Propuesta para Trabajo de Grado

Refinación del modelo

La segunda parte del modelo debía permitir visualizar mallas generadas a partir de imágenes, sin embargo no era así, debido a que por restricciones de memoria de OGRE 3D era necesario generar las mallas con un número limitado de caras y vértices.

Para este fin se planteó utilizar un filtro que convertía la imagen de entrada en una máscara binaria (Ver sección Imagen binaria) para luego usar el filtro de itk llamado “itkBinaryMask3DMeshSource” para generar una malla que luego sería pasada por un filtro de decimación, que se encarga de reducir su número de caras. El filtro utilizado se describe a continuación.

1. Filtro de decimación

Un filtro de decimación permite reducir el número de caras que conforman una malla a un número deseado. El filtro funciona con un criterio de decisión sobre las caras para determinar cuáles de estas pueden ser eliminadas.

El filtro utilizado para reducir las caras de las mallas que se iban a utilizar fue un filtro brindado por el director del trabajo de grado, ya se encuentra implementado y se utiliza como una herramienta externa que no hace parte de este proyecto. [21]

2. Cambios al modelo

El filtro de decimación utilizado podría tardar mucho tiempo en reducir el número de caras de la malla dependiendo de qué tan grande fuera la reducción a realizar. Debido a esto se decidió generar las mallas antes de ejecutar el prototipo, es decir, que fuera una parte externa al modelo que generara mallas de VTK que en tiempo de ejecución únicamente fueran leídas en ITK y convertidas en mallas de OGRE 3D.

Para visualizar mallas ya existentes fue necesario agregar una pequeña parte al modelo, que se encargara de la lectura de estas mallas directamente en un QuadEdgeMesh de ITK para posteriormente visualizarlas con OGRE 3D.

Ilustración : Refinación del modelo de integración

3. Descripción del modelo de integración

   1. Mesh_File

Este componente del diagrama es únicamente un archivo que contiene una malla sea o no generada con el filtro de decimación mencionado anteriormente. (Ver sección Filtro de decimación)

Una vez que existe una malla de prueba, esta se carga con ITK en una instancia de su clase QuadEdgeMesh.

2. ITK_Mesh

Componente correspondiente a la representación de la malla en una instancia de la clase QuadEdgeMesh de ITK. Esta clase almacena la información de puntos, bordes, caras, entre otros componentes de una malla y además tiene métodos que permiten realizar el análisis de la malla de ITK para obtener la información anteriormente mencionada.

Es necesario indicar que un mesh de ITK no almacena información de visualización como son los colores, de manera que al momento de representarla en una malla de OGRE 3D será necesario asignar colores de una manera arbitraria para poder observar en pantalla la malla creada.

3. ITKMeshToOgreMesh

Este componente es el encargado de obtener la información de la malla creada anteriormente para asignarla a una malla de OGRE 3D. En la sección Investigación avanzada se describen los parámetros necesarios para generar una malla en OGRE 3D.

Haciendo uso de los iteradores de mesh en ITK, este componente accede a la información de puntos y caras que conforman la malla, para luego asignar el espacio de memoria o HardwareBuffer que utiliza OGRE 3D para almacenar la información de las mallas.

La información de colores no puede ser obtenida ya que no fue almacenada por el mesh de ITK, sin embargo es necesario tener esta información para que la malla sea visualizable, por lo tanto se asignan colores en una escala de grises.

4. OgreMesh

Un mesh de OGRE 3D es un objeto que puede ser visualizado en la pantalla, contiene caras, puntos, colores, normales, entre otros atributos de una malla visualizable.

Una vez transformada la malla de ITK en una de OGRE 3D por el filtro mencionado en la sección anterior, es posible pintar la última malla en la escena.

8. Tercer prototipo

   1. Imagen completa

Una vez la malla fue generada fuera de ejecución y reducida con el filtro de decimación, crear su representación en OGRE 3D funcionó sin problemas de memoria y fue posible visualizarla.

Sin embargo, las caras de la malla no son fáciles de distinguir pues el QuadEdgeMesh no carga necesariamente los vectores normales de los vértices y caras de la malla.

Con el fin de obtener la información de los vectores normales de vértices y caras para que su representación en OGRE 3D fuera adecuada se utilizó el filtro “NormalQuadEdgeMeshFilter” de ITK que toma un QuadEdgeMesh de ITK de entrada, calcula los vectores normales de sus vértices y caras y produce un QuadEdgeMesh de salida que además de la información original de la malla contiene la información de los vectores normales anteriormente mencionados. [20]

Para crear la malla de OGRE 3D fueron tenidos en cuenta únicamente los vectores normales de los vértices de la malla. Un ejemplo de la malla generada luego de calcular los vectores normales se encuentra a continuación.

Ilustración : Malla de OGRE 3D

En la malla mostrada en la imagen anterior no es fácil de observar la figura, esto se debe a que los colores fueron asignados de manera arbitraria, todos tienen el mismo color y la iluminación de cada uno depende de la normal asociada al mismo. Además, la malla que se observa es una reducción de 60.000 caras de una malla que originalmente tiene alrededor de 1’800.000 caras, por lo tanto la iluminación se ve afectada.

2. Conclusiones del tercer prototipo

Los resultados fueron satisfactorios porque se logró visualizar una malla médica cargada con ITK usando OGRE 3D, por lo tanto fue posible concluir que la refinación del modelo de integración planteado (Ver sección Refinación del modelo) funcionó y probar que la idea era válida. El siguiente paso era determinar los beneficios o pérdidas brindados por este modelo de integración a la visualización de imágenes médicas. (Ver sección Beneficios y pérdidas del uso del modelo).

9.