por imersão e através da metodologia proposta. Um exemplo de aplicação da análise foi realizado com dois sujeitos com formas e tamanhos de tronco distintos, um do sexo feminino com escoliose idiopática severa e um do sexo masculino sem deformações na coluna vertebral. A variação do volume do tronco foi comparada com a variação do volume de ar trocado durante o ciclo respiratório medido através da espirometria. O método foi capaz de reconstruir com alto nível de detalhamento a superfície do tronco possibilitando a identificação de estruturas anatômica e a diferenciação da forma do tronco dura ate as fases do ciclo respiratório. A acurácia relativa na determinação do volume foi de 2,9%. A variação do volume do tronco durante a respiração apresentou um sinal coerente com o ciclo respiratório e apresentou altos valores de correlação (r=0.988) quando comparado com o volume de ar trocado. A análise da superfície através de mapas de contorno mostrou ser uma ferramenta promissora na identificação de deformações da superfície. Podemos concluir que a proposta do uso de um método baseado em de projeção de luz foi adequada para reconstrução e análise da superfície do tronco durante a respiração

Abstract: This study aimed to propose and evaluate a method based on light projection for trunk surface reconstruction and analysis during respiration. The method consisted of: to project a grid of circular markers on the anterior and posterior surface of the trunk; to register the trunk surfaces by...

Abstract: This study aimed to propose and evaluate a method based on light projection for trunk surface reconstruction and analysis during respiration. The method consisted of: to project a grid of circular markers on the anterior and posterior surface of the trunk; to register the trunk surfaces by four video cameras during respiration; to segment the video stream and track the projected markers using pre-processing techniques, morphological operators and detection algorithms; to establish a correspondence between the markers in the sequences of images recorded by the cameras; to reconstruct the 3D coordinates of the markers; to reconstruct the trunk surface from cloud of unorganized points using the QHULL method. Measures of volume and perimeter along the respiratory cycle and contour maps were used to analyze the reconstructed surface. The accuracy of volume measurement was assessed by comparing the volume of a male torso mannequin obtained by water displacement and through the proposed method. An application example of the analysis was conducted with two subjects with different shapes and sizes of different body, a female with severe idiopathic scoliosis and a male without spine deformation. The change in trunk volume was compared with the air exchanged volume variation during the respiratory cycle measured by spirometry. The method was able to reconstruct with high level of detail the trunk surface allowing the identification of anatomical structures and differentiation of the trunk shape during the phases of the respiratory cycle. The relative accuracy in determining the volume was 2.9%. The variation of the trunk volume during respiration showed a coherent signal with the respiratory cycle and showed high correlation (r2 = 0,983) when compared with the volume of air exchanged. The analysis of the surface through contour maps proved to be a promising tool in the identification of the surface deformations. We can conclude that the proposed use of a method based on projection of light was adequate for reconstruction and analysis of the trunk surface during respiration