Tesis doctoral de Irving Alberto Cruz Matías
El bio-diseño asistido por computadora (bio-cad), y la experimentación in-silico están teniendo un creciente interés en aplicaciones biomédicas, en donde se utilizan datos científicos provenientes de muestras reales para calcular parámetros estructurales que permiten evaluar propiedades físicas. Las tecnologías de adquisición de imagen no invasivas como la tc, mtc o irm, y el crecimiento constante de las prestaciones de las computadoras, permiten la adquisición, procesamiento y visualización de datos científicos con creciente grado de complejidad. el cálculo de parámetros estructurales está basado en la existencia de dos fases (o espacios) en la muestra: la sólida, que puede corresponder al hueso o material, y la fase porosa o vacía, por tanto, tales muestras son representadas como volúmenes binarios. El modelo de representación más común para estos conjuntos de datos es el modelo de vóxeles, el cuál es una extensión natural a 3d de los mapas de bits 2d. En esta tesis se utilizan el modelo extreme verrtices model (evm) y un nuevo modelo propuesto, the compact union of disjoint boxes (cudb), para representar los volúmenes binarios en una forma mucho más compacta. El modelo evm almacena sólo un subconjunto ordenado de vértices de la frontera del objeto mientras que el modelo cudb mantiene una lista compacta de cajas. en esta tesis se proponen métodos para calcular los siguientes parámetros estructurales: distribución del tamaño de los poros, conectividad, orientación, esfericidad y redondez. La distribución del tamaño de los poros ayuda a interpretar las características de las muestras porosas permitiendo a los usuarios observar los rangos de diámetro más comunes de los poros mediante picos en un gráfica. La conectividad es una propiedad topológica relacionada con el género del espacio sólido, mide el nivel de interconectividad entre los elementos, y es un indicador de las características biomecánicas del hueso o de otros materiales. La orientación de un objeto puede ser definida por medio de ángulos de rotación alrededor de un conjunto de ejes ortogonales. La esfericidad es una medida de que tan esférica es una partícula , mientras que la redondez es la medida de la nitidez de sus aristas y esquinas. en el estudio de estos parámetros se trabaja con muestras reales escaneadas a alta resolución que suelen generar conjuntos de datos enormes, los cuales requieren una gran cantidad de memoria y mucho tiempo de procesamiento para ser analizados. Por esta razón, se presenta un nuevo método para simplificar volúmenes binarios de una manera progresiva y sin pérdidas. Este método genera una secuencia de niveles de detalle de los objetos, en donde cada objeto es un volumen englobante de los objetos previos. Además de ser utilizado como apoyo en el cálculo de parámetros estructurales, este método puede ser de utilizado en otras tareas como transmisión progresiva, detección de colisiones y cálculo de volumen de interés. como parte de una investigación multidisciplinaria, se han desarrollado dos aplicaciones prácticas para calcular parámetros estructurales de muestras reales. Un software para la detección automática de puntos de viscosidad característicos en muestras de rocas de basalto y vidrios, y una aplicación para calcular la esfericidad y redondez de formas complejas en un conjunto de datos de sílice.
Datos académicos de la tesis doctoral «Contribution to structural parameters computation: volume models and methods«
- Título de la tesis: Contribution to structural parameters computation: volume models and methods
- Autor: Irving Alberto Cruz Matías
- Universidad: Politécnica de catalunya
- Fecha de lectura de la tesis: 13/01/2014
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- María Dolors Ayala Vallespí
- Tribunal
- Presidente del tribunal: nuria Pla garcia
- jaroslaw Rossignac (vocal)
- anna Puig puig (vocal)
- Rafael Jesús Segura sánchez (vocal)