Simulation of Hand Anatomy Using Medical Imaging
Simulation of Hand Anatomy Using Medical Imaging
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使用医学成像模拟手部解剖结构
DOI：
10.1145/3550454.3555486
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发表时间：
2022
影响因子：
6.2
通讯作者：
Barbič, Jernej
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Zheng, Mianlun;Wang, Bohan;Huang, Jingtao;Barbič, Jernej
手内部肌肉骨骼解剖结构的精确建模在很大程度上仅限于个体姿势，并且尚未连接到在手的整个运动范围内驱动的手解剖结构的连续体积运动。这是有充分理由的，因为手的解剖结构及其运动极其复杂，不能仅根据单个姿势的解剖结构来预测。我们提供了一种方法，可以将手部肌肉骨骼器官的体积形状模拟到手部运动范围内的任何姿势，从而产生与多个扫描姿势下的地面真实光学扫描和医学图像（MRI）相匹配的外部手部形状和内部器官形状。我们通过将多种手部姿势的 MRI 图像与 FEM 多体非线性弹塑性模拟相结合来实现这一目标。我们的系统将骨骼、肌肉、肌腱、关节韧带和脂肪建模为单独的体积器官，通过接触和附件进行机械相互作用，其形状与 MRI 扫描的手部姿势中的医学图像 (MRI) 相匹配。通过将位姿空间变形和塑性应变纳入模拟中来实现与 MRI 的匹配。我们展示了如何以非侵入式的方式做到这一点，同时仍然保留所有模拟的优点，即规定真实材料属性、推广到任意姿势、保留体积以及遵守接触和附件的能力。我们使用我们的方法来生成运动中的人手内部解剖结构的体积渲染，并计算和渲染高度逼真的手部表面形状。我们通过与光学扫描进行比较来评估我们的方法，并证明与之前的工作相比，我们在定性和定量上大大减少了误差。我们在五个复杂的手部序列上测试我们的方法，这些序列是使用关键帧动画或使用现代手部跟踪技术的表演动画生成的。
Precision modeling of the hand internal musculoskeletal anatomy has been largely limited to individual poses, and has not been connected into continuous volumetric motion of the hand anatomy actuating across the hand's entire range of motion. This is for a good reason, as hand anatomy and its motion are extremely complex and cannot be predicted merely from the anatomy in a single pose. We give a method to simulate the volumetric shape of hand's musculoskeletal organs to any pose in the hand's range of motion, producing external hand shapes and internal organ shapes that match ground truth optical scans and medical images (MRI) in multiple scanned poses. We achieve this by combining MRI images in multiple hand poses with FEM multibody nonlinear elastoplastic simulation. Our system models bones, muscles, tendons, joint ligaments and fat as separate volumetric organs that mechanically interact through contact and attachments, and whose shape matches medical images (MRI) in the MRI-scanned hand poses. The match to MRI is achieved by incorporating pose-space deformation and plastic strains into the simulation. We show how to do this in a non-intrusive manner that still retains all the simulation benefits, namely the ability to prescribe realistic material properties, generalize to arbitrary poses, preserve volume and obey contacts and attachments. We use our method to produce volumetric renders of the internal anatomy of the human hand in motion, and to compute and render highly realistic hand surface shapes. We evaluate our method by comparing it to optical scans, and demonstrate that we qualitatively and quantitatively substantially decrease the error compared to previous work. We test our method on five complex hand sequences, generated either using keyframe animation or performance animation using modern hand tracking techniques.
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DOI：
10.1145/1073368.1073412
发表时间：
2005-07
期刊：
--
影响因子：
--
作者：
Steve Capell;M. Burkhart;B. Curless;T. Duchamp;Zoran Popovic
通讯作者：
Steve Capell;M. Burkhart;B. Curless;T. Duchamp;Zoran Popovic
用于角色蒙皮的动态隐式肌肉
DOI：
10.1016/j.cag.2018.10.013
发表时间：
2018
期刊：
Comput. Graph.
影响因子：
--
作者：
Valentin Roussellet;Nadine Abu Rumman;Florian Canezin;Nicolas Mellado;L. Kavan;L. Barthe
通讯作者：
L. Barthe
敏捷
DOI：
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发表时间：
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期刊：
Using R for Bayesian Spatial and Spatio-Temporal Health Modeling
影响因子：
--
作者：
Andrew B. Lawson
通讯作者：
Andrew B. Lawson
HTML：用于 3D 手部重建和个性化的参数化手部纹理模型
DOI：
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发表时间：
2020
期刊：
European Conference on Computer Vision
影响因子：
--
作者：
Neng Qian;Jiayi Wang;Franziska Mueller;Florian Bernard;Vladislav Golyanik;C. Theobalt
通讯作者：
C. Theobalt
DOI：
--
发表时间：
2015
期刊：
影响因子：
--
作者：
Graf von Stillfried;G. Dominik
通讯作者：
G. Dominik