In this paper, we propose an active shape image segmentation method for three-dimensional(3-D) medical images using a generation method of the 3-D shape model. The proposed method generates the shape model using a distance transform and a tetrahedron method for landmarking. After generating the 3-D model, we extend the training and segmentation processes of 2-D active shape model(ASM) and improve the searching process. The proposed method provides comparative results to 2-D ASM, region-based or contour-based methods. Experimental results demonstrate that this algorithm is effective for a semi-automatic segmentation method of 3-D medical images.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.13
no.3
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pp.1418-1433
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2019
In computer graphics, 3D mesh segmentation is a challenging research field. This paper presents a 3D mesh model segmentation algorithm that focuses on removing exterior salient parts from the original 3D mesh model based on prominent feature points and marching plane. To begin with, the proposed approach uses multi-dimensional scaling to extract prominent feature points that reside on the tips of each exterior salient part of a given mesh. Subsequently, a set of planes intersect the 3D mesh; one is the marching plane, which start marching from prominent feature points. Through the marching process, local cross sections between marching plane and 3D mesh are extracted, subsequently, its corresponding area are calculated to represent local volumes of the 3D mesh model. As the boundary region of an exterior salient part generally lies on the location at which the local volume suddenly changes greatly, we can simply cut this location with the marching plane to separate this part from the mesh. We evaluated our algorithm on the Princeton Segmentation Benchmark, and the evaluation results show that our algorithm works well for some categories.
CT images are sequential images that provide medical doctors helpful information for treatment and surgical operation. It is also widely used for the 3D reconstruction of human bone and organs. In the 3D reconstruction, the quality of the reconstructed 3D model heavily depends on the segmentation results. In this paper, we propose an algorithm suitable for the segmentation of teeth and the maxilofacial bone.
KIPS Transactions on Software and Data Engineering
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v.12
no.12
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pp.505-518
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2023
3D point cloud semantic segmentation is a computer vision task that involves dividing the point cloud into different objects and regions by predicting the class label of each point. Existing 3D semantic segmentation models have some limitations in performing sufficient fusion of multi-modal features while ensuring both characteristics of 2D visual features extracted from RGB images and 3D geometric features extracted from point cloud. Therefore, in this paper, we propose MMCA-Net, a novel 3D semantic segmentation model using 2D-3D multi-modal features. The proposed model effectively fuses two heterogeneous 2D visual features and 3D geometric features by using an intermediate fusion strategy and a multi-modal cross attention-based fusion operation. Also, the proposed model extracts context-rich 3D geometric features from input point cloud consisting of irregularly distributed points by adopting PTv2 as 3D geometric encoder. In this paper, we conducted both quantitative and qualitative experiments with the benchmark dataset, ScanNetv2 in order to analyze the performance of the proposed model. In terms of the metric mIoU, the proposed model showed a 9.2% performance improvement over the PTv2 model using only 3D geometric features, and a 12.12% performance improvement over the MVPNet model using 2D-3D multi-modal features. As a result, we proved the effectiveness and usefulness of the proposed model.
Three-dimensional (3D) models have become crucial for improving civil infrastructure analysis, and they can be used for various purposes such as damage detection, risk estimation, resolving potential safety issues, alarm detection, and structural health monitoring. 3D point cloud data is used not only to make visual models but also to analyze the states of structures and to monitor them using semantic data. This study proposes automating the generation of high-quality 3D point cloud data and removing noise using deep learning algorithms. In this study, large-format aerial images of civilian infrastructure, such as cut slopes and dams, which were captured by drones, were used to develop a workflow for automatically generating a 3D point cloud model. Through image cropping, downscaling/upscaling, semantic segmentation, generation of segmentation masks, and implementation of region extraction algorithms, the generation of the point cloud was automated. Compared with the method wherein the point cloud model is generated from raw images, our method could effectively improve the quality of the model, remove noise, and reduce the processing time. The results showed that the size of the 3D point cloud model created using the proposed method was significantly reduced; the number of points was reduced by 20-50%, and distant points were recognized as noise. This method can be applied to the automatic generation of high-quality 3D point cloud models of civil infrastructures using aerial imagery.
The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science
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v.11
no.4
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pp.582-591
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2000
In this paper, the Finite-Difference Time-Domain(FDTD) modeling method of the Korean human head is introduced to calculate electromagnetic energy absorption for the human head by mobile phones. After MRI scanning data is obtained, 2 dimensional(2D) segmentation is done from the 2D MRI image data by the semi-automatic method. Then, 3D dense segmentation data with $1mm\times1mm\times1mm$ is constructed from the 2D segmentation data. Using the 3D segmentation data, coarse FDTD models of human head that is tilted arbitrarily to model the condition of tilted usage of mobile phone.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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2001.04a
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pp.435-438
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2001
Reverse engineering technology refers to the process that creates a CAD model of an existing part using measuring devices. Recently, non-contact scanning devices have become more accurate and the speed of data acquisition has increased drastically. However, they generate thousands of points per second and various types of point data. Therefore, it becomes a major issue to handle the huge amount and various types of point data. To generate a CAD model from scanned point data efficiently, these point data should be well arranged through point data handling processes such as data reduction and segmentation. This paper proposes a new point data handling method using 3D grids. The geometric information of a part is extracted from point cloud data by estimating normal values of the points. The non-uniform 3D grids for data reduction and segmentation are generated based on the geometric information. Through these data reduction and segmentation processes, it is possible to create CAD models autmatically and efficiently. The proposed method is applied to two quardric medels and the results are discussed.
Medical image segmentation is the most important task in radiation therapy. Especially, when segmenting medical images, the liver is one of the most difficult organs to segment because it has various shapes and is close to other organs. Therefore, automatic segmentation of the liver in computed tomography (CT) images is a difficult task. Since tumors also have low contrast in surrounding tissues, and the shape, location, size, and number of tumors vary from patient to patient, accurate tumor segmentation takes a long time. In this study, we propose a method algorithm for automatically segmenting the liver and tumor for this purpose. As an advantage of setting the boundaries of the tumor, the liver and tumor were automatically segmented from the CT image using the 2D CoordConv DeepLab V3+ model using the CoordConv layer. For tumors, only cropped liver images were used to improve accuracy. Additionally, to increase the segmentation accuracy, augmentation, preprocess, loss function, and hyperparameter were used to find optimal values. We compared the CoordConv DeepLab v3+ model using the CoordConv layer and the DeepLab V3+ model without the CoordConv layer to determine whether they affected the segmentation accuracy. The data sets used included 131 hepatic tumor segmentation (LiTS) challenge data sets (100 train sets, 16 validation sets, and 15 test sets). Additional learned data were tested using 15 clinical data from Seoul St. Mary's Hospital. The evaluation was compared with the study results learned with a two-dimensional deep learning-based model. Dice values without the CoordConv layer achieved 0.965 ± 0.01 for liver segmentation and 0.925 ± 0.04 for tumor segmentation using the LiTS data set. Results from the clinical data set achieved 0.927 ± 0.02 for liver division and 0.903 ± 0.05 for tumor division. The dice values using the CoordConv layer achieved 0.989 ± 0.02 for liver segmentation and 0.937 ± 0.07 for tumor segmentation using the LiTS data set. Results from the clinical data set achieved 0.944 ± 0.02 for liver division and 0.916 ± 0.18 for tumor division. The use of CoordConv layers improves the segmentation accuracy. The highest of the most recently published values were 0.960 and 0.749 for liver and tumor division, respectively. However, better performance was achieved with 0.989 and 0.937 results for liver and tumor, which would have been used with the algorithm proposed in this study. The algorithm proposed in this study can play a useful role in treatment planning by improving contouring accuracy and reducing time when segmentation evaluation of liver and tumor is performed. And accurate identification of liver anatomy in medical imaging applications, such as surgical planning, as well as radiotherapy, which can leverage the findings of this study, can help clinical evaluation of the risks and benefits of liver intervention.
The Transactions of the Korea Information Processing Society
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v.13
no.7
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pp.335-347
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2024
Open-vocabulary 3D point cloud instance segmentation (OV-3DIS) is a challenging visual task to segment a 3D scene point cloud into object instances of both base and novel classes. In this paper, we propose a novel model Open3DME for OV-3DIS to address important design issues and overcome limitations of the existing approaches. First, in order to improve the quality of class-agnostic 3D masks, our model makes use of T3DIS, an advanced Transformer-based 3D point cloud instance segmentation model, as mask proposal module. Second, in order to obtain semantically text-aligned visual features of each point cloud segment, our model extracts both 2D and 3D features from the point cloud and the corresponding multi-view RGB images by using pretrained CLIP and OpenSeg encoders respectively. Last, to effectively make use of both 2D and 3D visual features of each point cloud segment during label assignment, our model adopts a unique feature ensemble method. To validate our model, we conducted both quantitative and qualitative experiments on ScanNet-V2 benchmark dataset, demonstrating significant performance gains.
We present a region-based approach for accurate pose estimation of small mechanical components. Our algorithm consists of two key phases: Multi-view object co-segmentation and pose estimation. In the first phase, we explain an automatic method to extract binary masks of a target object captured from multiple viewpoints. For initialization, we assume the target object is bounded by the convex volume of interest defined by a few user inputs. The co-segmented target object shares the same geometric representation in space, and has distinctive color models from those of the backgrounds. In the second phase, we retrieve a 3D model instance with correct upright orientation, and estimate a relative pose of the object observed from images. Our energy function, combining region and boundary terms for the proposed measures, maximizes the overlapping regions and boundaries between the multi-view co-segmentations and projected masks of the reference model. Based on high-quality co-segmentations consistent across all different viewpoints, our final results are accurate model indices and pose parameters of the extracted object. We demonstrate the effectiveness of the proposed method using various examples.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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