Přejít k obsahu


Fast Deformation for Modelling of Musculoskeletal System

Citace: [] KOHOUT, J., KELLNHOFER, P., MARTELLI, S. Fast Deformation for Modelling of Musculoskeletal System. In GRAPP 2012: Proceedings of International Conference on Computer Graphics Theory and Applications. Setúbal: SciTePress, 2012. s. 16-25. ISBN: 978-989-8565-02-0
Druh: STAŤ VE SBORNÍKU
Jazyk publikace: eng
Anglický název: Fast Deformation for Modelling of Musculoskeletal System
Rok vydání: 2012
Místo konání: Setúbal
Název zdroje: SciTePress
Autoři: Doc. Ing. Josef Kohout Ph.D. , Bc. Petr Kellnhofer , Saulo Martelli
Abstrakt CZ: Tento článek navrhuje gradient-domain deformaci pro změnu tvaru povrchových modelů svalů v závislosti na pohybu kostí při simulaci fyziologických aktivit. Každý sval je asociován s jednou nebo více lomenými čárami, které reprezentují kostru svalu, se kterou je povrchový model svalu svázán tak, že transformace kostry svalu (zapříčiněná pohybem kostí) vyvolá transformaci vrcholů povrchové sítě svalu, přičemž tato transformace je omezena lineárními Laplacianovskými podmínkami pro zachování tvaru sítě a nelineárními objemovými podmínkami pro zachování objemu deformovaného svalu. Všechny tyto podmínky tvoří systém rovnic, který je řešen iterativní Gauss-Newton metodou s Lagrangovými multiplikátory. Naše C++ implementace dokáže zpracovat sval střední velikosti během několik málo až 400 ms na běžně dostupném hardware v závislosti na typu paralelizace, přičemž změna v objemu je menší než 0.04%. Předběžné biomechanické zhodnocení navržené techniky ukazuje, že technika dokáže produkovat realistické výsledky a díky vysoké rychlosti zpracování může být zajímavou alternativou metodám užívaným v klinické praxi v současnosti.
Abstrakt EN: This paper proposes a gradient domain deformation for wrapping surface models of muscles around bones as they move during a simulation of physiological activities. Each muscle is associated with one or more poly-lines that represent the muscle skeleton to which the surface model of the muscle is bound so that transformation of the skeleton (caused by the movement of bones) produces transformation of the vertices of the mesh subject to Laplacian linear constraints to preserve the local shape of the mesh and non-linear volume constraints to preserve the volume of the mesh. All these constraints form a system of equations that is solved using the iterative Gauss-Newton method with Lagrange multipliers. Our C++ implementation can wrap a muscle of medium size in about a couple of ms up to 400 ms on commodity hardware depending on the type of parallelization, whilst it can keep the change in volume below 0.04%. A preliminary biomechanical assessment of the proposed technique suggests that it can produce realistic results and thanks to its rapid processing speed, it might be an attractive alternative to the methods that are used in clinical practise at present.
Klíčová slova

Zpět

Patička