Pilotstudie zur dreidimensionalen Prädiktion morphologischer Oberflächenveränderungen des menschlichen Gesichts auf der Basis zweidimensionaler Daten
Final Report Abstract
In dem Projekt wurde untersucht, inwieweit es möglich ist, Gesichter von Patienten mit Lippen-Kiefer-Gaumenspaltfehlbildungen in einem statistischen Modell zu erfassen, sowie die Entwicklung des Wachstumsverlaufs des Gesichtes auf diesem Modell basierend vorherzusagen. Der erste Punkt konnte erfolgreich behandelt werden. Aus den vorhandenen 3D-Scans konnten 144 3D-Modelle gewonnen werden, die sich zur Bildung eines Modells eigneten. Diese Scans wurden in ein bereits bestehendes statistisches Gesichtsmodell integriert. Das erweiterte Modell ist in der Lage, die Morphologie der Gesichter mit operierten Lippen-Kiefer-Gaumenspaltfehlbildungen darzustellen. Es ist uns außerdem gelungen, 3D-Oberflächen aus konventionellen Fotos zu rekonstruieren. Messungen zeigen dabei, dass der durchschnittliche Fehler dabei bei nur etwa einem Millimeter liegt, falls die Aufnahmen unter gut kontrollierten Bedingungen, vor allem bei bekannter Brennweite und Aufnahmeabstand, gemacht wurden. Die Vorhersage des Alterungsprozesses eines operierten Gesichtes mit Lippen-Kiefer-Gaumenspaltfehlbildungen ist jedoch nicht zufriedenstellend gelungen. Es konnte zwar ein Alterungsmodell gewonnen werden, das visuell gute Vorhersagen trifft. Es hat sich jedoch gezeigt dass dieses Alterungsmodell im Wesentlichen auf der Größe des Gesichtes basiert. Da diese aus vielen Aufnahmen wegen uneinheitlicher Brennweiten und Aufnahmeabständen nur sehr ungenau geschätzt werden kann, ist die Aussagekraft dieses Modells für die Bewertung des Erfolgs unterschiedlicher Operationstechniken nicht ausreichend. Dennoch konnten insgesamt auf dem Gebiet der Rekonstruktion von Gesichtern neue Erkenntnisse gewonnen und publiziert werden. Diese sind jedoch meist im nicht-medizinischen Kontext angesiedelt, da es leider nicht gelungen ist, ein für einen Mediziner aussagekräftiges Modell für die Alterung von Gesichtern mit Lippen- Kiefer-Gaumenspaltfehlbildungen zu gewinnen. Die projektbezogenen Arbeiten erlaubten es auch, die Möglichkeiten der Analyse konventioneller Fotos zu erweitern. Basierend auf diesen Ergebnissen sollen zukünftig durch das entstandene Modell subjektive und objektive Einschätzungen des Operationserfolges von Patienten mit Lippen-Kiefer-Gaumenspaltfehlbildungen reproduziert werden. Außerdem liegen umfangreiche Messungen zur Genauigkeit der Rekonstruktion von Gesichtern aus konventionellen Fotografien vor, über die eine Publikation in Vorbereitung ist.
Publications
- „Automatic Reconstruction of Personalized Avatars from 3D Face Scans“, Computer Animation and Virtual Worlds (Proceedings of CASA 2011) (22, Nr. 2-3), 2011; S. 195-202
Michael Zollhöfer, Michael Martinek, Günther Greiner, Marc Stamminger, Jochen Süßmuth
- „GPU based ARAP Deformation using Volumetric Lattices“, Eurographics 2012 Annex: Short Papers, 2012; S. 85-88
Michael Zollhöfer, Ezgi Sert, Günther Greiner, Jochen Süßmuth
- Do cleft lip and palate patients opt for secondary corrective surgery of upper lip and nose, frequently? Head Face Med. 2013 Dec 9;9(1):38
Nkenke E, Stelzle F, Vairaktaris E, Knipfer C
- Single horizontal Y-V vermilion plasty including orbicularis oris muscle repair for secondary correction of the whistling defect: a universal technique. Med Oral Patol Oral Cir Bucal. 2013 Mar 1;18(2):e257-62
Nkenke E, Vairaktaris E, Stelzle F, Scheller K
- „Pseudo-Skeleton based ARAP Mesh Deformation“, Proceedings of Computer Animation and Social Agents 2013, 2013; S. Paper 41; ISBN: 978-605-4348-53-4
Michael Zollhöfer, Andre Vieweg, Jochen Süßmuth, Günther Greiner
- „Visualization and Deformation Techniques for Entertainment and Training in Cultural Heritage“, Image and Signal Processing and Analysis (ISPA), 2013
Michael Zollhöfer, Jochen Süßmuth, Frank Bauer, Marc Stamminger, Martin Boss
- Skeletal stability and complications in transantral maxillary distraction in cleft lip and palate patients. J Craniofac Surg, March 2014 - Volume 25 - Issue 2 - p 689–693
Nkenke E, Vairaktaris E, Hanke S, Hoffmann B, Schlittenbauer T
(See online at https://dx.doi.org/10.1097/SCS.0000000000000607)
