3D reconstruction for plastic surgery simulation based on statistical shape models

This thesis has been accomplished in Crisalix in collaboration with the Universitat Pompeu Fabra within the program of Doctorats Industrials. Crisalix has the mission of enhancing the communication between professionals of plastic surgery and patients by providing a solution to the most common question during the surgery planning process of ``How will I look after the surgery?''. The solution proposed by Crisalix is based in 3D imaging technology. This technology generates the 3D reconstruction that accurately represents the area of the patient that is going to be operated. This is followed by the possibility of creating multiple simulations of the plastic procedure, which results in the representation of the possible outcomes of the surgery. This thesis presents a framework capable to reconstruct 3D shapes of faces and breasts of plastic surgery patients from 2D images and 3D scans. The 3D reconstruction of an object is a challenging problem with many inherent ambiguities. Statistical model based methods are a powerful approach to overcome some of these ambiguities. We follow the intuition of maximizing the use of available prior information by introducing it into statistical model based methods to enhance their properties. First, we explore Active Shape Models (ASM) which are a well known method to perform 2D shapes alignment. However, it is challenging to maintain prior information (e.g. small set of given landmarks) unchanged once the statistical model constraints are applied. We propose a new weighted regularized projection into the parameter space which allows us to obtain shapes that at the same time fulfill the imposed shape constraints and are plausible according to the statistical model. Second, we extend this methodology to be applied to 3D Morphable Models (3DMM), which are a widespread method to perform 3D reconstruction. However, existing methods present some limitations. Some of them are based in non-linear optimizations computationally expensive that can get stuck in local minima. Another limitation is that not all the methods provide enough resolution to represent accurately the anatomy details needed for this application. Given the medical use of the application, the accuracy and robustness of the method, are important factors to take into consideration. We show how 3DMM initialization and 3DMM fitting can be improved using our weighted regularized projection. Finally, we present a framework capable to reconstruct 3D shapes of plastic surgery patients from two possible inputs: 2D images and 3D scans. Our method is used in different stages of the 3D reconstruction pipeline: shape alignment; 3DMM initialization and 3DMM fitting. The developed methods have been integrated in the production environment of Crisalix, proving their validity.Aquesta tesi ha estat realitzada a Crisalix amb la col·laboració de la Universitat Pompeu Fabra sota el pla de Doctorats Industrials. Crisalix té com a objectiu la millora de la comunicació entre els professionals de la cirurgia plàstica i els pacients, proporcionant una solució a la pregunta que sorgeix més freqüentment durant el procés de planificació d'una operació quirúrgica ``Com em veuré després de la cirurgia?''. La solució proposada per Crisalix està basada en la tecnologia d'imatge 3D. Aquesta tecnologia genera la reconstrucció 3D de la zona del pacient operada, seguit de la possibilitat de crear múltiples simulacions obtenint la representació dels possibles resultats de la cirurgia. Aquesta tesi presenta un sistema capaç de reconstruir cares i pits de pacients de cirurgia plàstica a partir de fotos 2D i escanegis. La reconstrucció en 3D d'un objecte és un problema complicat degut a la presència d'ambigüitats. Els mètodes basats en models estadístics son adequats per mitigar-les. En aquest treball, hem seguit la intuïció de maximitzar l'ús d'informació prèvia, introduint-la al model estadístic per millorar les seves propietats. En primer lloc, explorem els Active Shape Models (ASM) que són un conegut mètode fet servir per alinear contorns d'objectes 2D. No obstant, un cop aplicades les correccions de forma del model estadístic, es difícil de mantenir informació de la que es disposava a priori (per exemple, un petit conjunt de punts donat) inalterada. Proposem una nova projecció ponderada amb un terme de regularització, que permet obtenir formes que compleixen les restriccions de forma imposades i alhora són plausibles en concordança amb el model estadístic. En segon lloc, ampliem la metodologia per aplicar-la als anomenats 3D Morphable Models (3DMM) que són un mètode extensivament utilitzat per fer reconstrucció 3D. No obstant, els mètodes de 3DMM existents presenten algunes limitacions. Alguns estan basats en optimitzacions no lineals, computacionalment costoses i que poden quedar atrapades en mínims locals. Una altra limitació, és que no tots el mètodes proporcionen la resolució adequada per representar amb precisió els detalls de l'anatomia. Donat l'ús mèdic de l'aplicació, la precisió i la robustesa són factors molt importants a tenir en compte. Mostrem com la inicialització i l'ajustament de 3DMM poden ser millorats fent servir la projecció ponderada amb regularització proposada. Finalment, es presenta un sistema capaç de reconstruir models 3D de pacients de cirurgia plàstica a partir de dos possibles tipus de dades: imatges 2D i escaneigs en 3D. El nostre mètode es fa servir en diverses etapes del procés de reconstrucció: alineament de formes en imatge, la inicialització i l'ajustament de 3DMM. Els mètodes desenvolupats han estat integrats a l'entorn de producció de Crisalix provant la seva validesa

PhotoMeet Barcelona: Sistema de reconocimiento de edificios

Treballs Finals de Grau d'Enginyeria Informàtica, Facultat de Matemàtiques, Universitat de Barcelona, Any: 2013, Director: Laura Igual Muñoz i Santi Seguí MesquidaToday we take photos for granted which are our memories of holidays and parties, of people and places. The explosion of the cameras and devices that we have today allow us to take pictures easily and the wide range of social networks to share them makes that we have our lives documented with images.With this big number of images that we generate and at the same time are shared in the social networks, is interesting to propose the development of a system that allow us to categorize and sort properly all of this pictures. Specifically, in this project we present a system of building recognition and classification. The final result is an “intelligent“ system able to extract the information of the images and recognize some of the most emblematic buildings from Barcelona. This work is part of PhotoMeet Barcelona, a project where a social network based in share pictures is developed and a system such as this one presented could be very useful to improve some of the functionalities classifying and geolocating automatically the images uploaded for the users. During the process of development of this project, Computer Vision and Artificial Intelligence methods are used, which will allow us to extract the images characteristics and the creation of an intelligent learning system able to recognize buildings

Limitación de la demanda y certificación energética de El Corte Inglés de Salamanca

La contaminación atmosférica en el sector de la edificación ha adquirido en las últimas décadas unos niveles comparables a los del sector industrial, convirtiéndose así en un grave problema para la sociedad. En este proyecto se aplican en el caso concreto del centro comercial de El Corte Inglés de Salamanca (E.C.I. de Salamanca) las medidas impuestas por el gobierno, a través del nuevo Código Técnico de la Edificación (CTE), en materia de ahorro energético en los edificios. Una vez presentada la normativa vigente del Documento Básico de Ahorro de Energía del CTE, se ha desarrollado la certificación energética del E.C.I. de Salamanca en dos etapas. En una primera etapa, se ha verificado el cumplimiento de la limitación de demanda del edificio impuesta por la sección HE-1 del Documento Básico de Ahorro de Energía, empleando la aplicación informática de referencia LIDER. Los resultados del programa demuestran que el centro cumple con la normativa establecida tanto en calefacción como en refrigeración. Las demandas de calefacción y de refrigeración son respectivamente de un 55,3% y un 98.1% respecto a las del edificio de referencia. En una segunda etapa, se ha obtenido la calificación energética del edificio, empleando la herramienta informática de referencia CALENER GT. El consumo del edificio de energía primaria del edificio es de 23.817,3 MWh por año y las emisiones del edificio son de 5.730,38 Tn CO2 por año. El índice global de emisiones de CO2 del centro es 0,83, lo que otorga al edificio una clase de eficiencia energética C. Esto significa que las emisiones totales del edificio están por debajo un 17% de las permitidas por la normativa. Por último, y tras estudiar los resultados de la calificación, se han aplicado una serie de mejoras sobre los sistemas y equipos del edificio, lográndose como mejor resultado una reducción del 56% de las emisiones de CO2 así como de la energía primaria requerida por el centro y obteniéndose un índice global de 0.44 que adjudica al centro la clase de eficiencia energética B.Ingeniería Técnica en Electricida

Short message multichannel broadcast encryption

The current use of short messages in wireless networks is highly growing. Messaging applications in mobile terminals with wireless coverage are very common in shopping, educational and transport centers, i.e. in centers of massive influx of people. This requires improving its efficiency, without losing security in such a hostile environment. In this paper, we propose an improvement in the use of the medium through a new multichannel broadcast encryption paradigm. Firstly, we rigorously demonstrate the security of our model that is characterized by two main issues: short messages and maintaining privacy in a shared frame. The improvements are obtained by reducing the transmitted overheads, saving bandwidth and airtime. To implement them, we improve the efficiency of communications, reducing the security headers to a single one, which will be shared by all receivers, while the payload is multiplexed via Chinese Remainder Theorem. In this way we reduce the packet length (less headers) and set the ratio of the encrypted text/plaintext equals to one, if we do not take into account padding and security headers. Although the model can be used by all types of networks, both wired and wireless, the improvement is more noticeable in the latter type. To make it remarkable, we quantify what this gain will consist of

Los factores de resiliencia ante las situaciones traumáticas. Análisis tras los atentados del 11 de marzo en una muestra de pacientes en el CSM de Alcalá de Henares.

Introducción: Los atentados del 11M del 2004 en Madrid supusieron un reto para la sanidad madrileña, debido al gran número de afectados y víctimas. Esta demanda fue especialmente visible en el CSM de Alcalá de Henares, que tuvo que hacer frente a gran número de afectados. El objetivo del estudio es conocer a los dos años y medio de los atentados los factores que los pacientes consideran más les han ayudado a la superación de una situación traumática (de resiliencia). Material y Método: Se recogió la población de pacientes que acudieron al CSM con un motivo de consulta en relación a los atentados terroristas, mayores de edad con un periodo de inclusión de 3 meses y medio tras los atentados. La muestra final estaba conformada por 104 pacientes, se contactó entre los meses de febrero y marzo del 2007 telefónicamente para que respondiese a 5 cuestiones entre la que se encontraba la relativa a los factores de resiliencia. Las respuestas se transcribieron literalmente y posteriormente se elaboraron una serie de etiquetas o categorías que englobasen a todas las respuestas. Resultados: De los 104 pacientes se logro contactar con 78 y de ellos 76 accedieron a contestar. El factor de resiliencia más mencionado fue el asociado al entorno sociofamiliar, seguido del tratamiento y en tercer lugar la respuesta individual al trauma y las características propias del individuo, otros factores de resiliencia fueron mencionadas en menor medida. Conclusiones: Nuestros hallazgos resaltan la importancia de el entorno sociofamiliar como el factor de mayor utilidad para la readaptación tras una vivencia traumática, coincidiendo con la mayoría de los estudios. Destaca que las variables asociadas al tratamiento son mencionados solo por 10 pacientes de la muestra, lo que parece indicar una mayor importancia del apoyo social para la superación de una vivencia traumática y una menor utilidad para los pacientes de nuestra muestra del tratamiento sanitario y de otros factores de resilienci

Demanda de atención en salud mental por los atentados del 11M en Alcalá de Henares.

Se trata de valorar la influencia de los factores sociodemográficos en la demanda recibida tras los atentados del 11M en el CSM de Alcalá de Henares

Socioeconomic background and academic achievement. The case of an argentine university

El objetivo de la investigación es determinar mediante regresiones estadísticas las relaciones entre las características socioeconómicas de los alumnos de las carreras de grado de la Universidad Nacional del Nordeste (UNNE, Argentina) y sus resultados académicos, y compararlos con los hallazgos de estudios similares efectuados en otras universidades nacionales. Se encuentra evidencia contundente de que las variables de Nivel Socioeconómico (NSE) son significativas para explicar las diferencias de rendimiento académico entre los alumnos de las facultades analizadas. Las variables que se han utilizado como indicadores de NSE elevado han presentado una correlación positiva, y las variables que se emplearon como indicadores de NSE más bajo han presentado una correlación negativa. Las variables sexo femenino, edad, estado civil casado y situación laboral inactiva están asociadas a un mejor rendimiento académico, mientras que las variables cantidad de hijos del estudiante, situación laboral ocupado, situación laboral desocupado, ausencia de cobertura médica y beneficiario de planes sociales están relacionadas a menores desempeños académicos. En materia de género, el hallazgo más relevante se manifiesta en los resultados de las estudiantes mujeres con hijos: su rendimiento es notoriamente inferior al de los estudiantes hombres con hijosThe aim of our research is to assess the relationships between socioeconomic characteristics of students in undergraduate courses of Northeastern University (UNNE, Argentina) and their academic results using statistical regression, and to compare the findings with the ones obtained in similar studies in other national universities. There is strong evidence that variables of Socioeconomic Status (SES) are significant in explaining the differences in academic achievement between students of the several schools. The variables used as indicators of high SES presented a positive correlation, and variables that were used as indicators of lower SES have presented a negative correlation. The variables female sex, age, married marital status and inactive employment status are associated with better academic performance, while the variables number of children of the student, busy employment status, employment status, medical coverage, and beneficiary of social plans are related to lower academic performance. Regarding gender, the most important finding is that female students with children have lower performance than male students with childre

Nurses’ Health Risk Perception on the Influence of Professional and Personal Time Management: A Cross-Sectional Descriptive Study

Occupational health risk selfperception among nurses is linked to professional time management and well-being. In contrast, most of the activities done during personal time seem to have a visibly low effect on the subjects. The importance of time management in nurses’ regular work shifts and the relevance of harmonizing personal and family life with each professional’s particular circumstances are highlighted