Reconstrução tridimensional de imagens
A reconstrução tridimensional de imagens a partir de imagens de tomografias computadorizadas consiste na montagem da região do corpo da pessoa que realizou a tomografia.
Inicialmente temos imagens bidimensionais de tomografias computadorizadas, obtidas através de um scanner de transparências, cada uma representando uma fatia do organismo humano. Estas imagens são tiradas em uma certa direção e a uma distância constante entre si. Este e outros tipos de informação, bem como as imagens propriamente ditas, ficam armazenadas numa base de dados juntamente com outras informações sobre o paciente e seus exames.
Para a montagem tridimensional das imagens, há uma sequência de passos a serem seguidos que serão descritos a partir daqui:
Determinação do Ponto de Referência
Para cada imagem, determina-se o ponto de referência para auxiliar na montagem do corpo, ou seja, para garantir que, quando as imagens forem colocadas uma em cima da outra, elas fiquem alinhadas corretamente. Este ponto de referência deve ser uma característica comum a todas as imagens, como por exemplo, a linha de escala da imagem .
As bordas de uma imagem são o resultado de mudanças em alguma propriedade física ou espacial de superfícies iluminadas. A maioria das técnicas de detecção de bordas empregam operadores que ressaltam os contornos das bordas mas também amplificam o ruído da cena, tendo que, no fim do processo, realizar uma etapa de suavização desses ruídos.
Existem diferentes tipos de detetores de borda, sendo que, a maioria deles se baseia no cálculo do gradiente o qual indicará a direção da máxima variação de níveis de cinza e a magnitude que descreve a quantidade dessa variação.
Os detetores de borda podem ser divididos em três classes:
- Detetores que se aproximam de operadores matemáticos de gradiente;
- Detetores de casamento de padrão que utilizam vários padrões em diferentes orientações;
- Detetores que encontram intensidades locais através de modelos paramétricos.
Aqui, aplica-se um algoritmo de detecção de bordas na imagem de modo que seja
realçado o contorno dos principais elementos que aparecem na figura, tais como ossos,
espinha dorsal e órgãos dos diversos aparelhos humanos.
As figuras formadas pelas bordas são colocadas ao redor de um eixo vertical e alinhadas seguindo o ponto de referência adotado no primeiro passo e separadas conforme a distância que elas possuem umas das outras, de acordo com a informação obtida da base de dados, formando o esquema.
Como as bordas são compostas de diversos segmentos de reta, temos uma quantidade de pontos que representam as extremidades de cada segmento. Os pontos de cada borda podem ser unidos com os pontos das bordas adjacentes através de outros segmentos de reta, dando a visão tridimensional proposta pelo programa.
Os algoritmos de triangularização são utilizados para a criação destes segmentos de reta, unindo assim as diversas figuras de bordas do esquema formando o contorno externo e tridimensional do organismo, bem como dos órgãos internos que compõem as figuras. Este processo tornar-se-á mais fiel à realidade quanto menor for a distância entre as imagens e maior for o número de segmentos de reta que formam a borda (aproximando cada vez mais a borda do formato arredondado do corpo humano).
Algoritmos de Triangularização
Os algoritmos de triangularização são a forma mais conhecida de criação de imagens
em três dimensões, partindo de listas de pontos que representam os vértices da imagem
desejada. Um exemplo de método de triangularização pode ser visto no exemplo abaixo:
No programa, os algoritmos funcionarão da seguinte maneira:
Cada borda é representada por uma lista dos pontos que a compõem. O algoritmo percorre esta lista e une o primeiro ponto da primeira lista com o primeiro ponto da segunda lista. Depois, une este ponto ao segundo ponto da primeira lista, prosseguindo assim até o final das duas listas e repetindo o processo para as próximas listas.
Problemas ocorrem quando as bordas são formadas por um número diferente de pontos. Também quando as bordas possuem segmentos de reta muito longos. Isto provoca triângulos que fogem da uniformidade desejada.
Uma possível correção para estes problemas pode ser a divisão dos segmentos de reta mais longos em dois ou mais segmentos até que se atinja o mesmo número de pontos em ambas as bordas. Outra solução é observar a distância entre os pontos ligantes, verificando se esta for muito longa. Caso isto aconteça, não permitir que haja ligação entre eles, procurando um ponto mais próximo para que ele se ligue.