Protocolo de Fotogrametria da Face¶
Nesta seção o usuário encontrará um prático protocolo de digitalização facial em 3D através da técnica de fotogrametria.
Não se trata de um documento pormenorizado, mas de uma luz àqueles que desejam entrar no campo da fotogrametria ou mesmo encontram dificuldades em efetivar os seus testes ou trabalhos relacionados a técnica.
Importante
O objetivo deste documento é abordar a digitalização da face para planejamento de cirurgia ortognática e rinoplastia, se você deseja fazer outra abordagem da face como a digitalização completa da mesma, o material exposto aqui pode não se aplicar.
Como Fazer as Tomadas¶
A forma que as fotos são feitas definem o sucesso ou fracasso do processo de digitalização da face.
Vista superior com as tomadas fotográficas.¶
É pedido que as fotografias compreendam um campo de 90 graus entre a primeira e a última tomada do ponto de vista superior (Fig. 1).
A primeira foto (Photo 1) pela lateral, as seguintes sempre apontando para ao centro da face até que chegue ao meio do rosto (Photo 7). Segue-se o mesmo padrão até a última foto do outro lado (Photo 13).
Tomadas fotográficas indesejadas (sem os números).¶
Muitos iniciantes costumam fazer as fotos excessivamente pela lateral da face e isso acaba prejudicando o resultado do trabalho, podendo muitas vezes não gerar o modelo ou comprometer a qualidade do mesmo.
Tomada indesejada com o nariz fora dos limites faciais (à esquerda) e tomada ideal com o nariz dentro dos limites faciais (à direita).¶
Se observamos as fotografias da figura 2 (Fig. 2), veremos claramente que uma delas além de ocultar um dos olhos ainda tem a região do nariz se sobressaindo.
Na outra vemos o volume do nariz totalmente dentro da face e os dois olhos aparecendo na tomada. A dica é que o usuário tome de um ponto onde isso aconteça, principalmente que o nariz não se sobressaia ao rosto apontando pela lateral.
Tomada indesejada distante da face (à esquerda) e tomada ideal fechada no rosto (à direita).¶
É imprescindível que a foto seja tirada bem fechada no rosto, caso contrário a chance de erro de cálculo aumentará consideravelmente (Fig. 3).
Exemplo da distância ideal do equipamento fotográfico em relação a face.¶
Ao fotografar, a câmera pode se aproximar bastante do rosto, mas cuidados devem ser tomados para que parte nenhuma da face fique desfocada.
Alturas ideais para as duas sequências de fotografias faciais.¶
São necessários dois arcos de fotos para tomar uma boa área da face (Fig. 6). Um dos arcos é efetuado na linha do horizonte (Level 1) enquando o outro é tomado mais ou menos a 35 graus para baixo (Level 2) de modo que fotografe as vias aéreas do nariz.
Número das fotos e altura de cada uma delas.¶
Se no arco superior as tomadas 1, 7 e 13 são os quadros de referências, na inferior as mesmas serão as tomadas 14 (lado), 20 (meio) e 26 (lado oposto). Ver figura 7 (Fig. 7).
Sequência de fotografias da face.¶
Na figura 8 (Fig. 8) temos a sequência de fotos seguindo o protocolo. O mais importante é respeitar a observação acerca do nariz e dos olhos. O usuário não precisa se preocupar exacerbadamente com os ângulos tirados ou mesmo com o rosto estar totalmente ao centro nas fotos 7 e 20 (o próprio exemplo tem uma leve rotação). O que se pede é que as fotos não estejam demasiadamente distantes umas das outras e que o cenário ao fundo seja composto por uma parede.
Importante
O tempo médio de um usuário bem treinado para fotografar as 26 tomadas é de 28 segundos. Por tratar-se de um processo rápido orienta-se que sejam feitas no mínimo três sessões de 26 fotos, o que não leverá mais de dois minutos para serem efetuadas, gerando material excedente para evetual uso futuro.
Aviso
Caso a foto seja feita em um campo aberto, parte significativa do que estiver atrás do indivíduo fotografado será digitalizado em 3D!
Iluminação e Preparo do Rosto¶
Para garantir o sucesso da fotogrametria é necessário que o usuário conheça as limitações da técnica, podendo assim explorar da melhor forma possível o ambiente que está à sua disposição.
Exemplo de iluminações onde a fotogrametria foi bem sucedida (check verde) e malsucedida (X vermelho).¶
Na figura 9 (Fig. 9) temos um quadro com situações de iluminação diferentes. De um lado os ambientes externos à sombra, com luz difusa e insidência maior de uma direção e do outro lado os ambientes internos com iluminação de apenas um ponto de luz.
AN: Ambiente externo à sombra com iluminação difusa e forte.
BN: Ambiente externo bem abrigado com fonte de iluminação à nossa esquerda.
CN: Ambiente externo coberto e com pouca iluminação à nossa esquerda.
DN: Ambiente interno com um ponto de iluminação à nossa direita.
DN: Ambiente interno com um ponto de fraca iluminação à nossa esquerda.
Os ícones que estão ao lado das letras representam o sucesso e o fracasso nas tentativas de gerar uma malha facial. Na parte superior a maioria das tentativas não foi bem sucedida. Isso aconteceu porque a face e a captura das imagens não recebeu nenhum tratamento.
Na linha inferior o teste foi refeito nos mesmos ambientes, mas com dois tratamentos:
Face recebendo um tratamento anti-reflexo.¶
O nariz recebeu um toque de pó compacto (anti-brilho) (Fig. 10).
Pontos adicionados para facilitar os cálculos de fotogrametria por parte do algoritmo.¶
Pequenos pontos foram traçados no nariz de 5 em 5mm (Fig. 11).
A captura menteve-se no automático e apenas com essas pequenas alterações quase todas as tentativas foram bem sucedidas, com exceção da EP. Veja novamente o quadro da figura 9 (Fig. 9) e compare os resultados.
No entanto, mesmo que a solução tenha contemplado a maioria dos ambientes ela não resolveu em todos os casos.
Configuração manual do ISO e outros elementos para melhor captura da luz.¶
Felizmente as câmera digitais e os smarphones (como o usado nesse exemplo), contam com um modo manual de configuração de captura onde o usuário pode ajustar e melhorar a exposição a luz, aumentando assim a probabilidade de sucesso na fotogrametria (Fig. 12).
Aviso
O usuário deve evitar treinar a técnica com os pacientes. É pedido que o mesmo treine com pesoas próximas ou colaboradores e que faça as fotos dos pacientes apenas depois de ser bem sucedido nos experimentos.
Como Organizar os Arquivos¶
Sequência de 26 fotos copiadas para o diretório.¶
Os arquivos da fotogrametria deverão ser salvos em um diretório contendo apenas as fotos tomadas para tal ação (Fig. 13).
Aviso
Não misture outras imagens ou formatos de arquivos com as tomadas para a fotogrametria, isso pode gerar erros no processo de digitalização 3D!
Leitura Recomendada¶
Esta seção conta com uma pequena parte do material disponível no Protocolo Geral para Digitalização de Faces Voltado ao Planejamento de Cirurgia Ortognática e Rinoplastia - Comparação entre Ferramentas, uma publicação com dados e resultados pormenorizados, relacionados ao assunto abordado aqui.
Agradecimentos¶
À profa. Juecy de Quadros Ferreira e ao Dr. Luciano Porto por cederem as imagens aos estudos. À Lis Caroline de Quadros Moura e à Vanilsa Inez Pagliari por se voluntariarem à composição do material didático acerca da digitalização facial para planejamento de cirurgia ortognática e rinoplastia.