Ανάπτυξη Συστήματος Ευθυγράμμισης Τρισδιάστατων Επιφανειών Με Χρήση Αισθητήρα Kinect

Abstract

Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η παρουσίαση μιας μεθόδου αυτόματης ευθυγράμμισης τρισδιάστατων ιατρικών δεδομένων. Η διαδικασία της ευθυγράμμισης έχει ως στόχο την διόρθωση των σχετικών μετατοπίσεων στο χώρο έτσι ώστε στα ευθυγραμμισμένα δεδομένα οι ίδιες ανατομικές περιοχές να συμπίπτουν χωρικά.Η παρούσα μέθοδος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ευθυγράμμιση τρισδιάστατων δεδομένων τα οποία λαμβάνονται από τον αισθητήρα KINECT. Μια τέτοια ευθυγράμμιση μπορεί να εφαρμοστεί και στον τομέα της ιατρικής. Στην ακτινοθεραπεία, πριν από την κάθε θεραπεία, ο ασθενής θα πρέπει να ευθυγραμμιστεί με την τομογραφία δεδομένων (CT). Για την ευθυγράμμιση αυτή χρειάζεται ένα σύστημα επαλήθευσης του προσανατολισμού του ασθενή για τον ακριβή προσδιορισμό του ασθενή και την προσαρμογή του θεραπευτικού κρεβατιού για την βελτιστοποίηση τη θεραπείας. Το παρόν σύστημα υλοποίησης αυτής της διαδικασίας απαιτεί χειροκίνητη μετακίνηση του θεραπευτικού κρεβατιού με χρήση laser και προσδιορισμός ορόσημων σημείων στο δέρμα του ασθενή. Η ανάγκη για ευθυγράμμιση προκύπτει από την χωρική μετατόπιση μεταξύ των εικόνων καθώς και στην ανάπτυξη ανωμαλιών που προκαλούν παραμορφώσεις (π.χ. κύστες, όγκοι)Η παρούσα διπλωματική προτείνει μια μέθοδο χωρίς καθορισμό ορόσημων σημείων και είναι πλήρως αυτοματοποιημένη για την εύρεση της μετακίνηση του θεραπευτικού κρεβατιού. Για την εύρεση του πίνακα μετασχηματισμού, εισάγεται στον αλγόριθμο η παρούσα θέση και μια θέση αναφοράς και με βάση των ζευγαριών σημείων στις εικόνες που προκύπτουν από τα διάφορα βήματα του αλγορίθμου, υπολογίζονται απευθείας οι παράμετροι του μετασχηματισμού με προσέγγιση ελαχίστων τετραγώνων. Εγγενώς, οι μέθοδοι ευθυγράμμισης οι οποίες βασίζονται στα σημεία (point-based), είναι ικανές για ευθυγράμμιση δεδομένων με ακαθόριστες αρχικές συνθήκες των επιφανειών και με μερική ταύτιση αυτών.