Surface Reconstruction Using Reference Model For Future Prosthetic Design

Abstract

Kaedah sedia ada menggunakan teknik pengunjuran pinggir bagi reka bentuk prostetik menghasilkan keputusan yang baik pada bahagian tubuh dan anggota bahagian bawah badan. Walau bagaimanapun, peranti yang digunakan adalah mahal. Kajian ini mencadangkan penggunaan kaedah pasif melibatkan pembinaan semula permukaan tiga dimensi (3D) daripada imej yang diambil beberapa sudut/pandangan menggunakan kamera digital. Reka bentuk dan metodologi terdiri daripada beberapa teknik yang sesuai untuk reka bentuk prostetik. Kaedah pemadanan yang membolehkan model rujukan sesuatu objek dipadankan dengan data sebenar dibincangkan. Model rujukan dihasil menggunakan algoritma komputer manakala data sebenar dihasilkan dari imej yang dibina semula menggunakan teknik shape–from–silhouette (SfS) dan approximate circular motion. Proses pemadanan melibatkan pergerakan vertis objek rujukan ke arah vertis objek sebenar. Keputusan kajian berpotensi untuk menggunakan kaedah yang dicadangkan dalam reka bentuk peranti prostetik. Kata kunci: Prostetik; pembinaan semula 3D; pemadanan permukaan; Shape from silhouette (SfS); circular motion Existing methods that use a fringe projection technique for prosthetic designs produce good results for the trunk and lower limbs; however, the devices used are expensive. This study proposes the use of an inexpensive passive method involving 3D surface reconstruction from digital images taken at multiple views. The design and evaluation methodology comprise of a number of techniques suitable for prosthetic design. A method that fits a 3D reference model of an object (e.g., a limb) to the target (actual) 3D data to reconstruct the surface of the target is presented. The reference model is generated using a computer algorithm while the target is reconstructed using a shape–from–silhouette (SfS) technique in an approximate circular motion. The fitting process involves deforming the object vertices of the reference model to better match the actual object. The experimental results demonstrate the potential of using the proposed method in prosthetic devices. Key words: Prosthetic; 3D reconstruction; surface fitting; shape–from–silhouette (SfS); circular motion