Modelado 3D de Escenarios Virtuales Realistas para Simuladores ...

Especial: Tecnología de Simulación y Planificación...Figura 7Hasta este momento hemos interpretado la forma delelemento a simular, empleando técnicas de retoque fotográficoque en principio no están relacionadas al propiomodelado. Es a partir de esta interpretación cuando nosencontramos en disposición de comenzar el proceso demodelado 3D propiamente dicho.A partir de la información gráfica obtenida podemosrealizar una composición volumétrica aproximada delórgano, creando modelos toscos de caja en 3D (Fig. 8) apartir de los esquemas o plantillas 2D. La clave de la técnicaes comenzar con una forma primitiva y sólo generarnuevas caras dónde y cuando se las necesite.Los datos referentes a las dimensiones del estómago delcerdo se obtienen a partir de las mediciones realizadassobre un ejemplar real. En la figura 9 se muestra una imagendel mismo. Estos datos se usan para dar forma a losmodelos toscos y así conseguir una malla lo más realistaposible.La tarea de refinamiento de la malla requiere de uncontrol bastante preciso de las formas en el espacio. Se trabajadirectamente sobre vértices, aristas y caras de lamalla de forma manual o haciendo uso de los modificadoresincluidos en el software de modelado (figura 10).Esto permite detallar el modelo en regiones complejas sinperder información en otras zonas.Afortunadamente, como se muestra en la figura 11, esposible aumentar el número de segmentos, con lo que seconsigue una geometría más compleja y mayores posibilidadesde modificación. Aplicando dicho proceso a cadauna de las tres capas del estómago, obtendremos unmodelo completo del estómago del cerdo formado pormódulos independientes en alta resolución.Posteriormente, y debido a las restricciones del prototipode simulador quirúrgico que se va a utilizar, al modelo dealta resolución (Fig. 12) se le ha aplicado un proceso deoptimización independiente para cada capa del estómago,que reduzca el número de vértices (nodos) que lo forman,ya que aplicar dicho proceso al conjunto ofrece peoresresultados, apareciendo numerosos artefactos en lamalla final (Fig. 13).Una vez finalizado el proceso de modelado del órgano,comenzamos con el texture mapping del mismo, es decir,dotar al modelo de una apariencia real en lo que se refiereal color.El texture mapping constituye un método de proyecciónde información gráfica (las texturas) en las superficies.Aunque como decíamos anteriormente es algo muy similara envolver un regalo con papel, en este caso el patrónse proyecta de forma matemática con modificadores, enlugar de adaptarlo a la superficie.Para la creación de las texturas se trabaja medianteherramientas de retoque fotográfico o empleando procedimientosespecíficos de la herramienta de modelado obien una combinación de ambas posibilidades. En la figura14 se muestran las texturas utilizadas para cada una delas capas del estómago del cerdo: serosa, muscular ymucosa.Figura 8: Modelo grosero del órganoFigura 9: Imagen real del estómagoFigura 10 y Figura 11Figura 13. Malla final.Figura 12: Modelo de altaresoluciónSin embargo, cuando se aplican las texturas sobre elmodelo se obtienen puntos llamados singulares, es decir,aquellos puntos donde la textura (imagen 2D) se dobla yforma frontera con otros (Fig. 15). Este efecto se destacasobre todo en la capa serosa debido a su heterogeneidady complejidad respecto a las capas muscular y mucosa.Para resolver estos inconvenientes se han utilizado diferentestécnicas.17