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




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Animações Realistas




              Copyright Vitor Pamplona   2
Desafios
●   Sob variações de iluminação
    ●   Como varia o diâmetro pupilar?
                              pupilar?
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Contribuições
●   Primeiro modelo prático para simular dinâmica pupilar
    sob condições de iluminação variáveis


●   Pr...
Modelos Propostos




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Estrutura da Apresentação
●   Modelos existentes


●   Modelo para o Reflexo Pupilar a Luz (RPL)
    ●   Definição e Valid...
Estrutura da Apresentação
●   Modelos existentes


●   Modelo para o Reflexo Pupilar a Luz (RPL)
    ●   Definição e Valid...
Modelos Teóricos
●   Modelos baseados em fisiologia




           Privitera, C. M., Stark L. W. A. Binocular Pupil Model ...
Modelos Teóricos
●   Modelo de Longtin e Milton




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Modelos Teóricos
●   Modelo de Longtin e Milton




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Modelos Teóricos
●   Modelo de Longtin e Milton
                                                           Latência




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Modelos Teóricos
●   Modelo de Longtin e Milton
                                                           Latência




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Modelos Experimentais
●   Modelo estático de Moon e Spencer


                  Diâmetro da Pupila (D)




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Modelos Existentes
●   Modelo teórico de Longtin e Milton
    ●   Dinâmico
    ●   Constantes e funções não definidas

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Modelos Existentes
●   Modelo teórico de Longtin e Milton
    ●   Dinâmico
    ●   Constantes e funções não definidas

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Modelo de Reflexo Pupilar à Luz

                          MDmm =atanh
                                        Dmm−4.9
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Validação do Modelo PLR
●   Filmamos pessoas enquanto a iluminação era alterada
    ●   Medimos a iluminação com um luxíme...
Validação




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Modelo PLR: Variabilidade Individual




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Estrutura da Apresentação
●   Modelos existentes


●   Modelo para o Reflexo Pupilar a Luz (RPL)
    ●   Definição e Valid...
Modelo de Deformação da Íris




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Rastreamento de Saliências




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Rastreamento de Saliências




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Rastreamento de Saliências




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Rastreamento de Saliências




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Rastreamento de Saliências




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Análise do Rastreamento




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Posição Relativa a Largura do Disco
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Posição Relativa a Largura do Disco
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Simulação com Mapeamento de Textura




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Validação do Modelo de Deformação




   Resultado do Modelo                              Fotografia


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Validação do Modelo de Deformação




   Resultado do Modelo                              Fotografia


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Estrutura da Apresentação
●   Modelos existentes


●   Modelo para o Reflexo Pupilar a Luz (RPL)
    ●   Definição e Valid...
Contribuições
●   Modelo baseado em fisiologia para RPL com suporte a:
    ●   Latência
    ●   Velocidades de dilatação e...
Aplicações para os Modelos
●   Animações
    ●   Animação realista e automática do conjunto íris-pupila

●   Auxílio no di...
Publicações
ACM Transactions On Graphics
  (TOG) 2009, 28(4)
  Qualis A1
  Fator de impacto: 3.383


Convidado para aprese...
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   Luz e Deformacão dos Padrões da Íris




     Vitor F. Pamplona       M...
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Modelos Foto-realistas para reflexo pupilar à luz e deformação dos padrões da íris

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Apresentação que ganhou o segundo lugar do Concurso de Teses e Dissertações do SBC.

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Modelos Foto-realistas para reflexo pupilar à luz e deformação dos padrões da íris

  1. 1. Modelos Foto-realistas para o Reflexo Pupilar à Luz e Deformação dos Padrões da Íris Vitor F. Pamplona Manuel M. Oliveira Gladimir V. G. Baranoski Instituto de Informática – UFRGS Natural Phenomena Simulation – Waterloo Orientador Co-orientador
  2. 2. Animações Realistas Copyright Vitor Pamplona 2
  3. 3. Desafios ● Sob variações de iluminação ● Como varia o diâmetro pupilar? pupilar? ● Como se deformam os padrões íris? íris? Copyright Vitor Pamplona 3
  4. 4. Contribuições ● Primeiro modelo prático para simular dinâmica pupilar sob condições de iluminação variáveis ● Primeiro modelo integrado com suporte a variabilidade individual, latência e velocidades de dilatação e contração ● Primeiro modelo para deformação dos padrões da íris validado em humanos Copyright Vitor Pamplona 4
  5. 5. Modelos Propostos Copyright Vitor Pamplona 5
  6. 6. Estrutura da Apresentação ● Modelos existentes ● Modelo para o Reflexo Pupilar a Luz (RPL) ● Definição e Validação ● Modelo para a deformação da íris ● Definição e Validação ● Considerações finais Copyright Vitor Pamplona 6
  7. 7. Estrutura da Apresentação ● Modelos existentes ● Modelo para o Reflexo Pupilar a Luz (RPL) ● Definição e Validação ● Modelo para a deformação da íris ● Definição e Validação ● Considerações finais Copyright Vitor Pamplona 7
  8. 8. Modelos Teóricos ● Modelos baseados em fisiologia Privitera, C. M., Stark L. W. A. Binocular Pupil Model for Simulation of Relative Copyright Vitor Pamplona 8 Afferent Pupil Defects and the Swinging Flashlight Test. Bio. Cyber. 2006.
  9. 9. Modelos Teóricos ● Modelo de Longtin e Milton dg dA dA dt  g Amm = ln  t − min 2 [ ] Longtin, A. and Milton, J. G.. Modelling autonomous oscilations in the human pupil light reflex Copyright Vitor Pamplona 9 using non-linear delay-differential equations. Bulletin of Math. Bio. 1989.
  10. 10. Modelos Teóricos ● Modelo de Longtin e Milton dg dA dA dt  g Amm = ln  t − min 2 [ ] Intensidade de Luz Longtin, A. and Milton, J. G.. Modelling autonomous oscilations in the human pupil light reflex Copyright Vitor Pamplona 10 using non-linear delay-differential equations. Bulletin of Math. Bio. 1989.
  11. 11. Modelos Teóricos ● Modelo de Longtin e Milton Latência dg dA dA dt  g Amm = ln  t − min 2 [ ] Intensidade de Luz Longtin, A. and Milton, J. G.. Modelling autonomous oscilations in the human pupil light reflex Copyright Vitor Pamplona 11 using non-linear delay-differential equations. Bulletin of Math. Bio. 1989.
  12. 12. Modelos Teóricos ● Modelo de Longtin e Milton Latência dg dA dA dt  g Amm = ln  t − min 2 [ ] Variação da Área Pupilar Intensidade de Luz Área Pupilar Longtin, A. and Milton, J. G.. Modelling autonomous oscilations in the human pupil light reflex Copyright Vitor Pamplona 12 using non-linear delay-differential equations. Bulletin of Math. Bio. 1989.
  13. 13. Modelos Experimentais ● Modelo estático de Moon e Spencer Diâmetro da Pupila (D) Luminância (L) Dmm=4.9−3∗tanh0.4∗log10 Lb −0.5 Moon, P. and Spencer, D..Copyright Vitor Pamplona On the stiles-crawford effect. J. Opt. Soc. Am. 1944 13
  14. 14. Modelos Existentes ● Modelo teórico de Longtin e Milton ● Dinâmico ● Constantes e funções não definidas dg dA dA dt  g Amm = ln 2  t − min [ ] ● Modelo experimental de Moon e Spencer ● Estático ● Simula um indivíduo médio Dmm=4.9−3∗tanh0.4∗log10 Lb −0.5 Copyright Vitor Pamplona 14
  15. 15. Modelos Existentes ● Modelo teórico de Longtin e Milton ● Dinâmico ● Constantes e funções não definidas dg dA dA dt  g Amm = ln 2  t − min [ ] ● Modelo experimental de Moon e Spencer ● Estático ● Simula um indivíduo médio Dmm=4.9−3∗tanh0.4∗log10 Lb −0.5 Copyright Vitor Pamplona 15
  16. 16. Modelo de Reflexo Pupilar à Luz MDmm =atanh Dmm−4.9 3   dM dD dD dt 2.3 M Dmm =5.2−0.45 ln  t− 4.8118×10 −10 [ ] ● Dinâmico ● Latência [Link e Stark] ms =253−14ln LfL 70R Hz −29RlnL fL  ● Velocidades de dilatação e contração [Ellis, Bergamin et al.] ● Variabilidade individual Copyright Vitor Pamplona 16
  17. 17. Validação do Modelo PLR ● Filmamos pessoas enquanto a iluminação era alterada ● Medimos a iluminação com um luxímetro ● Medimos o tamanho da pupila nos quadros do vídeo ● Comparamos as medidas com o resultado do modelo ● Para as mesmas condições de iluminação. Copyright Vitor Pamplona 17
  18. 18. Validação Copyright Vitor Pamplona 18
  19. 19. Modelo PLR: Variabilidade Individual Copyright Vitor Pamplona 19
  20. 20. Estrutura da Apresentação ● Modelos existentes ● Modelo para o Reflexo Pupilar a Luz (RPL) ● Definição e Validação ● Modelo para a deformação da íris ● Definição e Validação ● Considerações finais Copyright Vitor Pamplona 20
  21. 21. Modelo de Deformação da Íris Copyright Vitor Pamplona 21
  22. 22. Rastreamento de Saliências Copyright Vitor Pamplona 22
  23. 23. Rastreamento de Saliências Copyright Vitor Pamplona 23
  24. 24. Rastreamento de Saliências Copyright Vitor Pamplona 24
  25. 25. Rastreamento de Saliências Copyright Vitor Pamplona 25
  26. 26. Rastreamento de Saliências Copyright Vitor Pamplona 26
  27. 27. Análise do Rastreamento Copyright Vitor Pamplona 27
  28. 28. Posição Relativa a Largura do Disco p R= r p r Copyright Vitor Pamplona 28
  29. 29. Posição Relativa a Largura do Disco p R= r p r Copyright Vitor Pamplona 29
  30. 30. Posição Relativa a Largura do Disco p R= r p r Copyright Vitor Pamplona 30
  31. 31. Posição Relativa a Largura do Disco p R= r p r Copyright Vitor Pamplona 31
  32. 32. Posição Relativa a Largura do Disco p R= r p r Copyright Vitor Pamplona 32
  33. 33. Simulação com Mapeamento de Textura Copyright Vitor Pamplona 33
  34. 34. Validação do Modelo de Deformação Resultado do Modelo Fotografia Copyright Vitor Pamplona 34
  35. 35. Validação do Modelo de Deformação Resultado do Modelo Fotografia Copyright Vitor Pamplona 35
  36. 36. Estrutura da Apresentação ● Modelos existentes ● Modelo para o Reflexo Pupilar a Luz (RPL) ● Definição e Validação ● Modelo para a deformação da íris ● Definição e Validação ● Considerações finais Copyright Vitor Pamplona 36
  37. 37. Contribuições ● Modelo baseado em fisiologia para RPL com suporte a: ● Latência ● Velocidades de dilatação e contração ● Variabilidade individual ● Modelo baseado em imagem para deformação da íris ● Deformação radial e linear ● Devidamente validados Copyright Vitor Pamplona 37
  38. 38. Aplicações para os Modelos ● Animações ● Animação realista e automática do conjunto íris-pupila ● Auxílio no diagnóstico de doenças ● Modelo base para comparação ● Simulações oftalmológicas ● Reconhecimento de íris ● Equipamentos sem iluminação controlada Copyright Vitor Pamplona 38
  39. 39. Publicações ACM Transactions On Graphics (TOG) 2009, 28(4) Qualis A1 Fator de impacto: 3.383 Convidado para apresentação no ACM SIGGRAPH 2010 Copyright Vitor Pamplona 39
  40. 40. Modelos Foto-realistas para o Reflexo Pupilar à Luz e Deformacão dos Padrões da Íris Vitor F. Pamplona Manuel M. Oliveira Neto vitor@vitorpamplona.com Gladimir V. G. Baranoski

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