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Simulaciones 3D para rehabilitación

Christian Coria Gonzalez
19/nov/2013

Utilizando el mismo sistema de las películas de animación 3D y los videojuegos, en Física Médica se reconstruyen rostros humanos a partir del método de estereovisión, que consiste en crear una representación en 3D a partir de dos imágenes en 2D.

“Se ponen dos cámaras, una al lado de otra, simulando lo que harían los ojos”, comentó Alfonso Gastelum investigador del Centro de Ciencias Aplicadas y Desarrollo Tecnológico de la UNAM, el 3 de Octubre de 2013 como parte del seminario de Física Médica del IFUNAM.

“La idea es replicar el funcionamiento de los ojos, sin embargo, hoy en día eso ya se ha superado” dijo también. Según el investigador, actualmente se pueden hacer cosas mucho más sofisticadas por estéreo-visión que las captadas por el ojo humano.

En el proceso de detección de gestos y construcción de la superficie tridimensional representativa del rostro es necesario tener puntos conocidos que nos indiquen el movimiento de los músculos (marcadores). Sin estos marcadores se requeriría de un algoritmo que permitiera la detección automática de rasgos, algunos de estos rasgos son fáciles de detectar pero otros aún representan un problema en la detección automática.


Marcas en el rostro humano para la reconstrucción por estereovisión y el resultado de su reconstrucción. Imágenes tomadas de la presentación de Alfonso Gastelum.

Los marcadores nos dan puntos conocidos fáciles de detectar que nos dan información (con respecto a su posición) del posible tipo de gesto que la persona está haciendo.

En Física Médica el objetivo de la reconstrucción facial es simular el movimiento de los músculos, lo cual es bastante útil a la hora de llevar a cabo una rehabilitación. Pues al construir modelos de los rostros de pacientes que sufren alguna afección, es posible mostrarles los ejercicios a seguir durante su rehabilitación, así como tener un registro del movimiento del rostro y compararlo con lo esperado, de esta manera ver qué puntos de la terapia deben ser mejorados.

Para lograr una buena simulación del movimiento de los músculos faciales es necesario contar con cámaras suficientemente rápidas que capturen las deformaciones lineales en el rostro. Esto, sin embargo, no siempre es posible de modo que se corrigen los datos mediante matrices de deformación.

Esto es complementar la información que se obtiene de las cámaras con información que proporciona el modelo numérico de los músculos. El modelo numérico utiliza un método de mallas libres que consiste en representar los objetos con una serie de partículas. De las mediciones obtenidas, la cámara puede indicar la posición que deben de tener las partículas y con el método numérico se interpola su posición entre dos valores medidos conocidos.

“Comúnmente el estudio antropológico se basa en medidas puntuales sobre el rostro, con la reconstrucción de la superficie del rostro mediante estereovisión se busca obtener medidas sobre la superficie para proveer información que complemente las medidas puntuales que ayude a obtener una mejor clasificación del rostro en grupos”, dijo Gastelum a Noticias IFUNAM.

La estéreo-visión también se usa para hacer simulaciones del flujo arterial. La información estructural de la arteria puede obtenerse mediante diversos métodos, por ejemplo: angiografía por tomografía computarizada, angiografía fluorescente, sistema por visión y sistema por estereovisión.

Gastelum comenta que es importante tener en cuenta que antes de hacer cualquier simulación “hay que agarrar lápiz y papel y hacer las cuentas” para después meter estos datos a la computadora y finalmente “adaptarlos a los problemas físicos”.