Романюк С. О. Методи, моделі та система формування тривимірних зображень облич людей для реконструктивної та пластичної медицини

Об'єктом дослідження є процес формування тривимірних зображень облич людини у медичних системах. Метою дослідження є підвищення ефективності проведення пластичних і реконструктивних операцій за рахунок високореалістичного, високопродуктивного відтворення обличчя людини новими моделями, методами та засобами. Методи дослідження: теорія чисел та чисельних методів; теорія алгоритмів; теорія інтерполювання функцій; методи аналітичної геометрії, лінійної алгебри, диференціального й інтегрального числення для розробки моделей та методів візуалізації облич; комп’ютерне моделювання для аналізу та перевірки достовірності отриманих теоретичних положень. Теоретичні результати: вперше запропоновано метод зафарбовування обличчя людини, особливість якого полягає у адаптивному використанні поліномів другого та третього степенів для визначення інтенсивностей кольору на різних ділянках зображення обличчя; вперше розроблено фізично-коректні моделі відбивної здатності поверхні на основі косинусної моделі, особливість яких полягає у дотриманні закону збереження енергії при формуванні зображень облич; подальшого розвитку отримала косинусна модель відбивної здатності поверхні обличчя людини, у якій, на відміну від класичної, використано піднесення дистрибутивної функції до меншого степеня; подальшого розвитку отримав метод реконструкції людського обличчя за даними стереопари, у якому, на відміну від існуючого, використано аналітичні функції збурення, а для пошуку функцій, що описують об’єкт, використовується зворотний рекурсивний поділ об’єктного простору; подальшого розвитку отримали моделі Кука-Торенса і Варда, які відрізняються від відомих використанням при розрахунках тільки однієї функції і менших степенів поліномів; розроблено нові модифікації моделі відбивної здатності поверхні Шліка для формування зображень обличчя людини, які відрізняється від відомої адаптивною зміною степеня функції залежно від коефіцієнта спекулярності та введенням нормувальних коефіцієнтів. Практичні результати полягають у розробленні комплексу програмних і апаратних засобів для формування тривимірних зображень обличчя людини, зокрема: програмного модуля для тестування розроблених моделей та методів на основі професійного графічного конвеєра idx3d; комп’ютерну програму для реконструкції ЗD-моделей; програми для визначення коефіцієнтів спекулярності обличчя людини; програмного модуля для морфологічного аналізу зображення обличчя та проведення експрес-діагностики; програмного модуля для аналізу тривимірних моделей голови людини; структурних схем пристроїв для формування кольорів на обличчі людини; структурної схеми системи для формування тривимірних зображень облич (голови) людини. Ступінь впровадження – результати досліджень використовуються на підприємствах і організаціях: науково-дослідний інститут реабілітації осіб з інвалідністю, Українська війсково-медична академія для підвищення реалістичності та продуктивності формування тривимірних зображень обличчя людини; ПМВП "Фотоніка Плюс" для підвищення реалістичності та продуктивності формування тривимірних зображень обличчя людини; ТОВ "3Д Дженерайшн Юей" для підвищення реалістичності формування тривимірних зображень облич; на кафедрі біомедичної інженерії Вінницького національного технічного університету для використання у навчальному процесі при викладанні відповідних дисциплін. Сфера (галузь) використання - медицина.