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以方向性的距離轉換擷取立體曲線 骨架 3D Curve-Skeleton Extraction Using Directional Distance Transform

以方向性的距離轉換擷取立體曲線 骨架 3D Curve-Skeleton Extraction Using Directional Distance Transform. Advisor: Ku-Yaw Chang Speaker : Jhen -Yu Yang. Outline. Introduction Our method Result Conclusion. Introduction. Skeleton Provide a simple and compact representation of 2D or 3D shapes

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以方向性的距離轉換擷取立體曲線 骨架 3D Curve-Skeleton Extraction Using Directional Distance Transform

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Presentation Transcript

  1. 以方向性的距離轉換擷取立體曲線骨架3D Curve-Skeleton Extraction Using Directional Distance Transform Advisor:Ku-Yaw Chang Speaker :Jhen-Yu Yang

  2. Outline • Introduction • Our method • Result • Conclusion

  3. Introduction • Skeleton • Provide a simple and compact representation of 2D or 3D shapes • Some applications: • Shape recognition • Animation • Scientific analysis • … Examples of skeletons of different objects

  4. Introduction • Some methods: • Topological thinning • Distance transform(DT) • General-field functions An example of thinning process

  5. Introduction • Some methods: • Topological thinning • Distance transform(DT) • General-field functions Distance transform

  6. Introduction • Some methods: • Topological thinning • Distance transform(DT) • General-field functions The repulsive force field of a 2D shape

  7. Outline • Introduction • Our method • Result • Conclusion

  8. Our method • 研究概念 • 模擬水流動的方式尋找水流的匯流處(撞擊點) • 撞擊點的角度及流動方向 • 研究步驟 • 邊界點定義 • 方向性的距離轉換 • 特徵點 • 定義 • 篩選 • 延伸 • 修剪

  9. 開始 邊界點定義 方向性的距離轉換 特徵點定義 特徵點篩選 特徵點延伸 Our method 結束 特徵點修剪 • 邊界點定義 • 點與點之間的相鄰關係 • 26-neighbors • Adjacent to X 26-adjacent 關係圖

  10. Our method • 邊界點定義 • 內邊界 • 由物體點作判斷 • 外邊界 • 由非物體點作判斷 (a)內邊界 (b)外邊界 (灰色: 物體 白色: 非物體 B: 代表邊界)

  11. Our method • 邊界點定義 • 內、外邊界 • 差異 • 結果 (a)內邊界定義 (b)外邊界定義 雙三角圖形

  12. Our method • 邊界點定義 • 內、外邊界 • 差異 • 結果 (a)內邊界定義 (b)外邊界定義 雙三角圖形的不同結果

  13. Our method • 邊界點定義 • 影像初始化 • 物體點(綠) • 邊界點(藍) n張 2D影像 (第i張) Volume (a) (b) 影像初始化結果(單一張slice)

  14. 開始 邊界點定義 方向性的距離轉換 特徵點定義 特徵點篩選 特徵點延伸 Our method 結束 特徵點修剪 • 方向性的距離轉換 • 最短距離 • 物體內每一點與邊界的最短距離 • 撞擊角度 • 由邊界點求出最大夾角 • 流動方向 • 合成向量 • 由座標值作向量的計算、合成 搜尋邊界、求出最短距離

  15. Our method • 方向性的距離轉換 • 最短距離 • 物體內每一點與邊界的最短距離 • 撞擊角度 • 由邊界點求出最大夾角 • 流動方向 • 合成向量 • 由座標值作向量的計算、合成 撞擊角度示意圖

  16. Our method • 方向性的距離轉換 • 最短距離 • 物體內每一點與邊界的最短距離 • 撞擊角度 • 由邊界點求出最大夾角 • 流動方向 • 合成向量 • 由座標值作向量的計算、合成 流動方向示意圖

  17. z – 1 x Our method y z z • 方向性的距離轉換 • 向外一圈圈搜尋 • 找邊界點 • 搜尋範圍 • 中空的正方體 • 藍色部分 • 判斷是否為邊界 • 第一圈 z + 1 x 點為物體中的一點 且正在作DT值判斷 X (a) z – 1 (b) z (c) z + 1 第一圈的搜尋、判斷範圍

  18. Our method 接下去第3圈 ~ 第n圈 就以此類推。 • 方向性的距離轉換 • 搜尋範圍 • 第二圈 x 點為物體中的一點 且正在作DT值判斷 X (a) z – 2 (b) z – 1 (c) z (d) z + 1 (d) z + 2 第二圈的搜尋、判斷範圍

  19. Our method • 方向性的距離轉換 • 第n圈發現邊界點 • 計算邊界點與 P 點的距離 • 找出數值最小的與 n 作比較 • 最小值等於 n • 以n 作為 P 點與邊界的最短距離 • 最小值與 n 不相等 • 再繼續向外多搜尋一圈 4 4.24 搜尋邊界示意圖

  20. Our method • 方向性的距離轉換 • 篩選邊界點 • 將所有找到的邊界點作分組 • Component • 綠色點 • 從各組篩選出最近的邊界點 • 黃色點 • 計算撞擊角度 X 最近的邊界點

  21. Our method • 方向性的距離轉換 • 撞擊角度 • 計算出最大夾角 • 作為該點的撞擊角度 夾角計算示意圖

  22. Our method • 方向性的距離轉換 • 流動方向 • 利用合成向量作判斷 • 儲存流動方向 流動方向判斷 流動方向的劃分

  23. 開始 邊界點定義 方向性的距離轉換 特徵點定義 特徵點篩選 特徵點延伸 Our method 結束 特徵點修剪 • 特徵點定義 • 撞擊角度大於150度(預設)的點 • 進行後續步驟 • 延伸 180∘ X 特徵點

  24. 開始 邊界點定義 方向性的距離轉換 特徵點定義 特徵點篩選 特徵點延伸 Our method 結束 特徵點修剪 • 特徵點篩選 • 物理表面微小的雜訊 • 產生的特徵點 • 距離值小、角度大 • 需要被篩選掉 雜訊範例圖

  25. Our method • 特徵點篩選 • 距離值 • 平均與標準差 • 某一個範圍內 的特徵點數量 • >=68% • 進行篩選 篩選的例子

  26. 開始 邊界點定義 方向性的距離轉換 特徵點定義 特徵點篩選 特徵點延伸 Our method 結束 特徵點修剪 • 特徵點延伸 • 找出其它可能的特徵點 • 流動方向及角度 • 角度延伸比例 • 大於某一個比例 • Ex: 0.8 • 範例 • FP4延伸到P2 • 流動方向的一致性 P2/FP4=0.85 延伸示意圖

  27. Outline • Introduction • Our method • Result • Conclusion

  28. Case 1 Result Only one slice Total slices: 11

  29. Case 2 Result a + b + a 3slices in the center of object Total slices: 23 (a) (b)

  30. Case 3 Result a + b + a 3slices in the center of object Total slices: 15 (a) (b)

  31. Case 4 Result Skeleton slices: 11 3DData側面圖 Total slices: 21 骨架側面圖

  32. Result Slice: 11

  33. Result Slice: 12

  34. Result Slice: 13

  35. Result Slice: 14

  36. Result Slice: 15

  37. Result Slice: 16

  38. Result Slice: 17

  39. Result Slice: 18

  40. Result Slice: 19

  41. Result Slice: 20

  42. Result Slice: 21

  43. Outline • Introduction • Our method • Result • Conclusion

  44. Conclusion • 特徵點修剪 • 3D thinning • 增加測試用的3D Data • 利用tool將3D的結果作呈像，例如VTK 可以將物體點、背景點、特徵點用不同的顏色作區分然後顯示在3D框架當中，加上鏡頭旋轉的功能來作觀察

  45. THE END

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