modelos foto-realistas para reflexo pupilar à luz e deformação dos padrões da íris

Modelos Foto-realistas para o Reflexo Pupilar à Modelos Foto-realistas para o Reflexo Pupilar à Luz e Deformação dos Padrões da ÍrisLuz e Deformação dos Padrões da Íris

Gladimir V. G. BaranoskiGladimir V. G. BaranoskiNatural Phenomena Simulation – WaterlooNatural Phenomena Simulation – Waterloo

Co-orientadorCo-orientador

Manuel M. OliveiraManuel M. OliveiraInstituto de Informática – UFRGSInstituto de Informática – UFRGS

OrientadorOrientador

Vitor F. PamplonaVitor F. Pamplona

Copyright Vitor PamplonaCopyright Vitor Pamplona 22

Animações RealistasAnimações Realistas


DesafiosDesafios● Sob variações de iluminaçãoSob variações de iluminação

● Como Como varia o diâmetro pupilarvaria o diâmetro pupilar??

● Como Como se se deformam os padrões írisdeformam os padrões íris??


ContribuiçõesContribuições● Primeiro modelo prático Primeiro modelo prático para simular para simular dinâmica pupilardinâmica pupilar

sob condições de iluminação variáveis sob condições de iluminação variáveis

● Primeiro Primeiro modelo integradomodelo integrado com suporte a variabilidade com suporte a variabilidade individual, latência e velocidades de dilatação e individual, latência e velocidades de dilatação e contraçãocontração

● Primeiro modelo para Primeiro modelo para deformação dos padrões da írisdeformação dos padrões da íris validado em humanosvalidado em humanos


Modelos PropostosModelos Propostos


Estrutura da ApresentaçãoEstrutura da Apresentação● Modelos existentesModelos existentes

● Modelo para o Reflexo Pupilar a Luz (RPL)Modelo para o Reflexo Pupilar a Luz (RPL)● Definição e ValidaçãoDefinição e Validação

● Modelo para a deformação da írisModelo para a deformação da íris● Definição e ValidaçãoDefinição e Validação

● Considerações finaisConsiderações finais


Modelos TeóricosModelos Teóricos● Modelos baseados em fisiologiaModelos baseados em fisiologia

Privitera, C. M., Stark L. W. A. Binocular Pupil Model for Simulation of RelativePrivitera, C. M., Stark L. W. A. Binocular Pupil Model for Simulation of RelativeAfferent Pupil Defects and the Swinging Flashlight Test. Bio. Cyber. 2006.Afferent Pupil Defects and the Swinging Flashlight Test. Bio. Cyber. 2006.


Modelos TeóricosModelos Teóricos● Modelo de Longtin e MiltonModelo de Longtin e Milton

Longtin, A. and Milton, J. G.. Modelling autonomous oscilations in the human pupil light reflex Longtin, A. and Milton, J. G.. Modelling autonomous oscilations in the human pupil light reflex using non-linear delay-differential equations. Bulletin of Math. Bio. 1989. using non-linear delay-differential equations. Bulletin of Math. Bio. 1989.

dgdA

dAdt

gAmm2= ln[t−min ]



Intensidade de LuzIntensidade de Luz


dgdA

dAdt

gAmm2= ln[t−min ]



LatênciaLatência



dgdA

dAdt

gAmm2= ln[t−min ]



Variação da Área PupilarVariação da Área Pupilar

Área PupilarÁrea Pupilar


LatênciaLatência


dgdA

dAdt

gAmm2= ln[t−min ]


Modelos ExperimentaisModelos Experimentais● Modelo estático de Moon e SpencerModelo estático de Moon e Spencer

Dmm=4.9−3∗tanh0.4∗log10Lb−0.5

Moon, P. and Spencer, D.. On the stiles-crawford effect. J. Opt. Soc. Am. 1944Moon, P. and Spencer, D.. On the stiles-crawford effect. J. Opt. Soc. Am. 1944

Luminância (L)

Diâ

met

ro d

a P

upil

a (D

)


Modelos ExistentesModelos Existentes● Modelo teórico de Longtin e MiltonModelo teórico de Longtin e Milton

● Dinâmico Dinâmico

● Constantes e funções não definidasConstantes e funções não definidas

● Modelo experimental de Moon e SpencerModelo experimental de Moon e Spencer● EstáticoEstático

● Simula um indivíduo médioSimula um indivíduo médio


dgdA

dAdt

gAmm2= ln[t−min ]


Modelo de Reflexo Pupilar à LuzModelo de Reflexo Pupilar à Luz

● DinâmicoDinâmico

● Latência Latência [Link e Stark][Link e Stark]

● Velocidades de dilatação e contração Velocidades de dilatação e contração [Ellis, Bergamin et al.][Ellis, Bergamin et al.]

● Variabilidade individualVariabilidade individual

dMdD

dDdt

2.3M Dmm=5.2−0.45ln[ t−

4.8118×10−10 ]

MDmm=atanhDmm−4.9

3

ms=253−14lnLfL70RHz−29RlnLfL


Validação do Modelo PLRValidação do Modelo PLR● Filmamos pessoas enquanto a iluminação era alteradaFilmamos pessoas enquanto a iluminação era alterada

● Medimos a iluminaçãoMedimos a iluminação com um luxímetro com um luxímetro

● Medimos o tamanho da pupilaMedimos o tamanho da pupila nos quadros do vídeo nos quadros do vídeo

● Comparamos as medidasComparamos as medidas com o resultado do modelo com o resultado do modelo ● Para as mesmas condições de iluminação.Para as mesmas condições de iluminação.


ValidaçãoValidação


Modelo PLR: Variabilidade IndividualModelo PLR: Variabilidade Individual


Modelo de Deformação da ÍrisModelo de Deformação da Íris


Rastreamento de SaliênciasRastreamento de Saliências


Análise do RastreamentoAnálise do Rastreamento


Posição Relativa a Largura do DiscoPosição Relativa a Largura do Disco

rp

R=pr



rp

R=pr



R=pr

rp


Simulação com Mapeamento de TexturaSimulação com Mapeamento de Textura


Validação do Modelo de DeformaçãoValidação do Modelo de Deformação

Resultado do ModeloResultado do Modelo FotografiaFotografia


Validação do Modelo de DeformaçãoValidação do Modelo de Deformação

FotografiaFotografiaResultado do ModeloResultado do Modelo


ContribuiçõesContribuições● Modelo baseado em fisiologia para RPLModelo baseado em fisiologia para RPL com suporte a: com suporte a:

● Latência Latência

● Velocidades de dilatação e contraçãoVelocidades de dilatação e contração

● Variabilidade individualVariabilidade individual

● Modelo baseado em imagem para deformação da írisModelo baseado em imagem para deformação da íris● Deformação radial e linearDeformação radial e linear

● Devidamente validadosDevidamente validados


Aplicações para os ModelosAplicações para os Modelos● AnimaçõesAnimações

● Animação Animação realista e automática realista e automática do conjunto do conjunto íris-pupilaíris-pupila

● Auxílio no Auxílio no diagnóstico de doençasdiagnóstico de doenças● Modelo baseModelo base para comparação para comparação

● Simulações oftalmológicasSimulações oftalmológicas

● Reconhecimento de írisReconhecimento de íris● Equipamentos Equipamentos sem iluminação controladasem iluminação controlada


ACM Transactions On GraphicsACM Transactions On Graphics

(TOG) 2009, 28(4)(TOG) 2009, 28(4)

Qualis A1Qualis A1

Fator de impacto: 3.383Fator de impacto: 3.383

Convidado para apresentação Convidado para apresentação

no no ACM SIGGRAPHACM SIGGRAPH 20102010

PublicaçõesPublicações

Modelos Foto-realistas para o Reflexo Pupilar à Modelos Foto-realistas para o Reflexo Pupilar à Luz e Deformacão dos Padrões da ÍrisLuz e Deformacão dos Padrões da Íris

Manuel M. Oliveira NetoManuel M. Oliveira NetoGladimir V. G. BaranoskiGladimir V. G. Baranoski

Vitor F. PamplonaVitor F. [email protected]@vitorpamplona.com

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